Исследования зондами планет за главным поясом

Пионер-11

Фото Пионера-11:

«Пионер-11» — автоматическая межпланетная станция НАСА, предназначенная для изучения Юпитера и Сатурна. Первый космический аппарат, пролетевший мимо Сатурна. Pioneer 11 выполнил прямые наблюдения Юпитера, сфокусировавшись на полярных регионах планеты, получив подробные фотографии гигантского красного пятна Юпитера и определив массу спутника Юпитера - Каллисто. Pioneer 11 использовал массивное гравитационное поле Юпитера, чтобы совершить гравитацационный манёвр и пролететь мимо Сатурна. Он потратил 22 года на исследование глубокого космоса.Этой миссией руководил Исследовательский центр Эймса НАСА в Кремневой долине в Калифорнии, и была создана TRW Space and Technology Group в Редондо-Бич, Калифорния

История и открытия аппарата:

Запуск ракеты «Атлас-Центавр» с Пионером-11»:

5 апреля 1973 года с мыса Канаверал был запущен небольшой амбициозный космический корабль, который направился к третьей по яркости световой точке в ночном небе. Следуя по стопам своего родственного корабля, Pioneer 10, Pioneer 11 был задуман как резервный для опасной миссии. Единственный дополнительный инструмент, магнитометр с магнитным затвором, был единственной разницей между Pioneer 11 и аппаратом, который уже стал первым созданным человеком объектом, покинувшим внутреннюю солнечную систему и успешно продвигавшимся к первому и самому массивному из газовых гигантов - Юпитеру

Планета Юпитер, вид её северного полюса, сделанный с помощью Пионера 11. Сам полюс находится примерно на линии терминатора (граница между днем и ночью Юпитера) через вершину планеты. :

К началу 1974 года путешествие Pioneer 10 к Юпитеру оказалось безоговорочным успехом - корабль не получил никаких повреждений пролетая через пояс астероидов, но получил небольшие длительные радиационные повреждения во время сближения с Юпитером и вернул гораздо большие объемы научных данных, чем ожидалось. . После того, как «Пионер-10» успешно пережил сближение с юпитером , маршрут «Пионера-11» был переделан в середине полета, чтобы включить еще одну планетарную встречу. Научная группа из Исследовательского центра Эймса НАСА в Калифорнии решила не просто скопировать миссию Pioneer 10, но и развить ее, направив небольшой корабль на использование огромной гравитационной силы Юпитера в качестве рогатки, чтобы ускорить и перенаправить движение корабля (как и было сделано, чтобы вывести Pioneer 10 из Солнечной системы) на следующую,и, возможно, самую красивую планету в нашей системе - Сатурн. После некоторого давления со стороны команды «Вояджер» из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, которая хотела, чтобы Pioneer проверил путь , по которому «Вояджер» пойдет несколько лет спустя, было принято решение лететь гораздо ближе к Юпитеру, чем «Пионер-10». Это было более рискованно. Путь не понравился некоторым из команды Pioneer, но 2 декабря 1974 года Pioneer 11 прошел только в 42 000 км (по сравнению с 200 000 км Pioneer 10) над вершинами облаков Юпитера. Маршрут "Пионера-11" пролегал над полюсами планеты, избегая интенсивных радиационных поясов вокруг экватора Юпитера. Планета Юпитер, вид её северного полюса, сделанный с помощью Пионера 11. Сам полюс находится примерно на линии терминатора (граница между днем и ночью Юпитера) через вершину планеты.

Это позволило впервые нанести на карту полярные регионы планеты и разогнать аппарат до рекордной скоростьи - 172 800 км / ч. Во время сближения, Pioneer 11 удалось сделать наиболее подробные снимки Большого Красного Пятна и вычислить массу луны Каллисто.Из-за неоднозначного статуса Pioneer 11 как демонстрационной миссии, объединяющей науку и технику, в сообществе НАСА разгорелись жаркие споры о том, каким путем он пойдет мимо Сатурна. Знаменитые миссии «Вояджер» были запущены за два года до того, как «Пионер-11» достиг Сатурна и уже направлялся к Юпитеру через пояс астероидов, который теперь считался практически безопасным. Космический корабль "Вояджер" был намного сложнее и стоил во много раз дороже, чем относительно простые зонды "Пионер". «Грандиозный тур» «Вояджера-2» по Солнечной системе (который включал посещение Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) требовал, чтобы космический корабль прошел через внешнее кольцо А Сатурна, чтобы подойти достаточно близко и использовать гравитационную помощь Сатурна для продвижения к Урану.

Впечатление художника от космического корабля "Пионер" на пути в межзвездное пространство:

Ученые в то время не были уверены в составе колец и беспокоились, как и во время путешествия Pioneer 10 через пояс астероидов, что космический корабль может быть поврежден и разрушен объектами в кольце. Материал в кольцах (теперь известно, что он состоит в основном из водяного льда) должен быть в среднем меньше 1 мм, в этом случае они вряд ли повредят космический корабль, или больше 1 см, чтобы они были достаточно далеко друг от друга, чтобы позволить космическому кораблю врезаться в них. Если они окажутся между этими двумя размерами, смертельный удар будет почти неизбежен.Получив уже больше, чем они ожидали, команда Pioneer была в восторге. Они решили рискнуть своим верным космическим кораблем, отправив его по гораздо более опасному маршруту, через загадочные внутренние кольца Сатурна. Это повысит научную эффективность миссии и докажет существование предполагаемого D-кольца между легко видимым C-кольцом и верхними слоями атмосферы планеты. Команда была готова пойти по более коварному и неизведанному пути ради науки. Команда «Вояджера», однако, всегда рассматривала «Пионер» как прелюдию к своей более сложной миссии и была непреклонна, чтобы корабль проверил маршрут, по которому «Вояджер-2» пройдет через внешнее кольцо E два года спустя на пути к Урану.

Сатурн и его спутник Титан. Неровности в силуэте кольца и тени связаны с техническими отклонениями в предварительно исправленных данных. В то время, когда был сделан этот снимок, Pioneer находился в 2 846 000 км (1 768 422 мили) от Сатурна:

Обе стороны приводили убедительные аргументы: команда Pioneer утверждала, что внешний путь будет слишком далеко от Сатурна, чтобы любой из космических кораблей смог провести измерения, которые интересовали ученых, в то время как команда Voyager настаивала на том, что они не могут рисковать пройти через кольца. без предварительного тестирования Pioneer. В конечном итоге в штаб-квартире НАСА было решено, что безопасный проход «Вояджера-2» к Урану и Нептуну принесет больше научных открытий, чем путь Pioneer через внутренние кольца Сатурна, и, под громкие возгласы команды Pioneer, директор планетных программ НАСА Том Янг объявил, что «Пионер-11» будет лететь к внешним кольцам планеты. Безусловно, решение превратить Pioneer из первопроходца в подопытного кролика, по мнению некоторых, расстроило ряд самых сильных сторонников миссии - особенно ученых, которые надеялись на еще один шанс полностью использовать свои инструменты, - но со временем многие люди изменили свое мнение об оспариваемом приговоре. «Это было спорное решение в то время,» размышляла последний руководитель проекта компании Pioneer, Ларри Лэшер :«Но проделав смелый путь, Pioneer 11 с гордостью внес свой вклад в успех« Вояджера-2 »в его завершении« Гранд-тура »и исследовании двух самых удаленных планет в нашей Солнечной системе». Несмотря на изменившуюся траекторию, которая пролегла в пределах 21 000 км от Сатурна, "Пионер-11" обнаружил два новых спутника (почти врезался в один из них в сентябре 1979 г.) и новое кольцо "F". Космический корабль также обнаружил и нанес на карту магнитное поле и магнитосферу планеты, а также нанес на карту общую структуру недр Сатурна. Приборы космического корабля измерили тепловое излучение внутри Сатурна и обнаружили, что его спутник размером с планету, Титан, был слишком холодным, чтобы поддерживать жизнь.

Устройство аппарата:

Шина Pioneer 11 имеет глубину 36 сантиметров (14 дюймов) и шесть панелей длиной 76 сантиметров (30 дюймов), образующих шестиугольную структуру. В шине находится топливо для управления ориентацией зонда и восьмь из двенадцати научных инструментов. Космический корабль имеет массу 259 килограммов.

На его борту находятся следующие научные приборы:

Гелиевый векторный магнитометр (HVM)
Квадрисферический анализатор плазмы
Инструмент для измерения количества заряженных частиц (CPI)
Космический телескоп
Телескоп Гейгера
Детектор радиоактивного излучения
Детекторы метеороидов
Детектор астероидов / метеороидов (AMD)
Ультрафиолетовый фотометр
Фотополяриметр изображений
Инфракрасный радиометр
Трехосный феррозондовый магнитометр

Интересные факты:

Планировалось, что миссия Pioneer 11 продлится всего 21 месяц - ровно столько, чтобы достичь Юпитера - но на самом деле космический корабль продолжал функционировать в течение десятилетий после завершения своей номинальной миссии. Самая важная веха Pioneer 11 - первое сближение с Сатурном - произошло через восемь месяцев после его предполагаемой продолжительности жизни, когда он стал четвертым (к этому времени «Вояджеры 1 и 2» его обогнали) созданным человеком объектом, который почти покинул планетарную солнечную систему, спустя 17 лет после запуска, 23 февраля 1990 года. Благодаря руководству легендарного руководителя проекта, Чарльза Холла, Pioneer можно было рассматривать как прототип для более дешевых, лучших и быстрых миссий, которые последовали в 1990-х годах.

Конец миссии и будущее аппарата: