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.
В случае его перехвата разумной жизнью, Пионер 10 несет алюминиевую табличку с диаграммами мужчины и женщины, солнечной системы и ее расположения относительно 14 пульсаров. Предполагается, что разумные существа смогут интерпретировать диаграмму, чтобы определить положение Солнца и, следовательно, Земли .
Основные даты полета Пионера 10
2 марта 1972 Года: старт
15 июля 1972 года: космический аппарат вошел в пояс астероидов
4 декабря 1973: самый близкий подход Пионера 10 к Юпитеру
6 февраля 1976 год: пересек орбиту Сатурна
13 июня 1983 года: пересек орбиту Нептуна
31 марта 1997 года: прерван обычный контакт с космическим аппаратом
23 января 2003: последний сигнал от Пионера 10 получен на Земле
