Пионер 10 -Pioneer 10

Пионер 10
Впечатление художника от космического корабля Pioneer на пути к межзвездному пространству.jpg
Художественная концепция космического корабля Пионер-10
Тип миссии Внешняя Солнечная система и
исследование гелиосферы
Оператор Соединенные Штаты НАСА / АРК
КОСПАР ID 1972-012А Отредактируйте это в Викиданных
САТКАТ нет. 5860
Веб-сайт Веб-сайт Pioneer Project (из архива)
Страница архива НАСА
Продолжительность миссии 30 лет, 10 месяцев, 22 дня
Свойства космического корабля
Производитель Соединенные Штаты ТРВ
Стартовая масса 258,8 кг (571 фунт)
Сила 155 Вт (при запуске)
Начало миссии
Дата запуска 3 марта 1972 г., 01:49:00 UTC (2 марта по местному времени) ( 1972-03-03 )
Ракета Атлас SLV-3C Кентавр-D Звезда-37E
Стартовый сайт Мыс Канаверал LC-36A
Конец миссии
Последний контакт Последняя телеметрия 27 апреля 2002 г.; последний сигнал получен 23 января 2003 г. ( 2003-01-23 )
Пролет Юпитера
Ближайший подход 3 декабря 1973 г. ( 1973-12-03 )
Расстояние 132 252 км (82 178 миль)
Пионер 10 - Пионер 11 - патч миссии - Pioneer patch.png  
Впечатление художника от пролета " Пионера-10 " над Юпитером

Pioneer 10 (первоначально обозначенный как Pioneer F ) — американский космический зонд , запущенный в 1972 году и весом 258 кг (569 фунтов ), который завершил первую миссию к планете Юпитер . После этого Pioneer 10 стал первым из пяти искусственных объектов , достигших космической скорости , необходимой для того, чтобы покинуть Солнечную систему . Этот проект по исследованию космоса проводился Исследовательским центром Эймса НАСА в Калифорнии . Космический зонд был изготовлен компанией TRW Inc.

Pioneer 10 был собран вокруг шестиугольной шины с параболической параболической антенной с высоким коэффициентом усиления диаметром 2,74 метра (9 футов 0 дюймов) , а космический корабль был стабилизирован по вращению вокруг оси антенны. Его электроэнергия обеспечивалась четырьмя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами , которые при запуске обеспечивали суммарную мощность 155 Вт.

Он был запущен 3 марта 1972 года в 01:49:00 UTC (2 марта по местному времени) одноразовым кораблем Atlas-Centaur с мыса Канаверал , Флорида . В период с 15 июля 1972 года по 15 февраля 1973 года он стал первым космическим кораблем, пересекшим пояс астероидов . Фотосъемка Юпитера началась 6 ноября 1973 года на расстоянии 25 000 000 километров (16 000 000 миль), и было передано около 500 изображений. Ближайшее сближение с планетой произошло 3 декабря 1973 года на расстоянии 132 252 км (82 178 миль). Во время миссии бортовые приборы использовались для изучения пояса астероидов, окружающей среды вокруг Юпитера, солнечного ветра , космических лучей и, в конечном итоге, дальних уголков Солнечной системы и гелиосферы .

Радиосвязь с « Пионером-10 » была потеряна 23 января 2003 года из-за потери электроэнергии для его радиопередатчика , когда зонд находился на расстоянии 12 миллиардов километров (80  а.е. ) от Земли.

Предыстория миссии

История

Пионер-10 на завершающей стадии строительства
Pioneer 10 на ударном двигателе Star-37E непосредственно перед герметизацией для запуска
Pioneer 10 во время помещения в обтекатель полезной нагрузки

В 1960-х годах американский аэрокосмический инженер Гэри Фландро из Лаборатории реактивного движения НАСА задумал миссию, известную как Planetary Grand Tour , которая должна была использовать редкое выравнивание внешних планет Солнечной системы. Эта миссия в конечном итоге была выполнена в конце 1970-х двумя зондами " Вояджер " , но чтобы подготовиться к ней, в 1964 году НАСА решило провести эксперимент с запуском пары зондов во внешние области Солнечной системы . Группа защиты интересов космических планет под председательством американского ученого-космонавта Джеймса А. Ван Аллена разработала научное обоснование исследования внешних планет. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА подготовил предложение о паре «галактических зондов Юпитера», которые должны были пройти через пояс астероидов и посетить Юпитер. Они должны были быть запущены в 1972 и 1973 годах во время благоприятных окон, которые выпадали всего на несколько недель каждые 13 месяцев. Запуск в другие промежутки времени был бы более затратным с точки зрения требований к топливу.

Утвержденный НАСА в феврале 1969 года, космический корабль-близнец перед запуском получил обозначения Pioneer F и Pioneer G; позже они были названы Pioneer 10 и Pioneer 11 . Они стали частью программы Pioneer , серии беспилотных космических миссий Соединенных Штатов, запущенных в период с 1958 по 1978 год. Эта модель была первой в серии, предназначенной для исследования внешней части Солнечной системы. Основываясь на многочисленных предложениях, выдвинутых в течение 1960-х годов, первоначальными задачами миссии было исследование межпланетной среды за орбитой Марса, изучение пояса астероидов и оценка возможной опасности для космических кораблей, путешествующих через пояс, а также исследование Юпитера и его окружения. Задачи более поздней стадии разработки включали приближение зонда к Юпитеру, чтобы предоставить данные о влиянии излучения окружающей среды, окружающего Юпитер, на инструменты космического корабля.

Для миссий было предложено более 150 научных экспериментов. Эксперименты, которые должны были быть проведены на космическом корабле, были выбраны в ходе серии сессий планирования в 1960-х годах, а затем были завершены к началу 1970-х годов. Они должны были выполнять визуализацию и поляриметрию Юпитера и нескольких его спутников, проводить инфракрасные и ультрафиолетовые наблюдения Юпитера. , обнаруживать астероиды и метеороиды, определять состав заряженных частиц, измерять магнитные поля, плазму, космические лучи и зодиакальный свет . Наблюдение за связью космического корабля, когда он проходит позади Юпитера, позволит измерить планетарную атмосферу, а данные отслеживания улучшат оценки массы Юпитера и его спутников.

Исследовательский центр Эймса НАСА , а не Годдарда, был выбран для управления проектом в рамках программы Pioneer. Исследовательский центр Эймса под руководством Чарльза Ф. Холла был выбран из-за его предыдущего опыта работы с космическими кораблями со стабилизацией вращения. Требования требовали небольшого, легкого космического корабля, который был бы магнитно чистым и мог бы выполнять межпланетные миссии. Это должно было использовать модули космического корабля, которые уже были проверены в миссиях Pioneer с 6 по 9 . Эймс заказал Джорджу Ван Валкенбургу документальный фильм под названием «Одиссей Юпитера». Он получил множество международных наград, и его можно увидеть на канале Ван Валкенбурга на YouTube.

В феврале 1970 года Эймс заключил с TRW Inc. общий контракт на 380 миллионов долларов США на строительство автомобилей Pioneer 10 и 11 , минуя обычный процесс торгов, чтобы сэкономить время. Би Джей О'Брайен и Херб Лассен возглавили команду TRW, которая собрала космический корабль. На проектирование и строительство космического корабля ушло около 25 миллионов человеко-часов. Инженер TRW сказал: «Гарантия на этот космический корабль составляет два года межпланетного полета. Если какой-либо компонент выйдет из строя в течение этого гарантийного периода, просто верните космический корабль в нашу мастерскую, и мы отремонтируем его бесплатно».

Чтобы уложиться в график, первый запуск должен был состояться в период с 29 февраля по 17 марта, чтобы он мог прибыть к Юпитеру в ноябре 1974 года. Позже эта дата была изменена на декабрь 1973 года, чтобы избежать конфликтов с другими миссиями. использование сети дальнего космоса для связи и пропустить период, когда Земля и Юпитер находились бы на противоположных сторонах Солнца. Траектория встречи для Pioneer 10 была выбрана таким образом, чтобы максимизировать возвращаемую информацию о радиационной среде вокруг Юпитера, даже если это привело к повреждению некоторых систем. Он приблизится к радиусу, в три раза превышающему радиус планеты, который, как считалось, был ближайшим к нему и все еще выдерживал радиацию. Выбранная траектория дала бы космическому кораблю хороший обзор освещенной солнцем стороны.

Дизайн космического корабля

Схема космических кораблей Пионер-10 и Пионер-11

Автобус Pioneer 10 имеет глубину 36 сантиметров (14 дюймов) и шесть панелей длиной 76 сантиметров (30 дюймов), образующих шестиугольную структуру. В автобусе находится топливо для управления ориентацией зонда и восемь из одиннадцати научных инструментов. Отсек для оборудования располагался внутри алюминиевой сотовой конструкции, обеспечивающей защиту от метеоритов . Слой изоляции, состоящий из алюминированного майлара и каптона , обеспечивает пассивный термоконтроль. Тепло вырабатывалось за счет рассеивания от 70 до 120 Вт (Вт) от электрических компонентов внутри отсека. Тепловой диапазон поддерживался в рабочих пределах оборудования за счет жалюзи, расположенных под монтажной площадкой. Космический корабль имел стартовую массу около 260 кг (570 фунтов).

При запуске космический корабль нес 36 кг (79 фунтов) жидкого монотоплива гидразина в сферическом баке диаметром 42 сантиметра (17 дюймов). Ориентация корабля обеспечивается шестью гидразиновыми двигателями крутящим моментом 4,5 Н , установленными по три пары. Первая пара поддерживала постоянную скорость вращения 4,8 об / мин , вторая пара контролировала прямую тягу, а третья пара контролировала положение. Пара ориентации использовалась в маневрах конического сканирования для отслеживания Земли на ее орбите. Информация об ориентации также была предоставлена ​​звездным датчиком, способным ссылаться на Канопус , и двумя солнечными датчиками .

Питание и связь

Два РИТЭГа SNAP-19 установлены на выдвижной стреле.
Тестирование вращения спина по центру оси основной тарелки связи

«Пионер-10 » использует четыре радиоизотопных термоэлектрических генератора (РИТЭГ) СНАП-19 . Они расположены на двух трехстержневых фермах, каждая длиной 3 метра (9,8 фута) и под углом 120 градусов друг к другу. Ожидалось, что это будет безопасное расстояние от важных научных экспериментов, проводимых на борту. В совокупности РИТЭГи давали 155 Вт при запуске и снижались до 140 Вт по пути к Юпитеру. Для питания всех систем космическому кораблю требовалось 100 Вт. Генераторы питаются от радиоизотопного топлива плутония-238 , которое размещено в многослойной капсуле, защищенной графитовым теплозащитным экраном.

Перед запуском SNAP-19 требовалось обеспечить питание в течение двух лет в космосе; это было значительно превышено во время миссии. Период полураспада плутония-238 составляет 87,74 года, так что через 29 лет излучение, создаваемое РИТЭГами, составляло 80% от его интенсивности при запуске. Однако неуклонный износ термопарных спаев привел к более быстрому падению выработки электроэнергии, и к 2001 году общая выходная мощность составила 65 Вт. В результате позже в ходе миссии одновременно могли работать только избранные инструменты.

Космический зонд включает в себя резервную систему приемопередатчиков , один из которых прикреплен к узконаправленной антенне с высоким коэффициентом усиления , а другой — к всенаправленной антенне и антенне со средним коэффициентом усиления. Параболическая тарелка для антенны с высоким коэффициентом усиления имеет диаметр 2,74 метра (9,0 футов) и изготовлена ​​из многослойного алюминиевого сотового материала. Космический корабль вращался вокруг оси, параллельной оси этой антенны, так что он мог оставаться ориентированным на Землю. Каждый приемопередатчик имеет мощность 8 Вт и передает данные в S-диапазоне, используя 2110 МГц для восходящей линии связи с Земли и 2292 МГц для нисходящей линии связи на Землю, при этом сеть дальнего космоса отслеживает сигнал. Передаваемые данные проходят через сверточный кодер , чтобы большинство ошибок связи могло быть исправлено принимающим оборудованием на Земле. Скорость передачи данных при запуске составляла 256 бит/с, при этом скорость снижалась примерно на 1,27 миллибит/с каждый день во время миссии.

Большая часть вычислений для миссии выполняется на Земле и передается на космический корабль, где он смог сохранить в памяти до пяти команд из 222 возможных вводов наземными диспетчерами. Космический корабль включает в себя два дешифратора команд 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 байт информации, собранной приборами. Блок цифровой телеметрии используется для подготовки собранных данных в одном из тринадцати возможных форматов перед их передачей обратно на Землю.

Научные инструменты

Гелиевый векторный магнитометр ( HVM )
Пионер 10-11 - P50 - fx.jpg

Этот инструмент измеряет тонкую структуру межпланетного магнитного поля, составляет карту магнитного поля Юпитера и обеспечивает измерения магнитного поля для оценки взаимодействия солнечного ветра с Юпитером. Магнитометр состоит из заполненной гелием ячейки, установленной на 6,6-метровой штанге для частичной изоляции прибора от магнитного поля космического корабля.


Квадросферический анализатор плазмы
Пионер 10-11 - P51b - fx.jpg

Вглядывается через отверстие в большой антенне в форме тарелки, чтобы обнаружить частицы солнечного ветра, исходящие от Солнца.


Прибор заряженных частиц ( CPI )
Пионер 10-11 - П52а - fx.jpg

Обнаруживает космические лучи в Солнечной системе.


Телескоп космических лучей ( ЭЛТ )
Пионер 10-11 - P52b - fx.jpg

Собирает данные о составе частиц космических лучей и их энергетических диапазонах.


Телескоп с трубкой Гейгера ( GTT )
Пионер 10-11 - p53 - fx.jpg

Обследует интенсивности, энергетические спектры и угловое распределение электронов и протонов на пути космического корабля через радиационные пояса Юпитера.


Детектор улавливаемого излучения ( TRD )
Пионер 10-11 - P54 - fx.jpg

Включает в себя несфокусированный счетчик Черенкова , который обнаруживает свет, излучаемый в определенном направлении, когда частицы проходят через него, регистрируя электроны с энергией от 0,5 до 12 МэВ , детектор рассеяния электронов для электронов с энергией от 100 до 400 кэВ и детектор минимальной ионизации, состоящий из твердотельный диод, измеряющий минимальное количество ионизирующих частиц (<3 МэВ) и протонов в диапазоне от 50 до 350 МэВ.

  • Главный исследователь: Р. Филлиус / Калифорнийский университет в Сан-Диего
  • Данные: архив данных NSSDC

Детекторы метеороидов
Пионер 10-11 - P56 - fx.jpg

Двенадцать панелей детекторов герметичных ячеек, установленных на задней части основной параболической антенны, регистрируют проникающие удары небольших метеорных тел.


Детектор астероидов/метеороидов ( AMD )
Пионер 10-11 - P55b - fx.jpg

Детектор метеороидов-астероидов смотрит в космос с помощью четырех телескопов без изображения, чтобы отслеживать частицы, начиная от близких частиц пыли и заканчивая удаленными крупными астероидами.

  • Главный исследователь: Роберт Соберман / General Electric Company
  • Данные: архив данных NSSDC

Ультрафиолетовый фотометр
Пионер 10-11 - П57а - fx.jpg

Ультрафиолетовый свет используется для определения количества водорода и гелия в космосе и на Юпитере.


Фотополяриметр с изображением ( IPP )
Пионер 10-11 - P60 - fx.jpg

Эксперимент с изображением основан на вращении космического корабля, который перемещает небольшой телескоп по планете узкими полосами шириной всего 0,03 градуса, глядя на планету в красном и синем свете. Затем эти полосы были обработаны для создания визуального изображения планеты.


Инфракрасный радиометр
P58 - fx.jpg

Предоставляет информацию о температуре облаков и выходе тепла от Юпитера.

  • Главный исследователь: Эндрю Ингерсолл / Калифорнийский технологический институт

Профиль миссии

Старт и траектория

Запуск Пионера 10
Межпланетная траектория Пионера-10
Карта, на которой сравниваются местоположения и траектории космических кораблей Pioneer 10 (синий), Pioneer 11 (зеленый), Voyager 2 (красный) и Voyager 1 (фиолетовый) по состоянию на 2007 г.

Pioneer 10 был запущен 3 марта 1972 года в 01:49:00 UTC (2 марта по местному времени) Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства с космодрома 36A во Флориде на борту ракеты-носителя Atlas-Centaur. Третья ступень состояла из твердотопливной ступени « Звезда-37Э» (ТЭ-М-364-4), разработанной специально для миссий «Пионер». Эта ступень обеспечивала тягу около 15 000 фунтов (6 800 кг) и раскручивала космический корабль. Космический корабль имел начальную скорость вращения 30 об/мин. Через двадцать минут после запуска три стрелы машины были выдвинуты, что снизило скорость вращения до 4,8 об/мин. Эта скорость сохранялась на протяжении всего рейса. Ракета-носитель разогнала зонд за чистый интервал в 17 минут, достигнув скорости 51 682 км/ч (32 114 миль в час).

После установления контакта с антенной с высоким коэффициентом усиления несколько инструментов были активированы для испытаний, пока космический корабль двигался через радиационные пояса Земли. Через 90 минут после запуска космический корабль вышел в межпланетное пространство. Пионер-10 прошел мимо Луны за 11 часов и стал самым быстрым на тот момент искусственным объектом. Через два дня после запуска были включены научные приборы, начиная с телескопа космических лучей. Через десять дней все инструменты были активны.

За первые семь месяцев путешествия космический корабль трижды корректировал курс. Бортовые приборы прошли проверку, фотометры исследовали Юпитер и зодиакальный свет , а экспериментальные пакеты использовались для измерения космических лучей, магнитных полей и солнечного ветра. Единственной аномалией в этот период был отказ датчика Canopus, который вместо этого требовал, чтобы космический корабль сохранял свою ориентацию с помощью двух датчиков Солнца.

Проходя через межпланетную среду , Пионер-10 стал первой миссией, обнаружившей межпланетные атомы гелия. Также наблюдались высокоэнергетические ионы алюминия и натрия в солнечном ветре . Космический корабль записал важные гелиофизические данные в начале августа 1972 года, зарегистрировав солнечную ударную волну , когда он находился на расстоянии 2,2 а.е. (200 миллионов миль; 330 миллионов км). 15 июля 1972 года « Пионер-10 » стал первым космическим кораблем, вошедшим в пояс астероидов, расположенный между орбитами Марса и Юпитера. Планировщики проекта ожидали безопасного прохода через пояс, и ближайшая траектория, по которой космический корабль должен был пройти к любому из известных астероидов, составляла 8 800 000 километров (5 500 000 миль). Один из ближайших подходов был к астероиду 307 Найк 2 декабря 1972 года.

Бортовые эксперименты продемонстрировали дефицит частиц размером менее микрометра (мкм) в поясе по сравнению с окрестностями Земли. Плотность пылевых частиц размером от 10 до 100 мкм существенно не менялась во время пути от Земли до внешнего края пояса. Только для частиц диаметром от 100 мкм до 1,0 мм плотность увеличилась в три раза в области пояса. В поясе не было обнаружено фрагментов размером более миллиметра, что указывает на то, что они, вероятно, редки; конечно, намного реже, чем предполагалось. Поскольку космический корабль не столкнулся с какими-либо частицами значительного размера, он благополучно прошел через пояс, появившись на другой стороне примерно 15 февраля 1973 года.

Встреча с Юпитером

Анимация траектории полета Пионера -10 с 3 марта 1972 г. по 31 декабря 1975 г.
   Пионер 10   ·   Земля  ·   Юпитер
Анимация траектории полета Pioneer 10 вокруг Юпитера.
   Пионер 10   ·   Юпитер  ·   Ио  ·   Европа  ·   Ганимед  ·   Каллисто
Траектория Pioneer 10 через систему Юпитера
Изображение Юпитера, сделанное Pioneer 10 , на котором видно Большое красное пятно возле правой конечности.
Луна Ганимед на снимке Pioneer 10

6 ноября 1973 года космический корабль « Пионер-10 » находился на расстоянии 25 миллионов км (16 миллионов миль) от Юпитера. Начались испытания системы визуализации, и данные были успешно получены обратно в Deep Space Network. Затем на космический корабль была загружена серия из 16 000 команд для управления операциями пролета в течение следующих шестидесяти дней. Орбита внешней луны Синопа была пересечена 8 ноября. Головная ударная волна магнитосферы Юпитера была достигнута 16 ноября, о чем свидетельствует падение скорости солнечного ветра с 451 км/с (280 миль/с) до 225 км/с. км/с (140 миль/с). Магнитопауза была пройдена днем ​​позже. Приборы космического корабля подтвердили, что магнитное поле Юпитера инвертировано по сравнению с полем Земли. К 29-му орбиты всех самых удаленных спутников были пройдены, и космический корабль работал безупречно.

Красные и синие изображения Юпитера генерировались формирующим фотополяриметром, поскольку вращение космического корабля перемещало поле зрения прибора мимо планеты. Эти красный и синий цвета были объединены для создания синтетического зеленого изображения, что позволило использовать трехцветную комбинацию для создания визуализированного изображения. 26 ноября на Землю было получено в общей сложности двенадцать таких изображений. Ко 2 декабря качество изображения превзошло лучшие снимки, сделанные с Земли. Они демонстрировались в режиме реального времени на Земле, и программа Pioneer позже получила премию «Эмми» за эту презентацию для средств массовой информации. Движение космического корабля создавало геометрические искажения, которые впоследствии пришлось корректировать с помощью компьютерной обработки. Всего во время встречи было передано более 500 изображений.

Траектория корабля проходила вдоль магнитного экватора Юпитера, где было сосредоточено ионное излучение . Пиковый поток этого электронного излучения в 10 000 раз сильнее, чем максимальное излучение вокруг Земли. Начиная с 3 декабря излучение вокруг Юпитера вызывало генерацию ложных команд. Большинство из них были исправлены командами на случай непредвиденных обстоятельств, но изображение Ио и несколько крупных планов Юпитера были утеряны. Подобные ложные команды будут генерироваться на выходе с планеты. Тем не менее, Pioneer 10 удалось получить изображения спутников Ганимеда и Европы . На изображении Ганимеда были видны детали с низким альбедо в центре и вблизи южного полюса, в то время как северный полюс казался более ярким. Европа была слишком далеко, чтобы получить подробное изображение, хотя некоторые особенности альбедо были очевидны.

Траектория Pioneer 10 была выбрана так, чтобы он проходил позади Ио, что позволило измерить преломляющее влияние атмосферы Луны на радиопередачи. Это продемонстрировало, что ионосфера Луны находилась примерно в 700 километрах (430 миль) над поверхностью дневной стороны, а плотность колебалась от 60 000 электронов на кубический сантиметр на дневной стороне до 9 000 на ночной стороне. Неожиданным открытием стало то, что Ио вращалась в облаке водорода, которое простиралось примерно на 805 000 километров (500 000 миль), с шириной и высотой 402 000 километров (250 000 миль). Считалось, что недалеко от Европы было обнаружено облако меньшего размера, протяженностью 110 000 километров (68 000 миль).

Только после того , как « Пионер-10 » очистил пояс астероидов, НАСА выбрало траекторию к Юпитеру, обеспечивающую эффект рогатки, который отправил бы космический корабль за пределы Солнечной системы. Pioneer 10 был первым космическим кораблем, предпринявшим такой маневр, и стал проверкой концепции для последующих миссий. Такая расширенная миссия изначально не планировалась, но планировалась до запуска.

При максимальном сближении скорость космического корабля достигла 132 000 км / ч (82 000 миль в час; 37 000 м / с), и он находился в пределах 132 252 километров (82 178 миль) от внешней атмосферы Юпитера. Были получены изображения Большого Красного Пятна и терминатора крупным планом. Затем связь с космическим кораблем прекратилась, когда он прошел за планетой. Данные радиозатмения позволили измерить температурную структуру внешней атмосферы, показав температурную инверсию между высотами с давлением 10 и 100 мбар. Температура на уровне 10 мбар колебалась от -133 до -113 ° C (от -207 до -171 ° F), а температура на уровне 100 мбар составляла от -183 до -163 ° C (от -297,4 до -261,4 ° F). Космический аппарат сгенерировал инфракрасную карту планеты, которая подтвердила идею о том, что планета излучает больше тепла, чем получает от Солнца.

Затем были возвращены изображения полумесяца планеты, когда Pioneer 10 удалился от планеты. Когда космический корабль направился наружу, он снова прошел головную ударную волну магнитосферы Юпитера. Поскольку этот фронт постоянно смещается в пространстве из-за динамического взаимодействия с солнечным ветром, аппарат пересекал головной скачок уплотнения в общей сложности 17 раз, прежде чем полностью вышел из него.

Глубокое пространство

Пионер 10 и 11 скорость и расстояние от Солнца

Пионер-10 пересек орбиту Сатурна в 1976 году и орбиту Урана в 1979 году. 13 июня 1983 года аппарат пересек орбиту Нептуна , в то время самой удаленной планеты, и таким образом стал первым рукотворным объектом, покинувшим Землю. Близость крупных планет Солнечной системы. Миссия официально завершилась 31 марта 1997 года, когда она достигла расстояния 67 а.е. (6,2 миллиарда миль; 10,0 миллиарда км) от Солнца, хотя космический корабль все еще мог передавать когерентные данные после этой даты.

После 31 марта 1997 года слабый сигнал Pioneer 10 продолжал отслеживаться сетью дальнего космоса, чтобы помочь обучению диспетчеров полета в процессе получения радиосигналов дальнего космоса. Было проведено исследование Advanced Concepts , в котором применялась теория хаоса для извлечения когерентных данных из замирающего сигнала.

Последний успешный прием телеметрии был получен от « Пионера-10 » 27 апреля 2002 г .; последующие сигналы были едва достаточно сильными, чтобы их можно было обнаружить, и не давали пригодных для использования данных. Последний очень слабый сигнал от Pioneer 10 был получен 23 января 2003 г., когда он находился на расстоянии 12 миллиардов км (7,5 миллиардов миль; 80 а.е.) от Земли. Дальнейшие попытки связаться с космическим кораблем не увенчались успехом. Последняя попытка была предпринята вечером 4 марта 2006 г., когда антенна в последний раз была правильно совмещена с Землей. Ответа от Pioneer 10 получено не было . НАСА решило, что блоки РИТЭГ, вероятно, упали ниже порога мощности, необходимого для работы передатчика. Следовательно, дальнейших попыток установить контакт не предпринималось.

График

Хронология путешествий
Свидание Мероприятие
1972-03-03
Космический корабль запущен
1972-06-
Пересеченная орбита Марса
15 июля 1972 г.
Вошел в пояс астероидов
15 июля 1972 г.
Начать фазу наблюдения за Юпитером
Время Мероприятие
1973-12-03
Встреча с системой Юпитера
12:26:00
Облет Каллисто на высоте 1 392 300 км (865 100 миль)
13:56:00
Облет Ганимеда на высоте 446 250 км (277 290 миль)
19:26:00
Облет Европы на высоте 321 000 км
22:56:00
Облет Ио на 357 000 км
1973-12-04
02:26:00
Ближайшее сближение с Юпитером на расстоянии 200 000 км
02:36:00
Юпитер пересекает экватор
02:41:45
Вход в затмение Ио
02:43:16
Ио затмение выход
03:42:25
Запись покрытия Юпитера
03:42:25
Вход в тень Юпитера
04:15:35
Выход затмения Юпитера
04:47:21
Выход из тени Юпитера
1974-01-01
Фазовая остановка
1974-01-01
Начать пионерскую межзвездную миссию
Более
10 февраля 1975 г.
Почтовое отделение США выпустило памятную марку с изображением космического зонда « Пионер-10 » ( см. изображение ) .
1983-04-25
Пересеченная орбита Плутона , который в то время все еще считался планетой (неправильная орбита Плутона означала, что он был ближе к Солнцу, чем Нептун).
13 июня 1983 г.
Пересек орбиту Нептуна , самой удаленной от Солнца планеты в то время, чтобы стать первым искусственным объектом, покинувшим Солнечную систему. Набрав 1-900-410-4111, можно было получить доступ к записи, предоставленной TRW, которая была сделана путем замедления и преобразования потока данных Pioneer 10 в аналоговые звуки.
1997-03-31
Конец миссии. Связь поддерживается с космическим кораблем для записи телеметрии.
17 февраля 1998 г.
«Вояджер-1» обгоняет « Пионер-10 » как самый удаленный от Солнца искусственный объект на расстоянии 69,419  а.е. " Вояджер-1 " удаляется от Солнца более чем на 1 астрономическую единицу в год быстрее, чем " Пионер-10 " .
2002-03-02
Успешный прием телеметрии. 39 минут чистых данных, полученных с расстояния 79,83 а.е.
27 апреля 2002 г.
Последний успешный прием телеметрии. 33 минуты чистых данных, полученных с расстояния 80,22 а.е.
23 января 2003 г.
Получен последний сигнал с космического корабля. Прием был очень слабым, и последующие сигналы были едва достаточно сильными, чтобы их можно было обнаружить.
2003-02-07
Неудачная попытка связаться с космическим кораблем
2005-12-30
Предполагалось, что Pioneer 10 будет находиться на расстоянии 89,7 а.е. и будет двигаться со скоростью 12,51 километра в секунду (28 000 миль в час), что примерно равно 0,000041 скорости света .
2009-10-
Прогнозы показывают, что Pioneer 10 достиг 100 а.е. (9,3 миллиарда миль; 15 миллиардов км). В этот момент космический корабль находится примерно в 271 000 а.е. (4,29 световых лет) от ближайшей звезды (кроме Солнца) Проксимы Центавра .

Текущее состояние и будущее

Положение Пионера 10 на 8 февраля 2012 г.

3 января 2019 года было предсказано, что Pioneer 10 будет находиться на расстоянии 122,594 а. AU (234 миллиона миль; 377 миллионов км) в год. Ожидается, что "Вояджер-2 " пролетит мимо "Пионера-10 " примерно в апреле 2023 года. Солнечному свету требуется 14,79 часа, чтобы достичь "Пионера-10" . Яркость Солнца с космического корабля составляет -16,3 звездной величины. Pioneer 10 в настоящее время находится в направлении созвездия Тельца .

Если оставить их в покое, Pioneer 10 и его родственный корабль Pioneer 11 присоединятся к двум космическим кораблям Voyager и космическому кораблю New Horizons и покинут Солнечную систему, чтобы бродить по межзвездной среде . Ожидается , что траектория Pioneer 10 пройдет в общем направлении звезды Альдебаран , которая в настоящее время находится на расстоянии около 68  световых лет . Если бы Альдебаран имел нулевую относительную скорость , космическому кораблю потребовалось бы более двух миллионов лет, чтобы достичь его. Задолго до этого, примерно через 90 000 лет, Pioneer 10 пройдет примерно в 0,23 парсека (0,75 световых года ) от поздней звезды K-типа HIP 117795. Это самый близкий звездный пролет за следующие несколько миллионов лет из всех четырех Pioneer и Космические корабли "Вояджер", покидающие Солнечную систему.

Резервный модуль Pioneer H в настоящее время выставлен в галерее «Вехи полета» в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия . Многие элементы миссии оказались критически важными при планировании программы «Вояджер».

Пионерская табличка

Пионерская табличка

Поскольку за это решительно выступал Карл Саган , Pioneer 10 и Pioneer 11 несут пластину из анодированного золотом алюминия размером 152 на 229 мм (6,0 на 9,0 дюймов) на случай, если какой-либо космический корабль когда-либо будет обнаружен разумными формами жизни из другой планетарной системы. На табличках изображены обнаженные фигуры мужчины и женщины, а также несколько символов, предназначенных для предоставления информации о происхождении космического корабля. Табличка прикреплена к опорным стойкам антенны, чтобы обеспечить некоторую защиту от межзвездной пыли.

Пионер 10 в популярных СМИ

В фильме «Звездный путь V: Последний рубеж » клингонская хищная птица уничтожает « Пионер-10 » в качестве учебной мишени.

В умозрительной фантастике 17776 один из главных героев - разумный Пионер 10 .

Смотрите также

Гелиоцентрические положения пяти межзвездных зондов (квадраты) и других тел (кружки) до 2020 года с датами запуска и пролета. Маркеры обозначают позиции на 1 января каждого года с пометкой каждого пятого года.
Участок 1 виден с северного полюса эклиптики в масштабе; графики 2–4 представляют собой проекции под третьим углом в масштабе 20%.
В файле SVG наведите указатель мыши на траекторию или орбиту, чтобы выделить ее и связанные с ней запуски и пролеты.

использованная литература

Библиография

внешние ссылки