Pioneer 10

Pioneer 10
-avaruusanturi Tämän kuvan kuvaus, myös kommentoitu alla Pioneer H (identtiset ja ei koskaan käynnistetty koetin) klo National Air and Space Museum inWashington. Yleisdata
Organisaatio NASA / Ames
Rakentaja TRW
Ohjelmoida Pioneer
Ala Exploration Jupiter ja planeettojen väliaineen
Kopioiden määrä 2
Tila Tehtävä suoritettu
Muut nimet Pioneer-F
Tuoda markkinoille 3. maaliskuuta 1972
Launcher Atlas-Centaur ( AC-27 )
(Atlas 3C # 5007C - Centaur D-1A)
COSPAR-tunniste 1972-012A
Planeettasuojaus Luokka II
Sivusto spaceprojects.arc.nasa.gov/Space_Projects/pioneer/PNhome.html
Tärkeimmät virstanpylväät
Tuoda markkinoille 3. maaliskuuta 1972
Lentäminen Jupiterin yli 4. joulukuuta 1973
Ohittaa Pluton kiertoradan 13. kesäkuuta 1983
Tehtävän loppu 31. maaliskuuta 1997
Viimeinen radiosignaali 23. tammikuuta 2003
Tekniset ominaisuudet
Massa käynnistämisen yhteydessä 258  kg
Massasoittimet 29,6  kg
Ergols Hydratsiini
Ponneaineen massa 27  kg
Δv 187,5  m / s
Asenteen hallinta Vakautettu pyörimällä ( spinnée )
Energian lähde RTG
Sähkövoima 155 wattia
Kiertorata
Kiertorata Aurinkokunnan poistumistie

Pioneer 10 onamerikkalainenavaruuskoetin, jokakäynnistettiin vuonna 1972 ja jonka tehtävänä on tehdäensimmäinen tiedusteluplaneetoistaulkoisessa aurinkokunnassa. Kaksois- Pioneer 11: n seurassa se on siis ensimmäinenavaruusalus,joka ylittääasteroidivyön(1972), lentääJupiter-planeetan(1973)ylija saavuttaa sittenvapautumisnopeuden, joka onvälttämätön poistuaaurinkokunnasta. Yhdentoista ajoneuvolaitteen keräämät tiedot ja valokuvat mahdollistavat eräiden Voyager- ohjelman koettimien suunnittelijoiden huolenaiheiden, jotka ovat paljon paremmin varusteltuja ja käynnistettyjä viisi vuotta myöhemmin yksityiskohtaisen tutkimuksen suorittamiseksi Jupiterista,Saturnuksesta.ja niidensatelliitit.

NASA on kehittänyt 258 kg: n koettimen  osana Pioneer- ohjelmaa ja käynnistänyt sen3. maaliskuuta 1972raketin Atlas - Centaur D . Vuonna 1983 se ylitti Neptune- planeetan , viimeisen aurinkokunnan planeetan , kiertoradan ja on sittemmin siirtynyt kohti tähti Aldebarania, jonka se saavuttaa kahden miljoonan vuoden kuluttua. Pioneer 10 on ensimmäinen avaruuskoetin, joka on varustettu radioisotooppisella lämpösähkögeneraattorilla (RTG), jonka avulla se voi vapautua aurinkoenergiasta , joka on paljon pienempi etäisyydellä ylemmistä planeetoista energian tuottamiseksi. Viimeinen yhteys tähän esiasteeseen on muodostettu23. tammikuuta 2003.

Asiayhteys

Amerikkalainen aikoo tutkia ylempiä planeettoja 1960-luvulla

Avaruusajan alussa, 1960-luvun ensimmäisellä puoliskolla , Yhdysvaltain avaruusjärjestön NASAn suorittamat aurinkokunnan tutkimusmatkat keskittyivät kuuhun ja kahteen sitä lähinnä olevaan planeettaa: Maa: Mars ja Venus . Varhaisen menestyksensä jälkeen kaikki kolme NASAn avaruuskeskusta, jotka osallistuvat planeettojen välisiin tehtäviin - Amesin tutkimuskeskus , Goddardin avaruuslentokeskus ja Jet Propulsion Laboratory  - tutkivat tehtäviä kauempana oleviin tavoitteisiin. 1960-luvulla, Ames Research Center käynnistetty useita pieniä avaruusluotaimet ( Pioneer 6 ja 9 ), joka tutkia planeettojen väliaineen lähellä maapalloa. Saavutetun menestyksen pohjalta Ames-keskus aloittaa kahden uuden avaruuskoettimen, Pioneer F: n ja Pioneer G: n , suunnittelun samanlaisella ohjelmalla (tutkia aurinkotuulea , kosmista säteilyä ja muita planeettojen välisen ympäristön ominaisuuksia), mutta joiden on siirryttävä enintään neljän tähtitieteellisen yksikön etäisyydelle auringosta tai neljä kertaa maapallon ja auringon etäisyys. Noin samaan aikaan Goddard-keskus tutkii Galaktisen Jupiter Probe -operaation tehtävää , jonka tavoitteisiin kuuluu asteroidivyön ja Jupiter- planeetan ympärillä olevan ympäristön tutkiminen . Tästä tehtävästä vastaava avaruuskoetin käyttää ensimmäistä kertaa planeettojen välisessä tehtävässä radioisotooppista lämpösähkögeneraattoria (RTG), joka käyttää plutoniumin hajoamisen aikana vapautunutta lämpöä tarvitsemansa energian tuottamiseen. Suurella etäisyydellä auringosta aurinkopaneelit eivät todellakaan ole tuolloin saatu tuotto huomioon ottaen enää elinkelpoinen ratkaisu. Goddard ehdottaa neljän avautuvan koettimen rakentamista pareittain, kokonaisbudjetiksi 100 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria . JPL, joka on saavuttanut valtavaa menestystä Mariner- avaruuskoettimiensa kanssa , ehdottaa Navigator- tehtävää , joka on erityisen kunnianhimoinen avaruussondi-projekti, jonka massa on 1000  kg ja erittäin kattava joukko tieteellisiä instrumentteja. Tämä projekti korvataan Grand Tour -ohjelmassa , jossa ehdotetaan insinööri Gary Flandron kehittämää lentorataa hyödyntäen ylempien planeettojen poikkeuksellista yhdistelmää, joka toistuu vain 176 vuoden välein. Tämän pitäisi antaa avaruuskoettimien lentää useiden näiden planeettojen yli käytännössä kuluttamatta polttoainetta vain käyttämällä painovoiman apua . JPL-hanketta ei lopulta valittu, mutta se loi pohjan melkein yhtä kunnianhimoiselle Voyager- ohjelmalle , jonka kehittäminen aloitettiin vuonnaHeinäkuu 1972.

Tehtävän valinta

Yhdysvaltain National Academy of Sciences tuotettu tällä kertaa raportin mahdollisin etusijalle tutkimuksen planeetta Jupiter . Myös NASA päättää vuonna 1967 muuttaa Pioneer F- ja G- tehtävien tavoitetta sisällyttääkseen jättiläisplaneetan tutkimuksen ja liittää ne sen planeettojenväliseen osastoon. Avaruusjärjestön toisaalta peruuttaa Galactic Jupiter anturi projekti on Goddard avaruuskeskuksesta , koska sitä pidetään liian kalliina ja koska se saattaa monopolisoida resursseja laitoksessa täysin liikkeellä jonka Apollo -ohjelma . Jotta Pioneer- avaruuskoettimilla olisi riittävästi energiaa Jupiterin laitamilla, 5,2  AU: n päässä Auringosta, he käyttävät Goddard-keskuksen suunnittelemia RTG: itä. Työryhmä, jota kutsutaan ulkoavaruuspaneeliksi ja jonka puheenjohtajana toimii James Van Allen , määrittelee näille tehtäville annettavat tieteelliset tavoitteet, kun taas NASA: n avaruuskeskus määrittelee avaruuskoettimien tekniset ominaisuudet. NASA käynnistää virallisesti Pioneer Jupiter -projektin vuonnaHelmikuu 1969. Yritys TRW , joka rakensi muut Pioneer- ohjelman koettimet , valitaan valmistamaan Pioneer F- ja Pioneer G -koettimet .

Rakentaminen

Pioneer 10: n ja Pioneer 11: n avaruuskoettimien tehtävänä on tutkia planeettojen välistä väliainetta Mars- planeetan kiertoradan ulkopuolella , arvioida asteroidivyön törmäysriski ja lopuksi tutkia Jupiter-planeettaa ja sen ympäristöä. Aluksella olevat tieteelliset kokeet valitaan 150: stä ehdotuksesta, jotka tehtiin 1960-luvun lopulla ja 1970-luvun alussa. Kaksi avaruuskoetinta seuraa eri liikeratoja: ensimmäisellä Pioneer 10 -avaruuskoettimella on oltava partiolainen tehtävä tekemällä ensimmäinen asteroidivyön ylitys, joka ulottuu Marsin ulkopuolelle, sen on sitten lennettävä Jupiterin ja sen kuun yli. Omalta osaltaan Pioneer 11 , käynnisti vuotta myöhemmin, aluksi noudattaa samaa lentorataa, mutta käyttää sitten painovoiman apua Jupiter lähteä kohti Saturnuksen ja lentää tällä planeetalla. Avaruussondin asettamiseksi kiertoradalle käytetään Atlas-Centaur D- kantorakettia . Tämä mahdollistaa noin yhden tonnin koneen sijoittamisen planeettojen väliselle kiertoradalle. Jupiteriin pääsemiseksi hyväksytty reitti on suora (ei turvautumista alempien planeettojen painovoiman apuun ). Jupiterin saavuttamiseksi markkerin päällä on kolmannen vaiheen kiinteä ponneaine Tähti 37E  (in) 1 127  kg , joka tuottaa työntövoiman 66,7  kilotonnia . Pioneer-F- ja Pioneer-G- koettimet lanseerattiin vastaavasti 1972 ja 1973, ja ne nimettiin niiden julkaisun jälkeen Pioneer 10 ja Pioneer 11 . Vuonna 2001 ohjelman kokonaiskustannuksiksi arvioitiin 350 miljoonaa dollaria, sisältäen 200 miljoonaa kehitykseen ja 150 miljoonaa tulosten käynnistämiseen, operatiiviseen hallintaan ja hyödyntämiseen.

Kuinka Pioneer 10 -tehtävä etenee

Tuoda markkinoille

Laukaisuikkuna antaa mahdollisuuden käynnistää Pioneer 10 ja Jupiter-planeetta kestää hieman yli kuukauden ja palaa välein 13 kuukautta. Vuonna 1972 se avattiin25. helmikuuta ja sulkeutuu 20. maaliskuuta. Pioneer 10 avaruusluotain on virrannut Kaliforniassa on Cape Canaveral laukaisualusta vuonna Floridassa vuonnaTammikuu 1972ja on valmista käynnistämistä varten. Kaksi epäonnistunutta yritystä tuulen nopeudesta johtuen ilmakehän ylemmissä kerroksissa, Atlas-Centaur- kantoraketti ( AC-27 ) lähti3. maaliskuuta 1972koska laukaisualusta LC-36A  (sisään) . Avaruussondin injektointi sen radalle Jupiteria kohti on suora. Kun heittäjä on pudottanut sen, ylemmän tason tähti 37E ja avaruusaluksen muodostama kokoonpano saatetaan nopeasti pyörimään ("  kehruu  ") nopeudella 21 kierrosta minuutissa, ja kolmas vaihe syttyy 43 sekunnin aikana ennen kuin se kaadetaan. Kolmekymmentä minuuttia sen laukaisun jälkeen magnetometrianturia tukevat mastot ja radioisotooppien termosähkögeneraattorit (RTG) otetaan käyttöön, jolloin pyörimisnopeus putoaa 4,8 kierrokseen minuutissa. Pioneer 10 , joka saavutti nopeuden 14 356  km / s ( 51 682  km / h ) maapallon yli, nosti uuden nopeusennätyksen ja ylitti Kuun kiertoradan vasta yksitoista tuntia sen laukaisun jälkeen. Tila koetin on sijoitettu aurinkosynkrooninen rata , apogeum joka on 5,97  astronomisen yksikön päässä Sun ja inklinaatio suhteessa tasoon ekliptikan on 1,92 ° .

Asteroidivyön ylitys

Lennon kahden ensimmäisen viikon aikana instrumenttien toiminta tarkistetaan. Kaksi kurssikorjausta tehdään7. maaliskuuta( 14  m / s ) ja26. maaliskuuta( 3,3  m / s ). Kaksikymmentä kuukautta kestävän Jupiter-planeetalle kulkemisen aikana avaruuskoettimen on tutkittava planeettojen välistä väliainetta, jonka ominaisuuksia ei ole koskaan mitattu Marsin kiertoradan ulkopuolella. Tämä ylitetään kolmen kuukauden kuluttua ( Marsiin koettimien seitsemästä kymmeneen kuukauteen verrattuna ). Yksi tämän lennon tuntemattomista kohteista on asteroidivyön ylitys, joka kokoaa yhteen miljoonia asteroideja Marsin ja Jupiterin kiertoradan välillä. Tämä saavutetaan vuonnaHeinäkuu 1972. Projektin virkamiehet arvioivat, että asteroidin pala tuhoaa avaruuskoettimen 10 prosenttiin, mikä on auttanut perustelemaan kahden avaruuskoettimen laukaisun. SisäänHelmikuu 1973, Pioneer 10 kulkee tällä avaruusalueella ilman meteoriittien ilmaisimia ilmoittavan merkittävistä vaikutuksista. Avaruussondi kulkee useita miljoonia kilometrejä kahdesta asteroidista ilman, että sen instrumentit pystyvät keräämään tietoa.

Lentäminen Jupiterin yli

Hiukkasvirtausten tehostuminen havaitaan yli 20 miljoonaa kilometriä Jupiter- planeetalta , mikä osoittaa sen kasvavan vaikutuksen planeettojen väliseen ympäristöön. Pioneer 10: n laitteet mittaavat 6,4 miljoonalla kilometrillä aurinkotuulen nopeuden jyrkän laskun ja lämpötilan nousun, joka liittyy magnetosfäärin planeetalta erottavan iskuaallon risteykseen planeetanvälisestä väliaineesta , jota aurinko hallitsee. . Ympäristön säteilyn kasvu lähestymisen kahden viimeisen päivän aikana herättää pelkoja siitä, että elektroniikka ei pystyisi selviytymään lopullisesta lähestymisestä, jonka on kuitenkin saatettava avaruusmittari ohittamaan "vain" 200 000 km pinnasta. Kuusitoista tuntia ennen tätä ylilentoa Pioneer 10 ohittaa 1,42 miljoonaa kilometriä Kalliston kuusta , sitten neljä tuntia myöhemmin, 440 000  km Ganymedes- kuusta . Se lentää ikionnellinen Euroopassa 6,4 tuntia ennen sen kohtaaminen planeetta Jupiter kulkee 330000  km: n . Photopolarimeter onnistuu kuvaamaan kaikki kolme kuuta, mutta paras spatiaalinen resoluutio on saatu valokuvaamalla Ganymedeksellä on vain 400 km ja voi vain erottaa tumman alueen lähellä etelänavan ja kevyempi alueella lähellä pohjoisnapaa. 3. joulukuuta 1973, Pioneer 10 kulkee 130 354  km jättimäisen planeetan pilvien huipulta 35  km / s nopeudella valokuvia ottaessaan. Kymmenen minuuttia tämän ylilennon jälkeen se ohittaa vain 30000  km pienestä Amalthea- kuusta , sitten kuusi minuuttia myöhemmin kuu Io pysähtyy melkein minuutin ajan avaruuskoettimen ja Maan väliin. Tämän toivotun okkultoinnin avulla voidaan analysoida radiosignaalin häiriöitä analysoimalla, että Io: lla on hyvin alhaisen tiheyden ilmakehä (1/20000 th maapallon ilmakehästä ) ja ionosfääri, joka huipentuu 700  km: n kohdalla . UV- spektrometri havaitsee pilvi vedyn läsnä kiertoradalla Io. Näiden päästöjen alkuperä oli tuolloin selittämätön. Tämä ilmiö selitetään vasta Voyager 1: n lennon jälkeen Io: n yli , mikä sallii kuun tulivuoren löytämisen , joka on ainutlaatuinen aurinkokunnalle. Seitsemänkymmentäkahdeksan minuuttia ylilennon jälkeen Pioneer 10 siirtyy Jupiterin varjoon. Tuloksena olevan okkultoinnin avulla instrumentit löytävät suihkuvirrat ilmakehästä 150 hehtaasin paineen tasolla samoin kuin konvektiiviset liikkeet . Infrapuna Fotometri tarjoaa erittäin yksityiskohtaisesti lämpötilaprofiili ristiriitaisia tehtyjen mittausten välineitä maapallolla . Tiedot vahvistavat, että Jupiter tuottaa enemmän lämpöä kuin vastaanottaa. Annetulla painetasolla rekisteröidyn lämpötilan on oltava tasainen 3  ° C: ssa lähellä päiväntasaajaa jättiläisplaneetan napalla. Radio-okkultointi paljastaa, että ionosfääri ulottuu 3000 km: n korkeuteen  . Välissä  6. marraskuuta ja 1 kpl joulukuu, avaruusanturi ottaa 500 kuvaa Jupiterin ilmakehästä, joista joidenkin paikkatarkkuus on 320  km . Galilean järjestelmän ylityksen aikana kerätyillä tiedoilla on tärkeä rooli seuraavien Voyager- ja Galileo- tehtävien suunnittelussa .

Aurinkokunnan reunalla

Vaikka alla planeetta Jupiter , Pioneer 10 hyötyy painovoiman apua . Tämä lisää sen nopeutta tarpeeksi, jotta se voi lopulta poistua aurinkokunnasta. Avaruussondin uusi lentorata johtaa sen päinvastaisessa suunnassa kuin auringon liike galaksissa. Pioneer 10 aloittaa siten matkan, jonka pitäisi johtaa se Aldebaran- tähden läheisyyteen kahden miljoonan vuoden kuluttua. Kerran Jupiterin magnetosfääristä Pioneer 10 -laitteet alkavat tutkia aurinkotuulihiukkasia ja kosmisen säteilyn galaksistamme. Päätavoitteena on etsiä heliopausia , tätä rajaa, joka rajaa auringon vaikutusalueen. Käynnistettäessä Pioneer 10 , NASA arvioi, että Deep Space verkoston (DSN) pitkän kantaman satelliittiantennin oli pystyttävä kuvaamaan heikkenemisestä radiosignaalin kunnes 1980-luvun puolivälissä. Huomattavia parannuksia tähän verkkoon mahdollisti laajentaa tätä kestoa. Lähes viisitoista vuotta vanha. Valitettavasti aurinkokunnan siirtymästä poispäin suuntautuva avaruusanturi ei koskaan päässyt heliopausiin, koska se on paljon kauempana auringosta tuohon suuntaan. Koettimen tehtävä päättyi virallisesti31. maaliskuuta 1997, lähinnä talousarviosyistä. Satunnaiset kontaktit tehtiin vuonna 2002 30 : nnen  vuotta sen käynnistämisen, Pioneer 10 , huolimatta iästään ja olosuhteet se kohtasi, toimii edelleen (vaikka monet järjestelmät pysäytetään energian puute, etenkin). Viimeinen kosketus koettimeen, erittäin heikko, tapahtui22. tammikuuta 2003. Yritys ottaa yhteyttä7. helmikuuta 2003 jäi vastaamatta, kuten 4. maaliskuuta 2006. Näiden viimeisten koskettimien aikana anturiin sen nopeus on yli 44000  km / h ja se on kaukana auringosta yli 12 miljardia kilometriä. Tästä huolimatta hänellä ei ole ennätystä etäisyydestä maapalloon , joka kuuluu Voyager 1: een . Vaikka hän lähti myöhemmin, jälkimmäinen on pitänyt tätä ennätystäHelmikuu 1998 koska sen suhteellinen nopeus aurinkoon nähden on huomattavasti suurempi.

Tekniset ominaisuudet

Pioneer 10 verrattuna ...
Pioneer 11 Matkustaminen 1 Cassini
Julkaisupäivä 1973 1977 1997
Tavoitteet Jupiter , Saturnus
Tehtävän tyyppi Yleiskatsaus Yleiskatsaus Kiertorata ¹
Kokonaismassa
(instrumentit)		 276  kg
(30  kg )		 826  kg
(106  kg )		 5712 kg
(362  kg )
Sähkövoima 155 wattia 470 wattia 885 wattia
Asenteen hallinta Vakautettu pyörimällä ( spinnée ) Vakautettu 3 akselilla
Tietoliikenteen nopeus ² 512  bittiä / s ~ 50  kilobittiä / s 166  kilobittiä / s
Ajotietokone Ei Joo Joo
¹Jupiteri lentää ² Virtaus Saturnuksen tasolla

Pioneer 10 on pienikokoinen avaruuskoetin (2010-luvun standardien mukaan), jonka massa on 276  kg , sisältäen 29,6  kg tieteellisiä instrumentteja ja 27  kg polttoainetta ( hydratsiini ). Avaruussondi vakautetaan pyörimällä ("  kehrätty  ") nopeudella 4,8 kierrosta minuutissa. Ja sen kurssin korjaukset ja suunta ohjaus, se käyttää nestemäistä polttoainetta rakettimoottorien 1,5-6,2  newtonia , jossa kiihtyvyys kapasiteetti on 187,5  m / s . Sen energia toimitetaan kahdella lämpösähköisellä radioisotooppigeneraattorilla (RTG), jotka tuottavat 155 watin sähkötehon ja joiden käyttö tapahtuu ensin planeettojen välisellä koneella. Keskeinen osa Pioneer 10 muodostuu kuusikulmainen tapauksessa 36  cm korkea ja 142  cm halkaisijaltaan kuusi pintaa 76  cm leveä . Se sisältää potkurien käyttämän hydratsiinisäiliön , kahdeksan yhdestätoista tieteellisestä instrumentista sekä kaikki avaruusanturin toimintaan tarvittavat välineet. Kotelon pohjassa on pyöreä sovitin, jonka avulla avaruusanturi voidaan kiinnittää Atlas-Centaur-kantoraketin viimeisen vaiheen yläosaan. Suuri parabolinen antenni , jonka halkaisija on 2,74 metriä, on kiinnitetty kotelon toiselle puolelle. Sen avulla tietoja voidaan siirtää nopeudella 2048  bittiä sekunnissa asteroidivyön tasolla ja 512 bittiä sekunnissa Saturnuksessa. Avaruussondi on 2,7 metriä korkea satelliittiantennin yläosaan asennetusta keskivahvistusantennista aina tukiasemaan asennettuun monisuuntaiseen matalan vahvistuksen antenniin. Molemmat radioisotooppien termosähkögeneraattorit on kiinnitetty 3 metrin pituisen maston päähän, mikä pitää sen poissa elektroniikasta ja instrumenttiantureista välttäen anturien tekemien mittausten häiriöitä. Magnetometrin anturit on kiinnitetty 5,2 metrin pituiseen mastoon pitääkseen ne poissa avaruusanturin metallimassasta, mikä myös häiritsee mittauksia. Nämä kolme mastoa ovat taitetussa asennossa laukaisun yhteydessä ja otetaan käyttöön, kun avaruuskoetin on kiertoradalla. Kuten muillakin ajan avaruusantureilla, avaruusanturilla ei ole ajo-tietokonetta, ja se voi suorittaa vain peräkkäin Maan ohjauksen lähettämät ohjeet.

Energia

Koetin on lentää planeetta Jupiter , joka on 5  tähtitieteellisiä yksikköä ja Sun . Jälkimmäisen toimittama energia pienenee etäisyyden neliönä ja on jättiläisplaneetan tasolla 25 kertaa pienempi kuin maapallon kiertoradan tasolla oleva. NASA siis valitsee ensimmäisen kerran sen avaruusalus korvata aurinkopaneelit mukaan lämpömittarilla generaattorit radioisotooppi, jotka ovat peräisin niiden energiaa radioaktiivisen hajoamisen ja plutonium-238 . Lämpöparit muuntavat prosessin tuottaman lämmön sähköksi . Pioneer 10 tarvitsee 100 watin virran voidakseen käyttää kaikkia järjestelmiä . Siinä on neljä SNAP-19- tyyppistä RTG: tä , joista kukin tarjoaa käynnistettäessä vajaat 39 wattia tai yhteensä 155 wattia . Plutonium-238: n puoliintumisaika huomioon ottaen toimitetun energian odotettiin laskevan vain 20 prosenttia 29 vuoden (2001) jälkeen. Mutta hajoaminen termoelementti joukkovelkakirjojen aiheuttaa sähkövirran pudota paljon nopeammin: 140 wattia aikana ylilento Jupiter, se putoaa 65 wattia 2005. RTG SNAP-19 malli on myös käytetty Mars Landers on Viking . Jotta säteily ei häiritse tieteellisten laitteiden antureita, RTG: t asennetaan kaksi kerrallaan kahden kolmen metrin pituisen ja 120 °: n etäisyydellä olevasta säteestä .

Televiestintä

Pioneer 10 käyttää kahta redundanttia kahdeksan watin lähetin-vastaanotinta tietoliikenteeseen. Avaruussondilla onkiinteäsuuren vahvistuksen parabolinen antenni ,keskivahvisteinen sarviantenni ja yleissuuntainen matalan vahvistuksen antenni. Suurvahvistettu parabolinen antenni, joka on avaruuskoettimen näkyvin osa, on kiinnitetty koettimen runkoon kolmella palkilla ja sen halkaisija on 2,74 metriä. Sen kennorakenne on valmistettu alumiinista . Keskivahvistettu antenni on asennettu astian yläpuolelle, kun taas monisuuntainen antenni sijaitsee suuren vahvistuksen antennin takana. Televiestintäjärjestelmä sallii datan siirtämisen nopeudella 2048  bittiä sekunnissa kulkiessaan Jupiter-planeetalle, mutta vain 16 bittiä sekunnissa operaation loppua kohti.

Asenteen hallinta ja kurssin korjaus

Avaruussondi vakautetaan kiertämällä pyörimisakselilla, joka kulkee satelliittiantennin keskuksen ja alustan keskuksen läpi . Sitä ylläpidetään käyttämällä kolmea paria nestemäistä polttoainetta käyttäviä rakettimoottoreita, joiden nopeus on 1,5 - 6,2  Newtonia, työntämällä hydratsiinin polttamista , kiinnitetty astian reunaan. Tila koettimessa 27 kg tätä ponneainetta , sitten jonka kiihtyvyys kapasiteetti on 187,5  m / s . Suunta määritetään antureilla, jotka määrittävät auringon ja tähti Canopuksen sijainnin . Rakettimoottorit voivat toimia jatkuvasti ylläpitääkseen tavoitepyörimisnopeuden 4,8 rpm tai lyhyinä pulsseina. Radioyhteyksien aikana maapalloon avaruusanturin pyörimisakseli on osoitettava tarkalleen maata kohti. Suunnan hallitsemiseksi lähde-antenni siirtyy hieman pyörimisakselista siten, että radiosignaali värähtelee voimakkaasti, jos avaruuskoetin poikkeaa kohdistuksesta maan kanssa. CONSCAN ( Conical Scan ) -niminen järjestelmä, joka käyttää näitä tietoja, pitää antennin osoittavan alle 0,3 ° maan suunnasta. Käyttövoiman toteutusta ohjaa kuitenkin maanpäällinen asema.

Aluksella tehtävien toimintojen aloittaminen

Aikaisempien avaruuskoettimien tapaan Pioneer 10- ja Pioneer 11 -avaruuskoettimissa ei ole sisäistä tietokonetta . Toiminnot (tieteellisten instrumenttien kytkeminen päälle, liikeradan muuttaminen jne.) Laukaistaan ​​maasta lähetetyillä komennoilla. Kriittisissä vaiheissa viisi tilausta voidaan rekisteröidä etukäteen. Tähän liittyvä rajoitus on, että kaikki suoritettavat toimenpiteet on valmisteltava useita kuukausia etukäteen.

Pioneerilevy

Pioneer 10 on ensimmäinen avaruuskoetin, joka lähtee aurinkokunnasta ja suuntaa muihin tähtiin. Aloitteesta Eric Burgess  (en) , Carl Sagan ja hänen vaimonsa Linda Salzmanin Sagan  (fi) suunniteltu viestin tarkoitus välittää tietoa alkuperästä avaruusluotain oletettuun muodostamiseksi, joka kuvaa maapallon ulkopuolista elämää kohtasi matkalla. Viesti, kaiverrettu levy alumiini kultaa, on oltava esityksiä mies, nainen, että aurinkokunnan (likimääräisen liikeradan koetin) ja atomi on vety .

Tieteelliset tavoitteet ja välineet

Tutkimus Marsin ja Jupiterin välisestä planeetanvälisestä väliaineesta

Pioneer 10: n tehtävän ensimmäinen tavoite on kerätä tietoja Mars-planeetan ja Jupiter-planeetan kiertoradan välisestä planeetanvälisestä väliaineesta . Näiden tavoitteiden saavuttavien instrumenttien avulla mitataan hiukkasia, magneettikenttiä ja kosmista säteilyä. Photopolarimeter ottaa kuvia ja analysoi hajavalokeskiössä. Avaruussondin on:

Tutkimus Jovian-järjestelmästä

Laitteen ominaisuudet
Väline Rakentaja Massa kulutus
teho
Magnetometri NASA / JPL 2,6  kg 5,02 wattia
Plasman analysaattori NASA / Ames 5,5  kg 4 wattia
Hiukkasten analysaattori Chicagon yliopisto 3  kg 2,4 wattia
Kosminen säteily NASA / Goddard 3,2  kg 2,2 wattia
Geigerin laskuri Iowan yliopisto 1,6  kg 0,7 wattia
Säteilyn ilmaisin Kalifornian yliopisto 1,7  kg 2,9 wattia
Meteoriittianturi General Electric 3,3  kg 2,7 wattia
Meteorite ilmaisin NASA / Langley 1,7  kg 0,7 wattia
Ultravioletti spektrometri Kalifornian yliopisto 0,7  kg 0,7 wattia
Photopolarimeter Arizonan yliopisto 4,3  kg 2,2 wattia
infrapuna radiometri Kalifornian teknillinen instituutti (Caltech) 2  kg 1,3 wattia
Kaikki yhteensä 29,6  kg 24,3 wattia

Jupiterin ja sen kuun muodostamassa järjestelmässä Pioneer 10- ja 11- avaruuskoettimien on:

Tieteelliset välineet

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi Pioneer- avaruuskoettimissa on 11 tieteellistä instrumenttia, joiden massa on 29,6  kg  :

Tehtävän tulokset

Pioneer 10- ja 11- koettimet tuottivat merkittäviä tieteellisiä tuloksia:

Pioneerin poikkeama

1980-luvulla NASAn tutkijat huomasivat, että koetin liikkui odotettua hitaammin. Tämä hidastuvuus on hyvin pieni, luokkaa 8 × 10 −10  m / s 2 . Tämä poikkeama johtuu aluksi virheestä laskelmissa tai avaruuskoettimen virheestä. Muutama vuosi myöhemmin sama nopeusero havaittiin Pioneer 11 -koettimessa . Yritettyään turhaan selittää sen, tämä " tienraivaajan poikkeavaksi  " kastettu poikkeama on lukuisien tutkimusten ja spekulaatioiden aihe. Näyttävimmät selitykset haastavat taivaallisen mekaniikan lait, koska ne ovat vakiintuneet tai viittaavat pimeän aineen vaikutukseen . Lopuksi löydettiin paljon proosaisempi selitys vuonna 2011. Radioisotooppien lämpösähkögeneraattoreiden tuottama lämpö säteilee isotrooppisesti , mutta merkittävä osa antennin takaosaa kohti säteilevästä heijastuu vastakkaiseen suuntaan, so. Poispäin. auringosta aiheuttaen reaktiolla heikon jäännöskiihtyvyyden kohti aurinkoa.

Kronologia

Pioneer- ohjelman jatkaminen

Samana vuonna, että Pioneer 10 oli käynnistetty , NASA käynnisti kehittää kaksi uutta avaruusluotaimet tutkia ylempään planeetat on aurinkokunnan lisääntynyt kapasiteetti . Voyager- ohjelman avaruusanturit ovat paljon raskaampia: 800  kg sisältäen 100  kg tieteellisiä instrumentteja 270  kg Pioneer- avaruuskoettimia vastaan (mukaan lukien 30  kg tieteellisiä instrumentteja). He hyötyvät viimeisimmistä avaruusteknologian edistysaskeleista: heillä on sisäinen tietokone, joka mahdollistaa monimutkaisten toimintojen suorittamisen ilman maapallon ohjainten väliintuloa ja jotka on vakautettu kolmelle akselille , mikä mahdollistaa korkealaatuiset ja yksityiskohtaiset kuvat. Voyager 2 hyödyntää ylempien planeettojen poikkeuksellista yhdistelmää, jonka avulla se voi yhdistää Jupiterin , Saturnuksen , Uranuksen ja Neptunuksen lentolennon käyttämällä jokaisen planeetan painovoiman apua siirtyäkseen seuraavalle. Vuonna 1977 käynnistetyt kaksi suihkumoottorilaboratorion kehittämää avaruussondia tarjoavat yksityiskohtaista tietoa Jupiterin , Saturnuksen ja Uranuksen ilmakehästä . Ne paljastavat monia yksityiskohtia Saturnuksen renkaiden rakenteesta , mahdollistavat Jupiterin renkaiden löytämisen ja tarjoavat ensimmäiset yksityiskohtaiset kuvat Uranuksen ja Neptunuksen renkaista . He tunnistavat yhteensä 33 uutta kuuta ja korostavat kuun Io tulivuoren toimintaa ja Galilean satelliitin Euroopan pinnan omituista rakennetta . Voyager- koettimet , joiden pitäisi jatkaa toimintaansa vuoteen 2025 asti, tutkivat nyt heliosfäärin , Auringon vaikutuksen alaisen avaruusalueen, rajoja ja tutkivat tähtienvälistä väliainetta .

Kolmas Pioneer-H- avaruuskoetin

Kolmas avaruuskoetin, joka on identtinen Pioneer 10- ja Pioneer 11 -avaruuskoettimien kanssa ja jota kutsutaan nimellä "  Pioneer-H  ", on rakennettu. Ames Research Center tutkittu 1971 sen käyttö puitteissa tehtävän tarkoituksena on tutkia planeettojenvälisestä aineesta jättämällä tasossa ekliptikan ( Out-of-the-Eclipticin Mission ). Tila koetin, käynnisti raskas Titan IIIE- Centaur käynnistysohjelman , tulee jättää ekliptikan tasossa, käyttämällä painovoiman apua planeetan Jupiter ja sijoittaa itsensä aurinkosynkrooninen rata , jossa on inklinaatio on 92,5 ° . Uudella kiertoradallaan avaruuskoettimen on tutkittava Auringon napoja siirtymällä yhteen tähtitieteelliseen yksikköön pohjoisnavalta ja 2  au etelänapalta. NASAn Ames-tutkimuskeskuksen vuonna 1973 ehdottamaa hanketta ei säilytetty, mutta suoritettuja tutkimuksia käytettiin Galileo- operaation ominaisuuksien ja tavoitteiden määrittelemiseen .

Huomautuksia ja viitteitä

Huomautuksia

  1. Tämä on Delta 1914- kantorakettien ylempi vaihe , joka on johdettu propulsiojärjestelmästä, joka on vastuussa Surveyor- ohjelman kuun koettimien jarruttamisesta ennen niiden laskeutumista.
  2. Ensimmäiset Yhdysvaltojen avaruudessa käyttämät RTG: t kuljettivat Transit- ohjelman navigointisatelliitteja vuonna 1961.

Viitteet

  1. https://planetaryprotection.arc.nasa.gov/missions .
  2. Ulivi ja Harland 2007 , s.  125-126.
  3. Ulivi ja Harland 2007 , s.  126.
  4. (in) Richard O. Fimmel William Swindell ja Eric Burgess, Pioneer Odyssey (SP-349/396) , NASA1977, 171  Sivumäärä ( lue verkossa ) , luku .  2 ("Pioneer Jupiter Mission").
  5. (de) Bernd Leitenberger, “  Raumsonden: Pioneer 10 +11  ” (käytetty 3. syyskuuta 2017 ) .
  6. (in) Balogh Marsden ja Smith 2001 , s.  7–8.
  7. Ulivi ja Harland 2007 , s.  132.
  8. (en) Richard O.Fimmel, William Swindell ja Eric Burgess, Pioneer Odyssey (SP-349/396) , NASA,1977, 171  Sivumäärä ( lue verkossa ) , luku .  5 ("Ensimmäinen ulkoiseen aurinkokuntaan").
  9. Ulivi ja Harland 2007 , s.  133-134.
  10. Ulivi ja Harland 2007 , s.  135-138.
  11. Axel Kahn, “  Pioneer 10  : viimeinen radiosignaali?  », Futura , 27. helmikuuta 2003.
  12. (in) Richard O. Fimmel William Swindell ja Eric Burgess, Pioneer Odyssey (SP-349/396) , NASA1977, 171  Sivumäärä ( lue verkossa ) , luku .  3 ("Pioneer Jupiter -avaruusalus").
  13. (in) "  Pioneer 10  " on NASA NSSDC Master Catalogue (tutustuttavissa 04 lokakuu 2013 ) .
  14. Ulivi ja Harland 2007 , s.  126-128.
  15. Ulivi ja Harland 2007 , s.  128.
  16. (en) Richard O.Fimmel, William Swindell ja Eric Burgess, Pioneer Odyssey (SP-349/396) , NASA,1977, 171  Sivumäärä ( lue verkossa ) , luku .  4 ("Pioneeritiede uusilla rajoilla").
  17. "Pioneer-koettimien arvoitus selvitetty" , Le Monde , 11. toukokuuta 2012.
  18. (in) "  The Pioneers Are Way Out There 30 Years After  " , sivustolla spacetoday.org ( luettu 5. syyskuuta 2017 ) .
  19. Ulivi ja Harland 2007 , s.  155-156.

Bibliografia

Liitteet

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit