Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Pioneer 11 (также известный как Pioneer G ) - это 260-килограммовый (570 фунтов) роботизированный космический зонд, запущенный НАСА 6 апреля 1973 года для изучения пояса астероидов , окружающей среды вокруг Юпитера и Сатурна , солнечных ветров и космических лучей . [1] Это был первый зонд, который встретил Сатурн , второй, пролетевший через пояс астероидов , и второй, пролетевший мимо Юпитера . Позже Pioneer 11 стал вторым из пяти искусственных объектов, достигших космической скорости.позволяя ему покинуть Солнечную систему . Из-за ограничений мощности и большого расстояния до зонда последний стандартный контакт с космическим кораблем был 30 сентября 1995 г., а последние достоверные технические данные были получены 24 ноября 1995 г. [2] [3]

История миссии [ править ]

История [ править ]

Одобренные в феврале 1969 года, Pioneer 11 и его сдвоенный зонд Pioneer 10 были первыми, кто был разработан для исследования внешней части Солнечной системы . Подвергаясь многочисленным предложениям на протяжении 1960-х годов, первые цели миссии были определены следующим образом:

  • Исследуйте межпланетную среду за орбитой Марса.
  • Изучите природу пояса астероидов с научной точки зрения и оцените возможную опасность пояса для миссий к внешним планетам.
  • Исследуйте окружающую среду Юпитера .

Последующее планирование встречи с Сатурном добавило еще много целей:

  • Составьте карту магнитного поля Сатурна и определите его интенсивность, направление и структуру.
  • Определите, сколько электронов и протонов различных энергий распределено по траектории космического корабля через систему Сатурна.
  • Составьте карту взаимодействия системы Сатурна с солнечным ветром .
  • Измерьте температуру атмосферы Сатурна и Титана, самого большого спутника Сатурна.
  • Определите структуру верхней атмосферы Сатурна, где молекулы, как ожидается, будут электрически заряжены и образуют ионосферу.
  • Составьте карту термической структуры атмосферы Сатурна с помощью инфракрасных наблюдений в сочетании с данными радиозатмения .
  • Получите спин-сканирующие изображения системы Сатурна в двух цветах во время последовательности встреч и поляриметрических измерений планеты.
  • Зондируйте кольцевую систему и атмосферу Сатурна с помощью радиозатмения в S-диапазоне.
  • Определите более точно массы Сатурна и его более крупных спутников путем точных наблюдений за влиянием их гравитационных полей на движение космического корабля.
  • В качестве предвестника миссии Mariner Jupiter / Saturn проверьте окружающую среду в плоскости кольца, чтобы выяснить, где ее может безопасно пересечь космический корабль Mariner без серьезных повреждений. [4]

Pioneer 11 был построен TRW и управляется в рамках программы Pioneer по научно - исследовательского центра NASA Ames . [5] Резервное устройство, Pioneer H , в настоящее время демонстрируется на выставке «Вехи полетов» в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия . [6] Многие элементы миссии оказались критическими при планировании программы « Вояджер » . [7] : 266–8

Конструкция космического корабля [ править ]

В Пионер 11 измеряет шины 36 см (14 дюймов) и глубиной с шестью 76 сантиметров длиной (30 дюймов) панелей , образующих гексагональную структуру. В автобусе находится топливо для управления ориентацией зонда и восьми из двенадцати научных инструментов. Космический корабль имеет массу 259 килограммов. [1] : 42

Контроль ориентации и движение [ править ]

Ориентация космического корабля поддерживалась шестью 4,5- Н , [8] гидразиновыми двигателями, работающими на монотопливе : первая пара поддерживает постоянную скорость вращения 4,8 об / мин , вторая пара контролирует прямую тягу, третья пара - ориентацию. Информация для ориентации обеспечивается путем выполнения конических сканирований маневров для отслеживания Земли по орбите, [9] звезды датчика , способные ссылаться на Канопус , и два солнечных датчиков . [1] : 42–43

Связь [ править ]

Космический зонд включает в себя резервные системные трансиверы , один из которых подключен к антенне с большим усилением , другой - к всенаправленной антенне и антенне со средним усилением. Каждый приемопередатчик мощностью 8 Вт передает данные в диапазоне S, используя 2110 МГц для восходящей линии связи с Земли и 2292 МГц для нисходящей линии связи с Землей, при этом сеть Deep Space Network отслеживает сигнал. Перед передачей данных зонд использует сверточный кодировщик, позволяющий исправлять ошибки в полученных данных на Земле. [1] : 43

Мощность [ править ]

Pioneer 11 использует четыре радиоизотопных термоэлектрических генератора (РИТЭГ) SNAP-19 ( см. Схему ). Они расположены на двух трехстержневых фермах, каждая длиной 3 метра (9 футов 10 дюймов) и разнесенных на 120 градусов. Ожидалось, что это будет безопасное расстояние от чувствительных научных экспериментов, проводимых на борту. В совокупности РИТЭГи давали при запуске 155 Вт, а при переходе к Юпитеру снижались до 140 Вт. Космическому кораблю требуется 100 Вт для питания всех систем. [1] : 44–45

Компьютер [ править ]

Большая часть вычислений для миссии была выполнена на Земле и передана на зонд, где он может сохранять в памяти до пяти команд из 222 возможных записей наземных диспетчеров. Космический корабль включает в себя два командных декодера и блок распределения команд, очень ограниченную форму процессора, для управления операциями на космическом корабле. Эта система требует, чтобы операторы миссии готовили команды задолго до их передачи на зонд. Блок хранения данных включен для записи до 6 144 байтов информации, собранной приборами. Затем блок цифровой телеметрии используется для подготовки собранных данных в одном из тринадцати возможных форматов перед их передачей обратно на Землю. [1] : 38

Научные инструменты [ править ]

Pioneer 11 имеет на один дополнительный прибор больше, чем Pioneer 10 - феррозондовый магнитометр. [10]

Профиль миссии [ править ]

Запуск " Пионера-11" со стартового комплекса 36А .
Анимация траектории движения " Пионера-11 " с 6 апреля 1973 г. по 31 декабря 1980 г.
   Пионер 11   ·   Земля   ·   Юпитер  ·   Сатурн
Анимация траектории движения " Пионера-11 " вокруг Юпитера с 30 ноября 1974 г. по 5 декабря 1974 г.
   Пионер 11  ·   Юпитер  ·   Ио  ·   Европа   ·   Ганимед   ·   Каллисто

Запуск и траектория [ править ]

Pioneer 11 Зонд был запущен 6 апреля 1973 года в 02:11:00 UTC, в Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства от космического стартового комплекса 36А на мысе Канаверал , штат Флорида , на борту с Atlas-Centaur ракеты - носителя, с двигательным модулем Star 37E . Его сдвоенный зонд Pioneer 10 был запущен годом ранее, 3 марта 1972 года.

"Пионер-11" был запущен по траектории, прямо нацеленной на Юпитер, без какой-либо предварительной гравитационной помощи. [26] В мае 1974 года Pioneer был перенаправлен на пролет мимо Юпитера по траектории север-юг, что позволило пролететь мимо Сатурна в 1979 году. Маневр потребовал 17 фунтов топлива, длился 42 минуты и 36 секунд и увеличил скорость Pioneer 11 на 230 км / с. час [27] Он также сделал две промежуточные поправки 11 апреля 1973 г. и 7 ноября 1974 г. [3] [28]

Встреча с Юпитером [ править ]

"Пионер-11" пролетел мимо Юпитера в ноябре и декабре 1974 года. Во время самого близкого сближения, 2 декабря, он прошел 42 828 километров (26 612 миль) над вершинами облаков. [24] Зонд получил подробные изображения Большого Красного Пятна , передал первые изображения огромных полярных регионов и определил массу спутника Юпитера Каллисто . Используя гравитационное притяжение Юпитера, гравитационная помощь была использована для изменения траектории зонда по направлению к Сатурну и увеличения скорости. 16 апреля 1975 г., после встречи с Юпитером, детектор микрометеороидов был выключен. [3]

Встреча с Сатурном [ править ]

"Пионер-11" прошел мимо Сатурна 1 сентября 1979 года на расстоянии 21000 км от вершин облаков Сатурна.

К этому времени « Вояджер-1» и « Вояджер-2» уже миновали Юпитер и также находились на пути к Сатурну, поэтому было решено нацелить « Пионер-11», чтобы он прошел через плоскость кольца Сатурна в той же позиции, которую будут использовать будущие зонды «Вояджер». чтобы проверить маршрут до прибытия «Вояджеров». Если есть слабые кольцевые частицы, которые могут повредить зонд в этой области, планировщики миссий посчитали, что лучше узнать об этом через Pioneer. Таким образом, Pioneer 11 действовал как «пионер» в полном смысле этого слова; если опасность будет обнаружена, то зонды «Вояджера» можно будет перенаправить подальше от колец, но при этом будет упущена возможность посетить Уран и Нептун.

Pioneer 11 получил изображение и почти столкнулся с одним из маленьких спутников Сатурна, пройдя на расстоянии не более 4000 километров (2500 миль). Объект был предварительно идентифицирован как Эпиметей , луна обнаружила предыдущий день от Pioneer ' изображений s, и заподозрила из предыдущих наблюдений наземных телескопов. После облетов " Вояджера " стало известно, что на одной орбите находятся два спутника одинакового размера (Эпиметей и Янус ), поэтому есть некоторая неопределенность в отношении того, какой из них был объектом близкого промаха "Пионера". «Пионер-11» столкнулся с Янусом 1 сентября 1979 года в 14:52 UTC на расстоянии 2500 км и Мимасом. в 16:20 UTC того же дня на высоте 103000 км.

Помимо Эпиметея, инструменты обнаружили еще один ранее неоткрытый маленький спутник и дополнительное кольцо, нанесли на карту магнитосферу и магнитное поле Сатурна и обнаружили, что его спутник размером с планету, Титан , слишком холоден для жизни. Мчась под плоскостью колец, зонд отправил обратно снимки колец Сатурна. Кольца, которые обычно кажутся яркими при наблюдении с Земли, на снимках Pioneer казались темными, а темные промежутки в кольцах, видимых с Земли, выглядели как яркие кольца.

Межзвездная миссия [ править ]

25 февраля 1990 года « Пионер-11» стал четвертым искусственным объектом, вышедшим за пределы орбиты планет. [29]

НАСА завершает операции [ править ]

К 1995 году Pioneer 11 больше не мог запитать ни один из своих детекторов, поэтому было принято решение выключить его. [30] 29 сентября 1995 года Исследовательский центр Эймса НАСА , ответственный за управление проектом, выпустил пресс-релиз, который начинался со слов: «После почти 22 лет исследований самых дальних уголков Солнечной системы, одной из самых прочных и надежных. продуктивные космические миссии в истории подойдут к концу ". Он указал, что НАСА будет использовать антенны своей сети дальнего космоса для прослушивания «один или два раза в месяц» сигнала космического корабля до тех пор, «где-то в конце 1996 года», когда «его передатчик вообще не замолчит». Администратор НАСА Дэниел Голдин охарактеризовал Pioneer 11как «маленький космический корабль, который мог бы, почтенный исследователь, который научил нас многому о Солнечной системе и, в конце концов, о нашем собственном врожденном стремлении учиться. Pioneer 11 - это то, чем занимается НАСА - исследования за пределами границ. " [31] Помимо объявления о завершении операций, депеша предоставила исторический список достижений миссии « Пионер-11 ».

НАСА прервало обычный контакт с космическим кораблем 30 сентября 1995 года, но продолжало поддерживать связь в течение примерно 2 часов каждые 2–4 недели. [30] Ученые получили несколько минут хороших инженерных данных 24 ноября 1995 года, но затем потеряли окончательный контакт, когда Земля исчезла из поля зрения антенны космического корабля. [3] В 2002 году сигнал Pioneer 10 стал слишком слабым, чтобы его можно было услышать. [32]

Текущий статус [ править ]

Пионер 10 и 11 скорость и расстояние от Солнца

30 января 2019 года Pioneer 11 находился на расстоянии 100,84 а.е. (1,5085 × 10 10  км; 9,374 × 10 9  миль) от Земли и 100 а.е. (1,5 × 10 10  км; 9,3 × 10 9  миль) от Солнца; и путешествовать со скоростью 11,241 км / с (40 470 км / ч; 25 150 миль в час) (относительно Солнца) и путешествовать наружу со скоростью около 2,37 а.е. в год. [33] Космический аппарат движется в направлении созвездия Щита вблизи текущей позиции (август 2017 г.) Р.А. 18h 50m разл -8 ° 39,5' ( J2000.0 ), рядом с Messier 26. Через 928 000 лет он пройдет в пределах 0,25% от K-карлика TYC 992-192-1. [34]

«Пионер-11 » теперь обогнали два зонда «Вояджер», запущенных в 1977 году, и « Вояджер-1» теперь является самым удаленным объектом, построенным людьми. [35]

Графики гелиоцентрических положений межзвездных зондов (квадраты) и внешних планет, Плутона, Аррокота и Земли (кружки) с 1972 по 2020 год, а также даты запуска и пролета по CMG Lee.
График 1 - это вид Солнечной системы в масштабе от севера, перпендикулярного эклиптике, с Первой точкой Овна вверх; графики 2–4 представляют собой ортогональные проекции их траекторий до 2020 г. в масштабе 20% для участка 1.
Маркеры обозначают позиции на 1 января каждого года, с отметкой каждого пятого года. Данные взяты из онлайн-системы эфемерид COHOWeb и Horizons. В файле SVG наведите указатель мыши на траекторию, чтобы выделить ее.

Пионерская аномалия [ править ]

Анализ данных радиотрекинга с космических кораблей Pioneer 10 и 11 на расстояниях от 20 до 70 а.е. от Солнца неизменно указывает на наличие небольшого, но аномального доплеровского дрейфа частоты. Дрейф можно интерпретировать как следствие постоянного ускорения (8,74 ± 1,33) × 10 -10 м / с 2, направленного к Солнцу. Хотя есть подозрения, что этот эффект имеет систематическое происхождение , ничего не было обнаружено. В результате существует устойчивый интерес к природе этой так называемой « пионерской аномалии ». [36]Расширенный анализ данных миссии, проведенный Славой Турышевым и его коллегами, определил, что источником аномалии является асимметричное тепловое излучение и результирующая тепловая сила отдачи, действующая на лицо «Пионеров» вдали от Солнца [37], а в июле 2012 г. исследователи опубликовали свои результаты в научном журнале Physical Review Letters . [38]

Мемориальная доска пионера [ править ]

Pioneer 10 и 11 имеют анодированную золотом алюминиевую пластину на тот случай, если какой- либо космический корабль когда-либо будет обнаружен разумными формами жизни с других планетных систем. На табличках изображены обнаженные фигуры мужчин и женщин, а также несколько символов, которые предназначены для предоставления информации о происхождении космического корабля. [39]

День памяти [ править ]

В 1991 году Pioneer 11 был отмечен на одной из 10 марок почтовой службы США, посвященных исследованию беспилотных космических кораблей каждой из девяти планет и Луны. Пионер-11 был космическим кораблем с Юпитером. Плутон был внесен в список «Еще не исследованный». [40]

Галерея [ править ]

Pioneer 11 ' сек облета Сатурна
(художник концепция)
Местоположение корабля " Пионер-11" по состоянию на 8 февраля 2012 г. с указанием траектории космического корабля с момента запуска (смоделированный вид)

См. Также [ править ]

  • Кассини – Гюйгенс
  • Список искусственных объектов, убегающих из Солнечной системы
  • Список миссий к внешним планетам
  • Новые горизонты
  • Пионер 10
  • Роботизированный космический корабль
  • Хронология искусственных спутников и космических зондов
  • Вояджер 1
  • Вояджер 2
  • Программа "Вояджер"

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е г Fimmel, RO; Swindell, W .; Берджесс, Э. Пионерская Одиссея . СП-349/396. Вашингтон, округ Колумбия: Исследовательский центр НАСА-Эймс. OCLC  3211441 . Проверено 9 января 2011 года .
  2. ^ http://www.nasa.gov/centers/ames/missions/archive/pioneer.html
  3. ^ a b c d «Пионер 11: В глубине» . Проверено 10 декабря 2017 года .
  4. Марк, Ганс: Pioneer Odyssey SP-349/396, Глава 5, Исследовательский центр НАСА-Эймс, 1974
  5. ^ НАСА - Пионерские миссии
  6. ^ "Вехи полета" . Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики.
  7. Уильям Э. Берроуз, Исследование космоса , (Нью-Йорк: Random House, 1990)
  8. ^ Уэйд, Марк. «Пионер 10-11» . Энциклопедия Astronautica . Архивировано из оригинального 20 ноября 2010 года . Проверено 8 февраля 2011 года .
  9. ^ "Энциклопедия космических полетов Weebau" . 9 ноября 2010 . Проверено 12 января 2012 года .
  10. ^ "Пионер 10 и 11" . solarviews.com . Проверено 20 декабря 2018 года .
  11. ^ «Магнитные поля» . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  12. ^ "Квадрисферический анализатор плазмы" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  13. ^ Б с д е е г ч я J Simpson 2001 , с. 146.
  14. ^ "Инструмент заряженных частиц (CPI)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  15. ^ "Спектры космических лучей" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  16. ^ "Телескоп Гейгера Трубка (GTT)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  17. ^ "Юпитерианская ловушка радиации" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  18. ^ "Детекторы метеороидов" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  19. ^ "Астероид / Метеороид Астрономия" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  20. ^ "Ультрафиолетовая фотометрия" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  21. ^ "Фотополяриметр изображений (IPP)" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  22. ^ "Инфракрасные радиометры" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 19 февраля 2011 года .
  23. ^ "Юпитерианское магнитное поле" . НАСА / Национальный центр данных по космическим наукам . Проверено 24 сентября 2013 года .
  24. ^ a b "Информация о миссии Pioneer 11" . Архивировано из оригинального 21 июля 2011 года . Проверено 23 января 2011 года .
  25. ^ Мюллер, Дэниел. «Пионер 11 Полный график миссии» . Даниэль Мюллер . Проверено 9 января 2011 года .
  26. ^ http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/739459main_ACD97-0036-2.jpg
  27. ^ «Пионер 11 успешно перенаправлен на Сатурн» . Новый ученый . 9 мая 1974 . Проверено 5 декабря 2017 года .
  28. ^ "В глубину | Пионер 11" . НАСА Исследование Солнечной системы . Проверено 13 сентября 2019 года .
  29. ^ «Сообщается, что Пионер 11 покинул Солнечную систему» . 25 февраля 1990 . Проверено 3 декабря 2017 года .
  30. ^ a b «Прощай, пионер». Новости науки . 14 октября 1995 г.
  31. ^ «Пионер 11, чтобы закончить операции после эпической карьеры» . НАСА / Исследовательский центр Эймса. 29 сентября 1995 . Проверено 7 августа 2011 года .
  32. ^ Хауэлл, Элизабет. "Пионер 11: Вблизи с Юпитером и Сатурном" . Space.com . Проверено 10 декабря 2017 года .
  33. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала 21 июля 2015 года . Проверено 19 июля 2015 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  34. ^ Бейлер-Джонс, Корин А.Л .; Фарноккья, Давиде (3 апреля 2019 г.). "Будущие звездные облеты космических кораблей" Вояджер "и" Пионер ". Исследовательские заметки AAS . RNAAS 3, 59. 3 (4): 59. arXiv : 1912.03503 . DOI : 10,3847 / 2515-5172 / ab158e .
  35. ^ Где путешественники
  36. Бритт, Роберт Рой (18 октября 2004 г.). «Проблема с гравитацией: новая миссия порождает странную головоломку» . Space.com . Проверено 7 июня 2011 года . Расхождение, вызванное аномалией, составляет около 248 500 миль (399 900 километров), или примерно расстояние между Землей и Луной. Вот сколько должны были пройти зонды за свои 34 года, если наше понимание гравитации верно.
  37. ^ "Пионерская аномалия решена!" . Планетарное общество . Проверено 20 апреля 2012 года .
  38. ^ Подтверждение термического происхождения аномалии Pioneer , Слава Г. Турышев и др., Physical Review Letters , принято 11 апреля 2012 г., по состоянию на 19 июля 2012 г.
  39. Карл Саган; Линда Зальцман Саган и Фрэнк Дрейк (25 февраля 1972 г.). «Послание с Земли». Наука . 175 (4024): 881–884. Bibcode : 1972Sci ... 175..881S . DOI : 10.1126 / science.175.4024.881 . PMID 17781060 . Бумага на фоне мемориальной доски. Страницы, доступные в Интернете: 1 Архивировано 28 февраля 2008 г., в Wayback Machine , 2 Архивировано 28 февраля 2008 г., в Wayback Machine , 3 Архивировано 28 февраля 2008 г., в Wayback Machine , 4 Архивировано 28 февраля 2008 г., в Wayback Машина
  40. ^ Kronish, Сида (27 октября 1991). «Космические запуски показаны» . Проверено 5 декабря 2017 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Домашняя страница проекта Pioneer
  • Профиль Pioneer 11 от NASA Solar System Exploration
  • Пионер 11 Теда Стрика на странице Сатурна
  • NSSDC Pioneer 11 стр.
  • Pioneer Odyssey, NASA SP-396, 1977 - Это целая книга о Pioneer 10 со всеми изображениями и схемами в режиме онлайн. Прокрутите вниз, чтобы щелкнуть ссылку «Содержание».
  • [1] | Первопроходец: сначала к Юпитеру, Сатурну и далее, Ричард О. Фиммел, НАСА SP-446, 1980 , о проекте «Пионер», но особенно о миссии « Пионер-11 ».