Космический аппарат пионер кратко
Обновлено: 28.06.2024
Масса аппарата составляла 260 кг, в том числе 30 кг научных приборов; высота — 2,9 м, максимальный поперечный размер (диаметр отражателя остронаправленной антенны) — 2,75 м.
По состоянию на 21 октября 2012 г., космический корабль отдалялся от Солнца со скоростью примерно 12,046 км/с, или 2,54 а. е. в год, что вполне достаточно, чтобы выйти в межзвездное пространство. Расстояние от Солнца составляло около 106,960 а. е. или 16,001 млрд км.
Содержание
На корпусе аппарата была установлена анодированная пластинка из прочного алюминиевого сплава. Размеры пластинки 220х152 миллиметров. Автором рисунка является Карл Саган.
На пластине изображены:
- молекула нейтрального водорода
- две человеческие фигуры, мужчины и женщины, на фоне контура аппарата
- относительное положение Солнца относительно центра Галактики и четырнадцати пульсаров
- схематическое изображение Солнечной системы и траектория аппарата относительно планет.
Рисунок молекулы водорода показан состоящим из двух атомов с разным спином. Расстояние между центрами пропорционально длине волны излучения нейтрального водорода (21 сантиметр). Это число является масштабной линейкой для нахождения других линейных величин на пластинке. Рост людей на пластинке можно найти, умножив число 8 (в двоичном коде выгравировано рядом с фигурой женщины в квадратных скобках)на 21. Размеры аппарата на втором плане даны в том же масштабе.
Пятнадцать расходящихся из единой точки линий позволяет вычислить звезду, от которой прилетел аппарат и время старта. Рядом с четырнадцатью линиями нанесен двоичный код, который указывает период пульсаров, находящихся в окрестностях Солнечной системы. Поскольку со временем период пульсаров увеличивается по известному закону, можно вычислить время запуска аппарата.
На схеме Солнечной системы рядом с планетами в двоичном виде указаны относительные расстояния от планеты до Солнца.
Критика послания
Многие символы на картинке могут оказаться непонятными иному разуму. В частности, таким символами могут стать квадратные скобки, обрамляющие двоичные числа, знак стрелы на траектории отлета Пионера. Приветственно поднятая рука мужчины тоже понятна только человеку.
Дальнейшая судьба аппарата
В 1976 году аппарат пересёк орбиту Сатурна, а в 1979 году — орбиту Урана. 25 апреля 1983 года станция миновала орбиту Плутона, который был в то время ближе Нептуна к Солнцу. 13 июня 1983 года аппарат первым пересёк орбиту самой далёкой планеты Солнечной системы — Нептуна. Официально миссия Пионера-10 закончилась 31 марта 1997 года, когда он достиг расстояния 67 а.е. от Солнца, хотя аппарат продолжал передавать данные. 17 февраля 1998 года, на расстоянии 69,419 а.е. Пионер-10 перестал быть самым удалённым от Земли рукотворным объектом, так как его обогнал космический аппарат Вояджер-1. В 2002 году были получены последние данные телеметрии, с тех пор уловить полезные сигналы Пионера-10 не удалось. В 2009 году аппарат удалился на 100 а.е от Солнца [1] .
Последний, очень слабый сигнал от Пионера-10 был получен 23 января 2003 года, когда он находился в 12 миллиардах километров (80 а.е.) от Земли. Сообщалось, что аппарат направляется в сторону Альдебарана. Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей этой звезды через 2 миллиона лет [5] .
Примечания
См. также
Ссылки
Пионер: 10 • 11 • Вояджер: 1 • 2 • Улисс • Кассини • Новые горизонты
Pioneer H (идентичный и никогда не запускавшийся зонд) в Национальном музее авиации и космонавтики вВашингтоне.
Pioneer 10 - этоамериканскийкосмический зонд,запущенный в 1972 году. Его миссия - провестипервую разведкупланет воВнешней Солнечной системе. Вслед за своим близнецом Pioneer 11 , это первыйкосмический аппарат,пересекшийпояс астероидов(1972 г.), пролетевший над планетойЮпитер(1973 г.), а затем достигшийскорости высвобождения,необходимой для выхода изСолнечной системы. Данные и фотографии, собранные с помощью одиннадцати бортовых приборов, позволяют развеять некоторые опасения разработчиковпрограммных зондов "Вояджер" , которые гораздо лучше оснащены и запущены пятью годами позже для проведения подробного исследования Юпитера иСатурна.и ихспутники.
Зонд массой 258 кг разработан НАСА в рамках программы Pioneer и запущен на 3 марта 1972 г. с помощью ракеты Atlas - Centaur D . В 1983 году он пересек орбиту планеты Нептун , последней планеты Солнечной системы, и с тех пор отошел к звезде Альдебаран, которой достигнет через два миллиона лет. Pioneer 10 - это первый космический зонд, оснащенный радиоизотопным термоэлектрическим генератором (RTG), который позволяет ему освобождаться от солнечной энергии , которая значительно снижается на расстояниях от верхних планет, для производства энергии. Последний контакт с этим предшественником установлен на 23 января 2003 г. .
Резюме
Контекст
Американские планы по исследованию верхних планет в 1960-х годах
В начале космической эры, в первой половине 1960-х, миссии по исследованию Солнечной системы , проводимые НАСА , космическим агентством США, были сосредоточены на Луне и двух ближайших к ней планетах: Земле: Марсе и Венере . После первых успехов все три космических центра НАСА, участвующих в межпланетных миссиях - Исследовательский центр Эймса , Центр космических полетов Годдарда и Лаборатория реактивного движения - исследуют миссии для более отдаленных целей. В 1960 году исследовательский центр Эймса запустил несколько небольших космических аппаратов ( Pioneer 6 до 9 ) , которые изучают в межпланетной среде близко к Земле. Основываясь на успехе, центр Эймса начинает разработку двух новых космических зондов, Pioneer F и Pioneer G , с аналогичной программой (изучение солнечного ветра , космического излучения и других характеристик межпланетной среды), но от которых необходимо отказаться. на расстоянии до четырех астрономических единиц от Солнца , что в четыре раза больше расстояния Земля-Солнце. Примерно в то же время Центр Годдарда изучает миссию Галактического зонда Юпитера, в задачи которой входит изучение пояса астероидов и окружающей среды вокруг планеты Юпитер . Космический зонд, отвечающий за эту миссию, впервые в межпланетной миссии использует радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ), который использует тепло, выделяющееся при распаде плутония, для производства необходимой энергии. Действительно, на большом расстоянии от Солнца солнечные батареи с учетом полученной на тот момент мощности больше не являются жизнеспособным решением. Годдард предлагает построить четыре космических зонда, запускаемых парами, с общим бюджетом в 100 миллионов долларов США . Лаборатория реактивного движения, которая добилась огромного успеха с ее космическими зондами Mariner , предлагает миссию Navigator , особенно амбициозный проект космического зонда с массой 1000 кг и очень полным набором научных инструментов. Этот проект заменен Гранд Тур программа , которая предлагает использовать траекторию , разработанный инженер Гари Фландро , используя исключительную конъюнкцию верхних планет , которые только повторяются каждые 176 лет. Это должно позволить космическим зондам пролетать над некоторыми из этих планет практически без затрат на топливо , только с помощью гравитационной помощи . Проект JPL в конечном итоге не был выбран, но он заложил основы почти такой же амбициозной программы Voyager , разработка которой была начата в Июль 1972 г. .
Выбор миссии
Завершающий этап сборки Pioneer 10 на заводе производителя TRW.
Зонд Pioneer 10 прикреплен к ступени твердого топлива Star37E, что должно дать ей дополнительную скорость при запуске.
Строительство
Как разворачивается миссия Pioneer 10
Запуск
Pioneer 10 Датчик установлен на верхней части его Atlas - Centaur ( AC-27 ) пусковой , незадолго до его запуска.
Пересечение пояса астероидов
В течение первых двух недель полета проверяется работа приборов. Внесены две корректировки курса на 7 марта ( 14 м / с ) и 26 марта ( 3,3 м / с ). Во время транзита к планете Юпитер, который продлится двадцать месяцев, космический зонд должен изучить межпланетную среду, характеристики которой никогда не измерялись за пределами орбиты Марса. Это превышается через три месяца (против семи-десяти месяцев для зондов к Марсу ). Одна из неизвестных причин этого полета касается пересечения пояса астероидов, который объединяет миллионы астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Это достигается в Июль 1972 г. . Руководители проекта оценивают вероятность того, что космический зонд будет уничтожен осколком астероида, в 10%, что помогло оправдать запуск двух космических зондов. В Февраль 1973 г. , Pioneer 10 пересекает эту область космоса без каких-либо детекторов метеоритов, сообщающих о каком-либо значительном ударе. Космический зонд проходит несколько миллионов километров от двух астероидов, и его инструменты не могут собирать информацию.
Полет над Юпитером
Автоматическая межпланетная станция Пионер 10 (первоначально обозначенный Pioneer F) – американский космический зонд, который совершил первую миссию на планету Юпитер. Пионер-10 стал первым межпланетным космическим аппаратом. Этот космический аппарат весил 258 килограммов.
Он был запущен 2 марта 1972 года с помощью одноразовой трехступенчатой ракеты Atlas-Centaur с мыса Канаверал. В период с 15 июля 1972 года по 15 февраля 1973 года он пересек пояс астероидов, став первым аппаратом, сделав это. Фотосъемка Юпитера началась 6 ноября 1973 года, на дальности 25 млн км и в общей сложности было передано около 500 снимков. Самое близкое приближение к планете произошло 4 декабря 1973 года на расстоянии 132 252 км.
Конструкция Пионер 10
Трёхосевой гелиевый магнитометр
Этот прибор измерял тонкую структуру межпланетного магнитного поля, составлял карту магнитного поля Юпитера и обеспечивал измерения магнитного поля для оценки взаимодействия солнечного ветра с Юпитером. Магнитометр представлял собой заполненную гелием ячейку, установленную на стреле высотой 6,6 м для частичной изоляции прибора от магнитного поля космического аппарата.
Квадрисферический анализатор плазмы
Всматривался через отверстие в большой тарелкообразной антенне, чтобы обнаружить частицы солнечного ветра, исходящие от Солнца.
Детектор радиационных поясов Юпитера
Включал несфокусированный счетчик Черенкова, который регистрировал свет, излучаемый в определенном направлении при прохождении через него частиц, регистрирующих электроны с энергией от 0,5 до 12 MeV, детектор электронного рассеяния для электронов с энергией от 100 до 400 keV и детектор минимальной ионизации, состоящий из твердотельного диода, измеряющего минимальные ионизирующие частицы.
Сканирующий фотополяриметр
Визуализация основывался на вращении космического аппарата. Небольшой телескоп охватывает поверхность планеты узкими полосами шириной всего 0,03º, снимая планету в красном и синем свете. Затем эти полосы обрабатывались, чтобы построить визуальное изображение планеты.
Другие инструменты
- набор детекторов заряженных частиц;
- анализатор спектра космических лучей;
- набор счётчиков Гейгера;
- контактный детектор метеороидов;
- оптический детектор астероидов и метеороидов;
- ультрафиолетовый фотометр;
- инфракрасный радиометр.
Запуск и траектория
После отработки всех ступений, ракета-носитель разгоняла зонд за 17 минут до скорости 51 682 км/ч. Через 90 минут после старта космический аппарат достиг межпланетного пространства. Пионер 10 прошел мимо Луны чеез 11 часов и стал самым быстрым объектом, созданным человеком в то время. Через 2 дня после старта были включены все научные приборы. В течение первых семи месяцев полета космический аппарат произвел три коррекции курса.
15 июля 1972 года Пионер 10 был первым космическим аппаратом, который вошел в пояс астероидов. Он расположен между орбитами Марса и Юпитера. Астрономы рассчитывали на безопасный проход через пояс. Ближайшее сближение космического аппарата к любому из известных астероидов составило 8,8 млн км. Один из ближайших подходов был сделан к астероиду 307 Nike 2 декабря 1972 года.
Встреча Пионера 10 с Юпитером
6 ноября 1973 года космический аппарат Пионер 10 находился на расстоянии 25 млн км от Юпитера. Начались испытания системы визуализации и данные были успешно получены. Затем на космический аппарат была загружена серия из 16 000 команд для управления полетами в течение следующих 60 дней. Магнитосфера Юпитера был достигнут 16 ноября, о чем свидетельствует падение скорости солнечного ветра с 451 км/с до 225 км/с.
26 ноября на Землю было получено в общей сложности двенадцать снимков. 2 декабря качество изображения превысило лучшие снимки, сделанные с Земли. Они были показаны в режиме реального времени на Земле. В ходе встречи было передано в общей сложности более 500 изображений.
При самом близком сближении скорость космического аппарата достигла 132 тыс км/ч и он находился в пределах 132 252 км от внешней атмосферы Юпитера. Были получены крупные изображения Большого Красного Пятна и Терминатора. Затем связь с космическим кораблем прекратилась, когда он прошел позади планеты. Космический аппарат создал инфракрасную карту планеты, которая подтвердила идею о том, что планета излучает больше тепла, чем получает от Солнца.
Продолжение миссии аппарата Пионер 10
Пионер 10 пересек орбиту Сатурна в 1976 году и орбиту Урана в 1979 году. 13 июня 1983 года космический аппарат пересек орбиту Нептуна и таким образом стал первым объектом, созданным человеком, который пересек орбиты основных планет Солнечной системы. Официально миссия завершилась 31 марта 1997 года, когда она достигла расстояния 67 а.е. от Солнца.
После 31 марта 1997 года слабый сигнал Пионера 10 продолжал отслеживаться сетью глубокого космоса для оказания помощи в обучении диспетчеров полетов в процессе получения радиосигналов дальнего космоса. Последний успешный прием телеметрии был получен с аппарата 27 апреля 2002 года. Последний, очень слабый сигнал с Пионера 10 был получен 23 января 2003 года, когда он находился на расстоянии 12 млрд км от Земли. Дальнейшие попытки связаться с космическим аппаратом были безуспешны. Последняя попытка была предпринята вечером 4 марта 2006 года.
Текущий статус и будущее Пионера 10
В 2020 году Пионер 10 будет 125 а.е. от Земли и будет удалятся со скоростью 11.947 км/с (около 2.52 а.е. в год) относительно Солнца. Космический аппарат в настоящее время находится в направлении созвездия Тельца. Траектория Пионер 10, как ожидается, будет проходить в общем направлении к звезде Альдебаран, в настоящее время расположенной на расстоянии около 68 световых лет. Космическому кораблю потребуется более 2 млн лет, чтобы достичь звезды.
Свою ближайшую встречу с Юпитером "Пионер-10" совершил 3 декабря 1973 года. Это историческое событие ознаменовало первое приближение человека к Юпитеру и открыло путь "Вояджеру" для исследования планет Солнечной системы. За эту встречу "Пионер-10" сфотографировал Юпитер и его спутники, провел измерения магнитосферы Юпитера, радиационных поясов, магнитного поля, атмосферы и внутренних слоев, что помогло при проектировании других космических аппаратов, которые отправились изучать далёкие планеты.
Макет "Пионера-10" в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института.
Источник: nasa
Среди его основных достижений следующие: он стал первым космическим кораблём, который был выведен на траекторию выхода из Солнечной системы в межзвездное пространство, он первым пересёк главный пояс астероидов, первым пролетел мимо Юпитера, впервые вышел за пределы Нептуна, а также это первый космический корабль, который работает только ядерную электроэнергию.
Читайте также: