stringtranslate.com

Пионер 11

«Пионер-11» (также известный как «Пионер G ») —автоматический космический зонд НАСА , запущенный 5 апреля 1973 года для изучения пояса астероидов , окружающей среды вокруг Юпитера и Сатурна , солнечных ветров и космических лучей . [2] Это был первый зонд, встретивший Сатурн , второй, пролетевший через пояс астероидов , и второй, пролетевший мимо Юпитера . Позже «Пионер-11» стал вторым из пяти искусственных объектов, достигших скорости убегания , позволяющей ему покинуть Солнечную систему . Из-за ограничений по мощности и большого расстояния до зонда последний плановый контакт с космическим кораблем состоялся 30 сентября 1995 года, а последние хорошие инженерные данные были получены 24 ноября 1995 года. [3] [4]

Предыстория миссии

История

Утвержденный в феврале 1969 года «Пионер-11» и его двойной зонд « Пионер-10 » были первыми, предназначенными для исследования внешней части Солнечной системы . В результате многочисленных предложений на протяжении 1960-х годов первые цели миссии были определены как:

Последующее планирование встречи с Сатурном добавило еще много целей:

«Пионер-11» был построен компанией TRW и управлялся в рамках программы «Пионер» Исследовательским центром Эймса НАСА . [6] Резервный блок Pioneer H в настоящее время выставлен на выставке «Вехи полета» в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия. [7] Многие элементы миссии оказались решающими при планировании полета. Программа «Вояджер» . [8] : 266–8 

Конструкция космического корабля

Автобус Pioneer 11 имеет глубину 36 см (14 дюймов) и шесть панелей длиной 76 см (30 дюймов), образующих шестиугольную конструкцию. В автобусе находится топливо для управления ориентацией зонда и восемь из двенадцати научных инструментов. Космический корабль имеет массу 259 килограммов. [2] : 42 

Контроль ориентации и движение

Ориентация корабля поддерживалась с помощью шести гидразиновых монотопливных двигателей 4,5- Н , [9] : первая пара поддерживает постоянную скорость вращения 4,8 об/мин , вторая пара управляет прямой тягой, третья пара управляет ориентацией. Информация для ориентации предоставляется путем выполнения маневров конического сканирования для отслеживания Земли на ее орбите, [10] звездного датчика , способного ориентироваться на Канопус , и двух солнечных датчиков . [2] : 42–43 

Связь

Космический зонд включает в себя резервную систему приемопередатчиков , один из которых прикреплен к антенне с высоким коэффициентом усиления , другой — к всенаправленной антенне и антенне со средним коэффициентом усиления. Каждый приемопередатчик имеет мощность 8 Вт и передает данные в S-диапазоне , используя частоту 2110 МГц для восходящей линии связи с Землей и 2292 МГц для нисходящей линии связи с Землей, при этом сеть дальнего космоса отслеживает сигнал. Перед передачей данных зонд использует сверточный кодер , позволяющий исправить ошибки в полученных данных на Земле. [2] : 43 

Власть

СНАП-19 РИТЭГ
В «Пионере-11» используются четыре радиоизотопных термоэлектрических генератора (РТГ) 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 выдавали 155 Вт при запуске и падали до 140 Вт при переходе к Юпитеру. Для питания всех систем космическому кораблю требуется 100 Вт. [2] : 44–45 

Компьютер

Большая часть вычислений миссии была выполнена на Земле и передана на зонд, где он способен сохранять в памяти до пяти команд из 222 возможных ввода наземных диспетчеров. Космический корабль включает в себя два декодера 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. В комплект входит блок хранения данных для записи до 6144 байт информации, собранной приборами. Затем блок цифровой телеметрии используется для подготовки собранных данных в одном из тринадцати возможных форматов перед их передачей обратно на Землю. [2] : 38 

Научные инструменты

У «Пионера-11» есть еще один дополнительный прибор, чем у «Пионера-10» , — феррозондовый магнитометр. [11]

Профиль миссии

Запуск "Пионера-11" с космодрома 36А
Запуск "Пионера-11" со стартового комплекса 36А .

Запуск и траектория

Зонд « Пионер -11» был запущен 6 апреля 1973 года в 02:11:00 UTC Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства с космодрома 36А на мысе Канаверал , Флорида, на борту ракеты-носителя «Атлас-Кентавр» с ракетой Star-37E. двигательный модуль. Его двойной зонд «Пионер-10 » был запущен 3 марта 1972 года.

«Пионер-11» был запущен по траектории, направленной прямо на Юпитер, без какой-либо предварительной гравитационной помощи. [25] В мае 1974 года «Пионер» был перенацелен на пролет мимо Юпитера по траектории с севера на юг, что позволило пролететь мимо Сатурна в 1979 году. В этом маневре использовалось 17 фунтов (7,7 кг) топлива, он длился 42 минуты и 36 секунд и увеличил время полета «Пионера» . 11 скорость на 230 км/ч. [26] Он также внес две поправки в середине курса: 11 апреля 1973 г. и 7 ноября 1974 г. [4] [27]

Встреча с Юпитером

«Пионер-11» пролетел мимо Юпитера в ноябре и декабре 1974 года. Во время максимального сближения 2 декабря он пролетел на высоте 42 828 километров (26 612 миль) над верхушками облаков. [28] 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 в направлении Сатурна и увеличения скорости. 16 апреля 1975 года, после встречи с Юпитером, детектор микрометеороидов был выключен. [4]

СМИ, связанные со встречей «Пионера-11» с Юпитером, на Викискладе?


Встреча с Сатурном

«Пионер-11» пролетел мимо Сатурна 1 сентября 1979 года на расстоянии 21 000 км (13 000 миль) от вершин облаков Сатурна.

К этому времени «Вояджер-1» и «Вояджер-2» уже миновали Юпитер и также направлялись к Сатурну, поэтому было решено нацелить «Пионер-11» на прохождение через плоскость кольца Сатурна в том же положении, в котором вскоре должны были появиться зонды «Вояджер». используйте для проверки маршрута до прибытия «Вояджеров». Если бы в этом районе были слабые кольцевые частицы, которые могли бы повредить зонд, планировщики миссии посчитали, что лучше узнать об этом через Pioneer. Таким образом, «Пионер-11» действовал как «пионер» в истинном смысле этого слова; если опасность будет обнаружена, то зонды «Вояджер» могут быть перенаправлены дальше от колец, но при этом упущена возможность посетить Уран и Нептун.

«Пионер-11» получил изображение одного из маленьких спутников Сатурна, проходящего на расстоянии не более 4000 километров (2500 миль), и почти столкнулся с ним. Объект был предварительно идентифицирован как Эпиметей , луна, обнаруженная накануне по изображениям Pioneer и подозреваемая на основе более ранних наблюдений с помощью наземных телескопов. После пролетов «Вояджера» стало известно, что на одной и той же орбите находятся два спутника одинакового размера (Эпиметей и Янус ), поэтому существует некоторая неопределенность относительно того, какой из них был объектом промаха «Пионера». «Пионер-11» встретил Януса 1 сентября 1979 года в 14:52 по  всемирному координированному времени на расстоянии 2500 км (1600 миль). В 16:20 UTC того же дня «Пионер-11» встретил Мимаса на расстоянии 103 000 км (64 000 миль).

Помимо Эпиметея, инструменты обнаружили еще один ранее не обнаруженный 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. Пролетев под плоскостью колец, зонд отправил обратно фотографии колец Сатурна. Кольца, которые обычно кажутся яркими при наблюдении с Земли, на снимках «Пионера» казались темными, а темные промежутки в кольцах, видимых с Земли, выглядели как яркие кольца.

СМИ, связанные со встречей «Пионера-11» с Сатурном, на Викискладе?

Межзвездная миссия

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

НАСА прекращает свою деятельность

К 1995 году «Пионер-11» больше не мог питать ни один из своих детекторов, поэтому было принято решение отключить его. [30] 29 сентября 1995 года Исследовательский центр Эймса НАСА , ответственный за управление проектом, выпустил пресс-релиз, который начинался так: «После почти 22 лет исследований самых дальних уголков Солнечной системы появился один из самых прочных и продуктивные космические миссии в истории подойдут к концу». В нем указывалось, что НАСА будет использовать свои антенны сети дальнего космоса для прослушивания сигнала космического корабля «один или два раза в месяц» до тех пор, пока «где-то в конце 1996 года» «его передатчик вообще не замолчит». Администратор НАСА Дэниел Голдин охарактеризовал « Пионер-11» как «маленький космический корабль, который мог бы, почтенный исследователь, который научил нас многому о Солнечной системе и, в конечном итоге, о нашем собственном врожденном стремлении к познанию. « Пионер-11» — это то, чем является все НАСА». о – исследование за пределами границ». [31] Помимо объявления об окончании операций, в сообщении содержался исторический список достижений миссии «Пионер-11» .

НАСА прекратило обычный контакт с космическим кораблем 30 сентября 1995 года, но продолжало поддерживать контакт в течение примерно двух часов каждые две-четыре недели. [30] 24 ноября 1995 года ученые получили несколько минут хороших инженерных данных, но затем потеряли окончательный контакт, когда Земля вышла из поля зрения антенны космического корабля. [4] [32]

График

Скорость и расстояние Пионер-10 и 11 от Солнца
Гелиоцентрические положения пяти межзвездных зондов (квадраты) и других тел (круги) до 2020 года с указанием дат запуска и пролета. Маркеры обозначают позиции на 1 января каждого года, причем отмечен каждый пятый год.
График 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.

Текущее состояние

По состоянию на 20 января 2023 года «Пионер-11» оценивается в 111,678 а.е. (16,7068 миллиарда км; 10,3811 миллиарда миль) от Земли и в 110,764 а.е. (16,5701 миллиарда км; 10,2962 миллиарда миль) от Солнца. Он двигался со скоростью 11,176 км/с (40 230 км/ч; 25 000 миль в час) относительно Солнца и двигался наружу со скоростью около 2,36 а.е. в год. [34] [35] Космический корабль движется в направлении созвездия Щита вблизи текущего положения (январь 2023 г.) RA 18h 54m dec -8° 59' ( J2000.0 ), недалеко от Мессье 26 . Через 928 000 лет он пройдет в пределах 0,25 парсека (0,82 светового года ) от К-карлика TYC 992-192-1 [36] и пройдет вблизи звезды Лямбда Орла примерно за четыре миллиона лет. [37]

«Пионер-11» теперь обогнали два зонда «Вояджер», запущенные в 1977 году, а « Вояджер-1» стал самым далеким объектом, построенным людьми, и останется таковым в обозримом будущем, поскольку ни один зонд не был запущен, поскольку «Вояджер» имеет скорость, чтобы догнать его. [38]

Пионерская аномалия

Анализ данных радиослежения с космических аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» на расстояниях от 20 до 70 а.е. от Солнца постоянно указывал на наличие небольшого, но аномального доплеровского дрейфа частоты. Дрейф можно интерпретировать как результат постоянного ускорения (8,74 ± 1,33) × 10–10 м/с 2 , направленного в сторону Солнца. Хотя предполагалось, что этот эффект имел систематическое происхождение , его не было обнаружено. В результате существует устойчивый интерес к природе так называемой « аномалии Пионера ». [39] Расширенный анализ данных миссии, проведенный Славой Турышевым и его коллегами, определил, что источником аномалии является асимметричное тепловое излучение и возникающая в результате сила тепловой отдачи, действующая на лицо Пионеров вдали от Солнца. [40] В июле 2012 года группа исследователей опубликовала свои результаты в научном журнале Physical Review Letters . [41]

Пионерская табличка

Оба корабля «Пионер-10» и «Пионер-11» несут табличку из анодированного золотом алюминия на случай, если какой-либо космический корабль когда-либо будет обнаружен разумными формами жизни с других планетных систем. На мемориальных досках изображены обнаженные фигуры мужчины и женщины, а также несколько символов, которые призваны предоставить информацию о происхождении космического корабля. [42]

День памяти

В 1991 году «Пионер-11» был отмечен на одной из 10 марок Почтовой службы США, посвященных беспилотным космическим кораблям, исследующим каждую из девяти тогдашних планет и Луну. Пионер-11 был космическим кораблем, показанным вместе с Юпитером. Плутон значился как «еще не исследованный». [43]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб "Пионер-11". Сайт НАСА по исследованию Солнечной системы . Проверено 1 декабря 2022 г.
  2. ^ abcdefg Фиммел, RO; Суинделл, В.; Берджесс, Э. Пионерская одиссея. СП-349/396. Вашингтон, округ Колумбия: Исследовательский центр НАСА-Эймса. ОСЛК  3211441 . Проверено 9 января 2011 г.
  3. ^ "Пионерские миссии". НАСА.gov . 3 марта 2015 г.
  4. ^ abcd «Пионер 11: Подробно» . Проверено 10 декабря 2017 г.
  5. ^ Марк, Ганс: Pioneer Odyssey SP-349/396, Глава 5, Исследовательский центр НАСА-Эймса, 1974 г.
  6. ^ "Пионерские миссии". НАСА.gov . 3 марта 2015 года . Проверено 15 декабря 2021 г.
  7. ^ «Вехи полета». Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики. Архивировано из оригинала 15 апреля 2012 года . Проверено 8 февраля 2011 г.
  8. ^ Уильям Э. Берроуз, Исследование космоса (Нью-Йорк: Random House, 1990)
  9. ^ Уэйд, Марк. «Пионер 10-11». Энциклопедия астронавтики . Архивировано из оригинала 20 ноября 2010 года . Проверено 8 февраля 2011 г.
  10. ^ "Энциклопедия космических полетов Weebau" . Weebau.com . 9 ноября 2010 года . Проверено 12 января 2012 г.
  11. ^ "Пионер 10 и 11" . Solarviews.com . Проверено 20 декабря 2018 г.
  12. ^ «Магнитные поля». НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  13. ^ "Квадрисферический анализатор плазмы". НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  14. ^ abcdefghij Симпсон 2001, стр. 146.
  15. ^ «Прибор заряженных частиц (CPI)» . НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  16. ^ "Спектры космических лучей". НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  17. ^ "Трубочный телескоп Гейгера (GTT)" . НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  18. ^ "Захваченное излучение Юпитера" . НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  19. ^ «Детекторы метеороидов». НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  20. ^ «Астрономия астероидов/метеороидов». НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  21. ^ «Ультрафиолетовая фотометрия». НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  22. ^ «Визуализирующий фотополяриметр (IPP)» . НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  23. ^ «Инфракрасные радиометры». НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 19 февраля 2011 г.
  24. ^ "Магнитное поле Юпитера". НАСА/Национальный центр данных космических исследований . Проверено 24 сентября 2013 г.
  25. ^ «Изображение: вид вниз с северного полюса эклиптики» (JPG) . НАСА.gov . Проверено 15 декабря 2021 г.
  26. ^ «Пионер-11 успешно переориентирован на Сатурн» . Новый учёный . 9 мая 1974 года . Проверено 5 декабря 2017 г.
  27. ^ "Подробно | Пионер 11" . Исследование Солнечной системы НАСА . Проверено 13 сентября 2019 г.
  28. ^ ab "Информация о миссии Пионер-11" . Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Проверено 23 января 2011 г.
  29. ^ «Сообщается, что «Пионер-11» покинул Солнечную систему» ​​. Nytimes.ocm . 25 февраля 1990 года . Проверено 3 декабря 2017 г.
  30. ^ ab «Прощание с пионером». Новости науки . 14 октября 1995 г.
  31. ^ «Пионер-11 прекратит работу после эпической карьеры» . НАСА/Исследовательский центр Эймса. 29 сентября 1995 года . Проверено 7 августа 2011 г.
  32. ↑ Хауэлл, Элизабет (26 сентября 2012 г.). «Пионер-11: Вблизи Юпитера и Сатурна». Space.com . Проверено 10 декабря 2017 г.
  33. ^ Мюллер, Дэниел. «Хронология полной миссии Пионер-11». Дэниел Мюллер . Проверено 9 января 2011 г.
  34. ^ «Космический корабль, покидающий Солнечную систему». Heavens-Above.com . Проверено 24 августа 2022 г.
  35. ^ "Карта неба - Пионер 11" . Архивировано из оригинала 21 июля 2015 года . Проверено 19 июля 2015 г.
  36. ^ Бейлер-Джонс, Корин А.Л.; Фарноккья, Давиде (3 апреля 2019 г.). «Будущие облёты космических кораблей «Вояджер» и «Пионер». Исследовательские записки ААС . 3 (4): 59. arXiv : 1912.03503 . Бибкод : 2019RNAAS...3...59B. дои : 10.3847/2515-5172/ab158e . S2CID  134524048.
  37. ^ «Оборудование, покидающее Солнечную систему: где они сейчас?», Космическая энциклопедия DK Eyewitness
  38. ^ «Вояджер - Статус миссии» . Voyager.jpl.nasa.gov . Проверено 15 декабря 2021 г.
  39. ↑ Бритт, Роберт Рой (18 октября 2004 г.). «Проблема с гравитацией: новая миссия раскроет странную загадку». Space.com . Проверено 7 июня 2011 г. Расхождение, вызванное аномалией, составляет около 248 500 миль (399 900 километров), или примерно расстояние между Землей и Луной. Именно столько дальше должны были пройти зонды за свои 34 года, если наше понимание гравитации верно.
  40. ^ «Аномалия Pioneer решена!». Планетарное общество. Архивировано из оригинала 22 апреля 2012 года . Проверено 20 апреля 2012 г.
  41. ↑ Поддержка термического происхождения аномалии «Пионер». Архивировано 13 января 2013 г., archive.today , Слава Г. Турышев и др., Physical Review Letters , принято 11 апреля 2012 г., по состоянию на 19 июля 2012 г.
  42. ^ Карл Саган; Линда Зальцман Саган и Фрэнк Дрейк (25 февраля 1972 г.). «Послание с Земли». Наука . 175 (4024): 881–884. Бибкод : 1972Sci...175..881S. дои : 10.1126/science.175.4024.881. ПМИД  17781060.Бумага на фоне мемориальной доски. Страницы доступны в Интернете: 1. Архивировано 28 февраля 2008 г., на Wayback Machine . 2. Архивировано 28 февраля 2008 г., на Wayback Machine . 3. Архивировано 28 февраля 2008 г., на Wayback Machine . 4. Архивировано 28 февраля 2008 г., на Wayback Machine . Машина
  43. ↑ Крониш, Сид (27 октября 1991 г.). «Космические запуски представлены». Газеты.com . Проверено 5 декабря 2017 г.

Источники

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме «Пионер-11» .