«Пионер-10»


2 марта 1972 01:49:04 - старт
февраль 1973 - пересёк пояс астероидов, исследовав два астероида
4 декабря 1973 - пролетел на расстоянии 132 тыс. км от облаков Юпитера
1976 - пересёк орбиту Сатурна
1979 - пересёк орбиту Урана
25 апреля 1983 - миновала орбиту Плутона
13 июня 1983 года пересёк орбиту Нептуна
31 марта 1997 года - официально закончилась миссия (67 а. е. от Солнца)
17 февраля 1998 года, на расстоянии 69,419 а. е. его обогнал «Вояджер-1»
27 апреля 2002 года - последний успешный приём данных телеметрии
23 января 2003 года - последний очень слабый сигнал

Ежегодник БСЭ 1973 г


Рис. 14. Автоматическая межпланетная станция «Пионер X»: 1 - блоки радиоизотопной энергетической установки; 2 - микродвигатели; 3 - рупорная антенна; 4 - отражатель остронаправленной антенны; 5 - оборудование командной системы; 6- звездный датчик; 7 - большой контейнер; 8 - малый контейнер; 9 - магнитометр; 10 - коническая антенна

«Пионер X». Основные задачи станции - изучение магнитного поля Юпитера и его радиационных поясов, исследование теплового баланса и распределения температуры во внешней атмосфере планеты, получение изображений планеты и некоторых ее спутников в видимом свете, уточнение эфемерид и массы планеты, изучение характеристик спутников Юпитера, в первую очередь Ио, у которого предполагают наличие атмосферы. На траектории полета к Юпитеру и после пролета около планеты предусматриваются исследования солнечного ветра, межпланетного магнитного поля, космических лучей, а также метеорного вещества, в первую очередь, в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. На опыте «Пионера X» предполагают определить опасность пояса астероидов и радиационных поясов Юпитера для космических объектов, а также отработать некоторые технические аспекты полетов к внешним планетам.

Вес станции «Пионер X» (рис. 14) 260 кг, в т. ч. вес научных приборов 30 кг и вес бортового запаса топлива для коррекции траектории, ориентации и стабилизации оси вращения 27 кг. Высота станции 2,9 м, максимальный поперечный размер (диаметр отражателя остронаправленной антенны) 2,75 м. Силовым элементом станции служит «большой контейнер», имеющий форму шестигранной призмы (1,4 х 0,7 х 0,36 м), в котором размещается служебное оборудование. К одной из боковых граней большого контейнера крепится «малый контейнер», также имеющий форму шестигранной призмы. В нем размещена часть научной аппаратуры. К большому контейнеру на угловом расстоянии 120° друг от друга крепятся два развертывающихся в космосе кронштейна длиной по 2,7 м и штанга длиной 6,6 м. На кронштейнах вынесены по два блока радиоизотопной энергетической установки, на штанге - магнитометр. Общая электрическая мощность радиоизотопной (Pu238) установки при старте с Земли 160 вт, у Юпитера - не менее 134 вт, через 5 лет после старта - 120 вт. Система терморегулирования использует жалюзи, теплоизоляцию и покрытия с низким коэффициентом излучения. Станция стабилизируется вращением (4,8 об/мин). В системах коррекции траектории, ориентации и стабилизации оси вращения используются солнечные датчики и звездный датчик, а в качестве исполнительных органов - 12 микродвигателей тягой по 180-635 г, работающих на продуктах разложения гидразина. Радиотехническая система (частота приема 2110 Мгц, частота передачи 2292 Мгц, мощность передатчика 8 вт) обеспечит при пролете около Юпитера информативность 1024 бит/сек. Емкость бортового записывающего устройства 49 152 бит. Служебные системы АМС рассчитаны на работу в течение не менее 900 суток.

В состав научной аппаратуры входят магнитометр, анализатор плазмы, детектор заряженных частиц, комплект счетчиков Гейгера - Мюллера, детектор космического излучения, радиационный детектор, ультрафиолетовый фотометр, фотополяриметр для получения изображений Юпитера и его спутников, инфракрасный радиометр, комплект телескопов для наблюдения метеорного вещества и комплект детекторов метеорных частиц. Предусмотрены «радиозатменное» зондирование Юпитера и Ио с помощью штатного радиооборудования станции, а также «небесномеханические» исследования с использованием результатов траекторных измерений станции. Для связи с «Пионером X» используются станция слежения «Марс» в Голдстоне, США (диаметр отражателя антенны 64 м) и станция слежения в Тидбин-билле, Австралия (до июля 1973 г. антенна с отражателем диаметром 26 м, затем антенна с отражателем диаметром 64ж).

Станция «Пионер X» запущена 3 марта 1972 г., 25 мая она пересекла орбиту Марса, 16 июля вошла в пояс астероидов и 15 февраля 1973 г. вышла из этого пояса. Плотность наиболее опасных для АМС мелких метеорных частиц (поперечник 0,01-0,1 мм) в поясе астероидов оказалась меньше, чем ожидали: станция не получила никаких повреждений. На минимальном удалении от Юпитера (~130 000 км) она должна пройти 4 декабря 1973 г. В 1972 г. были проведены три коррекции траектории, которые должны обеспечить заданные параметры траектории пролета.

Согласно расчетам, в середине 1976 г. станция пересечет орбиту Сатурна, в 1980 г.- орбиту Урана, в 1984 г.- орбиту Плутона. Выйдя из пределов Солнечной системы, станция будет двигаться в общем направлении звезды Альдебаран. Связь со станцией предполагают поддерживать до того момента, когда она удалится от Земли на 2,4-2,9 млрд. км, т. е. до 1979 г. Предлагаются меры, которые позволили бы поддерживать связь до 1986 г.

Ежегодник БСЭ 1974 г

«Пионер-10». Станция, предназначенная для съемки и зондирования Юпитера, была выведена на траекторию полета к Юпитеру 3 марта 1972 г. Совершая полет по этой траектории, станция 15 февраля 1973 г. вышла из пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера.

Исследования на межпланетной траектории показали, что концентрация метеорных частиц размером ~ 1 мк уменьшается по мере удаления от Солнца и на расстоянии 3,5 астрономической единицы, т. е. у внешней границы пояса астероидов, падает почти до нуля. Вопреки ожиданиям, в поясе астероидов не возросла концентрация частиц размером ~10 мк, представляющих наибольшую опасность для космических аппаратов. Частиц размером 100-1000 мк в поясе астероидов почти в три раза больше, чем между орбитой Земли и этим поясом. Частиц размером более 1000 мк бортовой комплект оптических телескопов «Сизиф», предназначенных для регистрации астероидов и метеорных тел, не обнаружил. Напряженность солнечного магнитного поля, плотность солнечного ветра и число частиц высокой энергии солнечного происхождения уменьшаются примерно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. В космических лучах впервые обнаружены атомы алюминия и натрия. В межпланетной среде зарегистрированы атомы гелия, которые, по-видимому, принадлежат межзвездному газу.

Съемка Юпитера (с помощью фотополяриметра) началась 4 ноября 1973 г. С 4 по 25 ноября сеансы съемки велись по 3-6 час в сутки, начиная с 25 ноября - круглосуточно.

На снимках видно, что Юпитер покрыт концентрическими полосами серого, оранжевого, красно-коричневого, желтого и синего цветов. Отчетливо выделяется «Красное пятно», которое имеет несколько заостренные концы. Границы пятна резко очерчены и имеют более темный цвет, чем внутренняя часть.
Снимок Юпитера, полученный AMС «Пионер-10» (видны «Красное пятно» и тень спутника Ио на поверхности планеты).

4 декабря в 2 час 25 мин по Гринвичу АМС «Пионер-10» прошла на минимальном расстоянии от Юпитера - 131 000 км от вершин облаков или 2,85 радиуса от центра планеты. АМС прошла над восточным или правым (для земного наблюдателя) лимбом Юпитера и облетела планету против часовой стрелки (если смотреть со стороны северного полюса эклиптики), т. е. по вращению планеты. Наклонение облетной траектории к юпитерианскому экватору составляло 14°. Под влиянием поля тяготения планеты траектория АМС искривилась почти иод прямым углом, и АМС стала двигаться по касательной к орбите Юпитера.

В 2 час 39 мин 4 декабря АМС прошла позади спутника Юпитера Ио (Покрытие длилось 91 сек), затем зашла за Юпитер (покрытие длилось 64 мин) и в тень Юпитера (на 50 мин).

Согласно расчетам, продолжая полет, АМС пересечет орбиту Сатурна в 1976 г., орбиту Урана - в 1979 г., орбиту Нептуна - в 1983 г. и орбиту Плутона - в 1987 г. Связь с АМС надеются поддерживать примерно до 1978 г. (до момента удаления от Земли на ~ 3 млрд. км).

Ниже приводятся некоторые сугубо предварительные результаты исследования Юпитера, его спутников и околопланетного пространства с помощью приборов АМС «Пионер-10».

Магнитометр показал, что ось магнитного поля Юпитера наклонена на 15° к оси вращения планеты. Источник магнитного поля несимметричен относительно центра планеты и несколько смещен к северу от экваториальной плоскости. Напряженность магнитного поля на поверхности планеты определена в 4 гс. Наиболее важным открытием является сильная концентрация захваченной радиации вокруг плоскости магнитного экватора Юпитера (см. рисунок). По мнению некоторых ученых, в магнитосфере этой планеты определяющими являются иные электродинамические процессы, чем в магнитосфере Земли. Концентрация радиации в ограниченной зоне объясняет тот факт, что уровни интенсивности полей и частиц, регистрировавшиеся приборами АМС, изменялись с 10-часовым периодом. Очевидно, вследствие наклона магнитной оси к оси вращения планеты, экваториальный пик интенсивности проходил через АМС примерно синхронно с периодом вращения планеты вокруг оси (10 час). Концентрация радиации - важный фактор для планирования будущих полетов, в частности трассы пролета около Юпитера АМС «Пионер-11». Межпланетные станции могут подойти сравнительно близко к планете, минуя экваториальную зону и тем самым не подвергая опасности радиационного повреждения бортовое оборудование.


Магнитосфера Юпитера, по данным АМС «Пионер-10»
.

Детекторы радиации показали, что в зоне протяженностью 35 радиусов от центра Юпитера поля и частицы вращаются с той же скоростью, что планета! Энергия захваченных частиц особенно высока в зоне 10 радиусов. На расстоянии трех радиусов поток электронов с энергией свыше 3 Мэв составляет 5-108 частиц/см2сек, поток протонов с энергией свыше 30 Мэв- 4·106 частиц/см2сек. АМС получила дозу радиации ~ 500 000 рад (на грани критической для некоторого бортового оборудования).

Ультрафиолетовый спектрометр зарегистрировал водородную линию Лайман-альфа (1216Ằ) и соответствующую гелиевую линию (584Ằ). Наличие гелия на Юпитере обнаружено впервые, хотя ранее было предсказано теоретически. Отношение водорода к гелию еще не рассчитано, так как это весьма трудоемкая работа.

С помощью инфракрасного радиометра в диапазонах 20 и 40 мк было получено распределение температур но диску планеты. Общий тепловой поток от Юпитера в 2,5 раза превышает энергию, получаемую планетой от Солнца. По мнению ряда ученых, планета, очевидно, все ещё проходит стадию гравитационного сжатия, при котором потенциальная энергия переходит в тепловую.

Радиозондирование во время захода АМС за планету показало, что у нее есть многослойная ионосфера.

Небесномеханические исследования по траекторным измерениям дали следующие предварительные значения для плотности спутников Юпитера (в г/см3): Ио 3,48, Европа 3,07, Ганимед 1,94, Каллисто 1,65. При этом исходили из следующих значений радиуса этих спутников (в км): Ио - 1829, Европа - 1550, Ганимед - 2635, Каллисто - 2500. Отмечается характерная особенность: чем дальше спутник отстоит от Юпитера, тем меньше его плотность. Масса Юпитера лишь весьма незначительно превышает величину, определенную по наземным наблюдениям. По данным траекторных измерений рассчитано, что отношение массы Солнца к массе Юпитера составляет 1047,341. Сжатие планеты на основании этих данных определено равным 0,065.

Детекторы метеорных частиц показали, что их плотность у Юпитера в 300 раз выше, чем в межпланетном пространстве: на межпланетной траектории частицы регистрировались в среднем каждые 600 час, при пролете около Юпитера - каждые 2 час.


Рис. 12. Шлейф магнитосферы Юпитера, обнаруженный АМС «Пионер-10».
Ежегодник БСЭ 1977 г

Эта АМС, запущенная 3 марта 1972 г., после исследований Юпитера с пролетной траектории в декабре 1973 г. под влиянием поля тяготения планеты перешла на траекторию, следуя по которой в 1987 г. выйдет из пределов Солнечной системы (пересечет орбиту Плутона). АМС удаляется от Земли почти по прямой, так что коррекции ориентации оси вращения для обеспечения направленности антенны на Землю требуются редко. В результате расход рабочего тела для двигателей системы ориентации сравнительно невелик. Предполагают, что при условии исправности бортовых систем информацию от этой АМС (не ниже 33 бит/сек) удастся принимать до 1983 г. (в марте 1983 г. АМС пересечет орбиту Нептуна). На АМС в 1976 г. функционировали все научные приборы за исключением магнитометра, который перестал работать в начале декабря 1975 г.

10 февраля 1976 г. АМС «Пионер-10» пересекла орбиту Сатурна (~1,4 млрд. км от Земли). В середине марта 1976 г. АМС, находившаяся между орбитами Сатурна и Урана на расстоянии 690 млн. км от Юпитера, пересекла шлейф магнитосферы этой планеты (рис. 12). Спустя 24 суток АМС снова пересекла этот шлейф. Ученые не предполагали, что шлейф Юпитера распространяется на такое далекое расстояние от планеты.

«Пионер-10» и «Пионер-11». В 1977 г. продолжались исследования межпланетного пространства с помощью АМС «Пионер-10» и «Пионер-11». АМС «Пионер-10» в 1977 г. находилась между орбитами Сатурна и Урана на расстоянии ~ 2 млрд. км от Земли и продолжала удаляться от Солнца. АМС «Пионер-11», удаляясь от Солнца, 10 июня 1977 г. вторично пересекла орбиту Юпитера. Первое пересечение было в декабре 1974 г. при пролете этой АМС около Юпитера. Под действием притяжения планеты АМС перешла на траекторию, двигаясь по которой сначала приближалась к Солнцу, а затем начала снова от него удаляться ).

АМС «Пионер-11», на которой работают почти все приборы, движется по траектории, имеющей наклонение к плоскости эклиптики 16°, более высокое, чем у какой-либо другой запущенной до сих пор АМС. 1 сентября 1979 г. АМС «Пионер-11» должна совершить пролет около Сатурна. В 1977 г. предстояло выбрать траекторию этого пролета: «внутреннюю» или «внешнюю». Внутренняя траектория (через кольца вокруг планеты) предусматривает пересечение плоскости колец на расстоянии от Сатурна, равном 1,15 радиуса планеты (1,15 Rs), и минимальное расстояние от планеты при пролете 1,06 Rs; внешняя траектория (с внешней стороны колец) - соответственно, 2,8 Rs и 1,28 Rs. Внутренняя траектория позволила бы получить больше научной информации, однако вероятность столкновения с метеорным телом, способным вывести АМС из строя, на четыре порядка выше, чем при полете по внешней траектории. Наблюдения с Земли показывают, что область наибольшей плотности вещества колец простирается до 2,2 Rs, однако до расстояния 3,5 Rs тоже зарегистрировано слабо видимое вещество. Выбрана внешняя траектория. При выборе в основном руководствовались стремлением разведать ту часть плоскости колец, через которую предстоит пройти АМС «Вояджер-2», если ее решат направить к Урану (см. с. 499). Это очень дорогостоящая АМС, и ученые хотят, по возможности, избежать риска. АМС «Вояджер-2» должна пересечь плоскость колец на расстоянии 2,87 Rs от Сатурна, то есть почти на том же расстоянии, которое предусматривается для АМС «Пионер-11» при пролете по внешней траектории. Подчеркивается, что даже при пролете по внешней траектории эта АМС пройдет ближе к Сатурну, чем обе АМС «Вояджер», и позволит получить уникальную научную информацию. Для обеспечения пролета по внешней траектории в середине 1978 г. потребуется коррекция.

В случае пролета по внутренней траектории коррекция потребовалась бы в декабре 1977 г.
Ежегодник БСЭ 1979 г
АМС «Пионер-10» в 1978 г. продолжала удаляться от Солнца и находилась между орбитами Сатурна и Урана. Эта АМС обнаружила, в частности, что на расстоянии ~ 16 а. е. от Солнца поведение космических лучей становится чрезвычайно «капризным». Возможно, это свидетельствует о приближении АМС к границе гелиосферы, где влияние галактического пространства преобладает над влиянием Солнца.

Ежегодник БСЭ 1980 г

«Пионер-10». 11 июля 1979 г. эта АМС пересекла орбиту Урана (первым из земных объектов искусственного происхождения). В связи с этим сообщалось, что АМС продолжает передавать ценную информацию о внешней области Солнечной системы. В 1987 г. она пересечет орбиту Плутона и покинет эту систему, двигаясь в общем направлении звезды Альдебаран в созвездии Тельца. Связь с АМС надеются поддерживать до 1983 г.

Ежегодник БСЭ 1982 г

АМС «Пионер-10». К концу 1981 г. она удалилась от Солнца более чем на 25 астрономических единиц (а. е.). На этом расстоянии АМС не обнаружила гелиопаузы, хотя ранее ученые предполагали, что область, заполненная солнечным ветром, простирается только на 5 а. е. от Солнца, т. е. примерно до орбиты Юпитера, а дальше начинается гелиопауза (граница между областью солнечного ветра и областью межзвездного газа). АМС «Пионер-10» и на расстоянии 25 а. е. регистрировала возмущения солнечного ветра, вызванные вспышками на Солнце. Скорость солнечного ветра на таком расстоянии от Солнца, по-видимому, не уменьшается, а силовые линии межпланетного магнитного поля представляют собой не плавные спирали, а образуют узлы, что, возможно, происходит под влиянием изменений в потоке заряженных частиц, генерируемом Солнцем. Как теперь полагают некоторые ученые, гелиопауза лежит на расстоянии 50- 100 а. е. от Солнца.
Ежегодник БСЭ 1983 г

В отношении АМС «Пионер-10», удалившейся от Солнца на наибольшее расстояние по сравнению со всеми др. АМС (25 апреля 1983 г. она пересекла орбиту Плутона, а 13 июня 1983 г. - орбиту Нептуна на расстоянии 4,53 млрд. км от Солнца), в 1982 г. сообщалось, что наземные станции слежения, оснащенные антеннами с отражателем диаметром 64 м, ежесуточно принимают телеметрию с борта этой АМС с информативностью 64 бит/с. Согласно расчетам, средства слежения позволят принимать телеметрию без сбоев с информативностью 16 бит/с, по крайней мере, до 1990 г. (в апреле 1990 г. АМС «Пионер-10» удалится от Солнца на 50 а. е.). Система электропитания АМС (4 радиоизотопные установки) сможет обеспечить электроэнергией служебные системы и большинство научных приборов также, по крайней мере, до 1990 г. Радиоизотопные нагреватели до этого времени смогут поддерживать требуемые температурные условия. Запаса рабочего тела для микродвигателей, обеспечивающих заданную ориентацию оси вращения АМС, должно хватить не только до 1990 г., но даже и на более длительный период.

Рис. 5. Траектории АМС «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2».
Ежегодник БСЭ 1984 г

АМС «Пионер-10» и «Пионер-11» удаляются от Солнца в почти противоположных направлениях (рис. 5), причем «Пионер-10» 13 июня 1983 г. вышел из пределов Солнечной системы, став первым искусственным космическим объектом в межзвездном пространстве. Для АМС «Пионер-10» условной границей Солнечной системы было принято расстояние, равное среднему радиусу орбиты Нептуна. При этом учитывалось, что наиболее удаленная от Солнца планета Плутон в период с 1979 г. по 1999 г., обращаясь по эллиптической орбите, находится ближе к Солнцу, чем Нептун. АМС «Пионер-11» должна выйти из пределов Солнечной системы в том же квадранте гелиосферы, что АМС «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (см. рис. 5). На ней нормально работают все приборы, предназначенные для исследований межпланетного пространства (на АМС «Пионер-10» вышли из строя магнитометр, а также детекторы метеорных частиц, в которых произошло сжижение газа). На АМС «Пионер-11» мощность энергетических установок падает примерно на 12% быстрее, чем на АМС «Пионер-10», информативность телеметрической системы этих двух АМС в 1983 г. составляла соответственно 256 и 64 бит/с. АМС «Пионер-10» находится в такой области космического пространства, что с ней можно осуществлять связь в среднем примерно 16 ч в сутки. Зона видимости АМС «Пионер-11» позволяет осуществлять с ней связь лишь ок. 8 ч в сутки, поскольку в тот же период в зоне видимости находятся АМС «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Емкость записывающих устройств на АМС «Пионер» невелика, поэтому информацию от них получают только в реальном масштабе времени.
Ежегодник БСЭ 1988 г

«Пионер-10» и «Пионер-11» (США). Эти АМС, запущенные, соответственно, в 1972 г. и 1973 г., продолжают удаляться от Солнца. В середине 1987 г. АМС «Пионер-10» находилась на расстоянии 41 астрономич. единицы (а. е.) от Солнца за пределами орбиты Нептуна вблизи афелия орбиты Плутона. Сигнал, посланный с АМС, шел до Земли св. 5 час 50 мин. АМС «Пионер-11» в это время находилась на расстоянии 23,5 а. е. от Солнца за пределами орбиты Урана, сигнал от нее шел ок. 3 час 10 мин. Обе АМС функционировали нормально. Надеются от них получать информацию еще в течение нескольких дет при сравнительно малых затратах.

Одной из задач обеих АМС на нынешнем этапе является определение границы гелиосферы. Полагают, что АМС «Пионер-10» может приблизиться к этой границе в конце 1988 г. Другая задача - выяснение причины возмущений орбит Нептуна и Плутона. Возможными источниками этих возмущений считали либо звезду (коричневый карлик), образующую двойную систему с Солнцем, либо небольшую «черную дыру», либо 10-ю планету Солнечной системы («планета X»). Анализ информации от АМС «Пионер-10» и «Пионер-11» позволил исключить гипотезы о коричневом карлике и «черной дыре». Гипотеза о 10-й планете прямо не подтвердилась, однако в ее пользу собраны «косвенные, но существенные» свидетельства. Если в ближайшие несколько лет будут зарегистрированы явные возмущения траектории АМС «Пионер-10», то это станет важным аргументом в пользу гипотезы о 10-й планете. Согласно этой гипотезе, 10-я планета имеет массу примерно в пять раз больше массы Земли (5МE) и обращается по орбите с очень большим наклонением к плоскости эклиптики и очень большим эксцентриситетом, проходя через плоскость эклиптики с интервалами в 700-1000 лет. Гипотеза аргументируется следующим образом. Если бы эта планета обращалась по круговой орбите, пролегающей за пределами орбиты Нептуна, то присутствие «планеты X» было бы зарегистрировано АМС «Пионер-10». Что касается массы 10-й планеты, то если бы она превышала 5МE, то была бы обнаружена «Пионером-10», а если бы была меньше 5МE, то не могла бы вызвать наблюдаемых возмущений Нептуна и Плутона.
Ежегодник БСЭ 1989 г

«Пионер-10» и «Пионер-11» (США) . В середине 1988 г. АМС «Пионер-10» находилась в 6,4 млрд. км от Земли за пределами орбиты Плутона, АМС «Пионер-11»- на расстоянии ок. 4 млрд. км. Обе АМС продолжали удаляться от Солнца. Поступающие с борта сигналы имеют достаточную силу и обеспечивают ежедневное получение высококачественной информации. Полагают, что радиоизотопная энергетич. установка первой АМС обеспечит работу бортового оборудования еще в течение 7-10 лет, второй АМС - до начала 1990-х гг. Когда возникнет дефицит мощности, научные приборы АМС станции возможно использовать поочередно, а с падением мощности до определенной величины - их вообще отключат и АМС станет выполнять лишь роль радиомаяка. Наземные станции связи модифицируются с тем, чтобы продлить период связи с обеими АМС.

В 1988 г. АМС использовались для регистрации космич. лучей и солнечного ветра на большом расстоянии от Солнца. На декабрь 1988 г. с использованием обеих АМС был намечен эксперимент длительностью 10 суток по поиску сверхдлинных гравитационных волн, предсказанных общей теорией относительности. Выбор для проведения эксперимента именно этого периода объясняется благоприятным взаимным расположением Солнца и Земли. Сверхдлинные гравитационные волны предполагают обнаружить по их воздействию на сигналы, передаваемые с Земли на АМС. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, по Вселенной периодически распространяются гравитационные волны, вызванные такими катаклизмами, как столкновение галактик. Возможно, АМС смогут обнаружить признаки существования десятой планеты («Планета X») Солнечной системы, что объяснило бы возмущения орбит Нептуна и Плутона. Есть некоторая надежда, что АМС «Пионер-10» в работающем состоянии достигнет гелиопаузы, что позволило бы получить очень ценную научную информацию. Согласно расчетам, эта АМС примерно через 33 тыс. лет пройдет в районе звезды РОСС-348, находящейся на расстоянии 3,3 светового года от Солнца.


Новости космонавтики 1992 №5:
США. "Пионер-10". 20 лет в космосе

2 марта. Вашингтон. ИТАР-ТАСС. Космический зонд "Пионер -10" вот уже двадцать лет "работает" в космосе. По данным НАСА, эта АМС - самый отдаленный от Земли искусственный объект. Она была запущена для исследования Юпитера и первоначально рассчитана на 21 месяц. Но еще и сегодня "Пионер-10" продолжает передавать информацию на Землю. До сих пор исправно работают 8 из 10 его исследовательских систем.

Эта АМС оправдывает свое имя. Она первой пересекла орбиты всех планет нашей системы, сфотографировала Юпитер, испытала действие "солнечного ветра" и подтвердила существование "межзвездной пыли".

Сейчас АМС путешествует в космосе со скоростью 46,4 тыс.км/час. По утверждению специалистов НАСА, его атомный агрегат способен функционировать вплоть до 2000-го года.

АМС "Пионер-10''.
1 - блоки радиоизотопной энергетической установки; 2 - микродвигатели; 3 - рупорная антенна; 4 - отражатель остронаправленной антенны; 5 - оборудование командной системы; 6 - звездный датчик; 7 - большой контейнер с научным оборудованием; 8 - малый контейнер; 9 - магнитометр; 10 - коническая антенна.

Наша справка: Межпланетная станция "Пионер-10" была запущена ракетой-носителем "Атлас-Центавр-Бернер-2" с космодрома им. Кеннеди во Флориде 3 марта 1972 года с целью исследование магнитного поля Юпитера, его радиационных поясов, исследования теплового баланса и распределения температуры во внешней атмосфере, получения изображений планеты и некоторых спутников (в первую очередь Ио). На траектории полета к Юпитеру изучались солнечный ветер, межпланетное магнитное пoлe, космические лучи, метеоритное вещество в поясе астероидов.

Вес АМС 260 кг. Вec научных приборов 30 кг, топлива - 27кг. Электроэнергией АМС снабжается от двух блоков радиоизотопной установки. Ее мощность при старте 160 Вт.

25 мая 1972 г. АМС пересекла орбиту Марса, 16 июля 1972 г вошла, а 15 февраля 1973г вышла из пояса астероидов без каких либо повреждений.

4 декабря 1973 года АМС пролетела мимо Юпитера на расстоянии 131 тыс. км и передала данные о планете и его спутниках. С борта "Пионера" получено 80 снимков Юпитера и Галилеевых спутников.

В 1983 году "Пионер-10" вышел за пределы Солнечной системы.

Новости космонавтики 1993 №12:

США. Юбилей "Пионера-10"

13 июня. По материалам НАСА. "Пионер-10" отметил 10-ю годовщину выхода за орбиту Плутона. Запущенный в 1972 году аппарат массой 259 кг, расчетный срок работы которого составлял 21 месяц, продолжает передачу научных данных с расстояния 8.8 миллиардов километров, удаляясь от нас со скоростью около 13.4 км/с.

"Пионер-10" был изготовлен фирмой "Томсон-Рамо-Вулдридж". Он первым преодолел пояс астероидов, добрался до Юпитера и передал его снимки с близкого расстояния.

До сих пор 5 из 11 приборов на борту работают и передают данные через 7.5-ваттный передатчик. Сигнал "Пионера" идет до Земли более 8 часов, а мощность принимаемого сигнала составляет 4 х 10 в -21 степени ватт. Станция продолжает поиски границы Солнечной системы, сведений о существовании 10-й планеты и гравитационных волн.

"Исследование "Пионером-10" внешней гелиосферы и ее взаимодействия с межзвездным газом имеет фундаментальное научное значение, - говорит д-р Франк Мак-Дональд (Frank В, McDonald) из Университета Мэрилэнда, главный специалист по телескопу космических лучей. - При такой длительности полета "Пионер-10", в сущности, создал новую научную программу и являет собой триумф американской технологии и промышленности."

Руководитель проекта от Центра Эймса Ричард Фиммел (Richard Fimmel) говорит, что прием данных, вероятно, продлится до 1998 года. Центр Эймса осуществляет руководство проектом.

Новости космонавтики 1994 №16:

По сообщению газеты "Space News". Космические аппараты "Пионер-10" и "Пионер-11" после более двадцати лет полета продолжают передавать данные своих исследований. Все девять научных приборов "Пионера-10" и семь из восьми (за исключением одного отказавшего летом 1975 года) приборов на "Пионере-11" исправны, но находятся в работе только самые экономные по питанию. Радиоизотопный генератор (РИГ) "Пионера-11", видимо, будет обеспечивать необходимую мощность до марта-апреля 1995 года, поскольку скорость падения мощности неожиданно замедлилась. РИГ "Пионера-10" может проработать до 1998 года. Он собран раньше и из плутония-238 более высокого качества, сообщил менеджер проекта "Пионер" в Центре Эймса Фред Вирт (Fred Wirth).

"Пионер-10" был запущен 3 марта 1972 года, а "Пионер-11" - 6 апреля 1973 года. Станции впервые совершили пролет Юпитера 4 декабря 1973 и 3 декабря 1974 соответственно; "Пионер-11" 1 сентября 1979 выполнил первый пролет Сатурна. В 1992 году станции зафиксировали влияние того, что оказалось гигантской ударной волной от Солнца. "Пионер-10" достиг уже расстояния 60 а.е. (9 млрд км или 8 световых часов) от Земли, но гелиопауза, вероятно, находится еще вдвое дальше. "Пионер-11" направляется в сторону созвездия Тельца, а "Пионер-10" - в почти противоположном направлении. НАСА расходует 2.5 млн $ в год на управление и анализ данных от них.

В отличие от всех остальных межпланетных станций НАСА, эти два "Пионера" созданы под руководством Исследовательского центра имени Эймса. "Пионер-10" изготовлен "TRW Inc.", а "Пионер-11" - "Hughes Aircraft Co."

Новости космонавтики 1995 №10:

Сообщение Фреда Вирта, менеджера проекта "Пионер". По состоянию на 1 мая 1995 г. станция "Пионер-10" находилась в 9.42 млрд км от Земли, и радиосигнал шел от станции 8 час 43 мин. В работе находятся пять научных инструментов - анализатор плазмы, детектор заряженных частиц, телескоп космических лучей, гейгеровский телескоп и ультрафиолетовый фотометр.

Космический аппарат исправен и продолжает исследования во внешней части Солнечной системы. Поскольку мощность системы энергопитания продолжает снижаться, приборы работают в режиме разделения времени.

Новости космонавтики 1995 №16-17:

"Пионер-10", запущенный 2 марта 1972, находится в 62.77 а.е. от Солнца и в 9.48 млрд км от Земли. Время распространения радиосигнала в одку сторону - 8 час 47 мин.

Станция исправна и продолжает исследования при помощи плазменного анализатора, детектора заряженных частиц, телескопа космических лучей, гейгеровского телескопа и УФ-фотометра. 9 июля был выполнен прецессионный маневр; следующий запланирован на 6 августа.

Новости космонавтики 1995 №18:

Станция "Пионер-10" находилась 1 сентября в 63.00 а.е. от Солнца и в 9.44 млрд км от Земли. Время распространения радиосигнала в одну сторону - 8 час 45 мин. Скорость аппарата относительно Солнца составляет 12.5 км/с.

Прецессионный маневр 6 августа прекратился после нескольких импульсов, поскольку аппарат обнаружил, что антенна оказалась в "мертвой зоне" полушириной 0.3°. Второй маневр, запланированный на 27 августа, был отменен. Группа управления предполагает, что качество сигнала не ухудшится сильно, когда Земля уйдет из центра глазного лепестка диаграммы направленности антенны. К середине октября Земля вернется в центр радиолуча. В декабре или январе потребуется новый маневр, чтобы отследить движение Солнца и Земли.

Новости космонавтики 1995 №20:

Станция "Пионер-10" находилась 1 октября в 63.21 а.е. от Солнца и в 9.40 млрд км от Земли. Время распространения радиосигнала в одну сторону составило 8 час 42 мин. Скорость аппарата относительно Солнца равна 12.5 км/с.

Станция исправна и передает научные данные от плазменного анализатора, прибора для исследования заряженных частиц, телескопа космических лучей, гейгеровского телескопа и ультрафиолетового фотометра. Угол между Землей и направлением "взгляда" радиоантенны станции, определяемый годовым движением Земли вокруг Солнца, составляет сейчас 0.6°; уровень сигнала тем не менее приемлемый. К середине октября Земля вернется в центр диаграммы направленности антенны, и прием сигнала будет оптимальным. В январе 1996 г. будет проведен прецессионный маневр, который вновь нацелит аппарат на Землю.

По расчетам специалистов, мощности РТГ "Пионера-10" должно хватить до 1999 г. Пока эта станция остается самым дальним космическим объектом, сделанным руками человека.

Новости космонавтики 1996 №11:

США. "Пионер-10" продолжает работу

24 мая. Сообщение Фреда Уирта. Станция "Пионер-10", запущенная 2 марта 1972 г., продолжает работать и передавать ценную научную информацию.

На станции работают три инструмента - прибор для изучения заряженных частиц CPI, гейгеровский телескоп GTT и УФ-поляриметр UVP. Мощности радиоизотопного генератора уже недостаточно для питания телескопа космических лучей CRT. Поэтому 16 мая этот прибор был исключен из списка активных инструментов.

На 1 июня 1996 г. расстояние от станции до Солнца составит 64.73 а.е., или 9.684 млрд км. Гелиоцентрическая скорость аппарата составляет 12.5 км/с. На обмен сигналами с "Пионером-10" уходит 18 час 17 мин.

8 июня "Пионер-10" будет находиться в верхнем соединении с Солнцем, пройдя в 3° от светила. Из-за этого 5-11 июня связь со станцией будет затруднена.

"Пионер-11" находится в 45.72 а.е. (6.840 млрд км) от Солнца и движется со скоростью 12.24 км/с. Работа со станцией прекращена в ноябре 1995 г. из-за падения мощности радиоизотопного генератора до уровня, не позволяющего использовать какую-либо научную аппаратуру. Станция летит в направлении созвездия Орла, к северо-западу от Стрельца. Окрестностей ближайшей в этом направлении звезды "Пионер-11" достигнет примерно через 4 млн лет.


Сиддики:


На мемориальной доске «Пионеры 10 и 11» изображены мужчина и женщина, стоящие рядом с космическим кораблем «Пионер». Вверху слева два атома водорода, каждый в своем энергетическом состоянии. Обратите внимание на планеты Солнечной системы внизу, с линией, прослеживающей "Пионер" до третьей планеты от Солнца.
Научные инструменты:
1. фотополяриметр
2. гелиевый векторный магнитометр (HVM)
3. инфракрасный адиометр
4. квадрисферический анализатор плазмы
5. ультрафиолетовый фотометр
6. прибор с заряженными частицами (ИПЦ)
7. космический луч телескоп (ЭЛТ)
8. Трубчатый телескоп Гейгера (ГТТ)
9. Детектор астероидов/метеороидов (AMD)
10. детекторы метеороидов
11. детектор захваченного излучения (TRD)
Пионер 10, первая миссия НАСА на внешние планеты, получила, возможно, серию первых приоритетов в космической эре: первый КА, помещенный на траекторию, чтобы покинуть солнечную систему, уйдя в межзвездное пространство; первый КА, пролетавший за Марс; первым пролетел через пояс астероидов; первым пролетел мимо Юпитера; и первым, кто использовал полностью ядерную электроэнергию (два радиоизотопных тепловых генератора SNAP-19 [RTG], способных вырабатывать около 140 Вт во время сближенияс Юпитером). После запуска трехступенчатой версией Атлас-Центавр (с твердотопливным двигателем TE-M-364-4, модифицированным с посадочного аппарата Surveyor), Pioneer 10 достиг максимальной скорости полёта 51 682 км/час, быстрее, чем у любого предыдущего рукотворного аппарата в тот момент. Операторы выполнили две коррекции курса, 7 марта и 26 марта, последний для обеспечения эксперимента с луной Юпитера Ио. Были некоторые начальные проблемы во время рейса, когда прямой солнечный свет вызывал проблемы с отоплением, но ничто не могло поставить под угрозу миссию. 15 июля 1972 года космический аппарат вошел в пояс астероидов, прошёл его в феврале 1973 года на расстоянии в 435 миллионов километров. В течение этого периода космический аппарат столкнулся с некоторыми ударами пылинок (хотя и намного меньше, чем ожидалось), а также измерил интенсивность зодиакального света в межпланетном пространстве. Совместно с Pioneer IX (на солнечной орбите) 7 августа Pioneer 10 записал подробности одной из самых сильных солнечных бурь за последние годы. В 20:30 UT 26 ноября космический корабль сообщил об уменьшении солнечного ветра с 420 до 250 километров в секунду и повышении температуры в 100 раз, что указывает на то, что он проходил через переднюю часть хвоста Юпитера, где солнечный ветер столкнулся с магнитосферой планеты. Другими словами, он вошел в магнитосферу Юпитера. К 1 декабря Pioneer 10 присылал лучшие изображения планеты, чем это возможно с Земли. (Он начал снимать изображения еще 6 ноября 1973 года). К этому моменту время обмена сигнала составляло до 92 минут. Ближайший подход «Пионера-10» к Юпитеру был в 02:26 4 декабря 1973 года, когда космический аппарат мчался мимо планеты в 130 354 км со скоростью примерно 126 000 км/час. Из 11 научных приборов космического корабля 6 постоянно работали в ходе сближения. Космический аппарат проходил мимо созвездия спутников Юпитера, получив фотографии Каллисто, Ганимеда и Европы (но не Ио, поскольку фотополяриметр был испорчен излучением к тому времени). Приблизительно через 78 минут после сближения Пионер 10 прошел за Юпитер для эксперимента по радиопокрытию. Кроме того, инфракрасный радиометр предоставил дополнительную информацию об атмосфере планеты. В период с 6 ноября по 31 декабря аппарат сделал около 500 снимков атмосферы Юпитера с максимальным разрешением 320 километров, на которых отчетливо видны такие ориентиры, как Большое Красное Пятно. Пионер 10 выполнил все задачи, кроме одного, из-за ложных команд, вызванных интенсивным излучением Юпитера. На основании поступающих данных ученые идентифицировали плазму в магнитном поле Юпитера. Космический аппарат пересек орбиту Сатурна в феврале 1976 года, записав данные, свидетельствующие о том, что огромный магнитный хвост Юпитера длиной почти 800 миллионов километров покрывал все расстояние между двумя планетами. 13 июня 1983 года «Пионер-10», по-прежнему действующий штатно, пересек орбиту Нептуна (тогда самой дальней планеты), став тем самым первым созданным человеком объектом, который вышел за пределы самой далекой планеты. НАСА поддерживало регулярный контакт с Pioneer 10 в течение более двух десятилетий до 19:35 31 марта 1997 года (когда космический аппарат находился на расстоянии 67 AU от Земли), когда обычный контакт был прерван по бюджетным причинам. Прерывистый контакт, однако, продолжался, но только повозможности бортового источника питания, с получением данных от телескопа Гейгера и прибора с заряженными частицами. До 17 февраля 1998 года Pioneer 10 был самым дальним из созданных человеком объектов (69,4 а.е.), когда его обогнал Voyager 1. Наземная группа НАСА получила сигнал о состоянии систем космических аппаратов (все еще рабочих) 5 августа 2000 года. Космический аппарат вернул свои последние данные телеметрии 27 апреля 2002 года и менее чем через год, 23 января 2003 года, он отправил свой последний сигнал на Землю когда он был в 12,23 миллиарда километров от Земли. Этот сигнал занял 11 часов и 20 минут, чтобы достичь Земли. К тому времени стало ясно, что источник питания РИТЭГ космического корабля иссяк, что привело к недостаточной мощности радиопередатчика. Последняя попытка связаться с Pioneer 10 4 марта 2006 г. не удалась. Первоначально предназначенный для 21-месячной миссии, срок службы миссии намного превзошел все ожидания. К 5 ноября 2017 года без связи космический аппарат Pioneer 10 находился примерно в 118,824 AU (или 17,776 миллиарда километров) от Земли, на расстоянии, уступающем только Voyager 1. Космический аппарат движется в направлении красной звезды Альдебаран, которая образует глаз Созвездия Тельца. Ожидается, что он пройдет мимо Альдебарана примерно через два миллиона лет. Pioneer 10 движется из солнечной системы в направлении, очень отличном от двух зондов Voyager и Pioneer 11, то есть в направлении носа гелиосферы в направлении вверх по потоку относительно входящего межзвездного газа. В случае перехвата разумной жизнью, Pioneer 10 несет алюминиевую табличку с изображениями мужчины и женщины, Солнечной системы и её расположения относительно 14 пульсаров. Ожидается, что такая разумная жизнь сможет интерпретировать диаграмму, чтобы определить положение Солнца (и, следовательно, Земли) по положению относительно пульсаров.

Вики:
«Пионер-10» (англ. Pioneer 10, Pioneer F) — автоматическая межпланетная станция (АМС) НАСА, предназначенная главным образом для изучения Юпитера и гелиосферы. «Пионер-10» стал первым космическим аппаратом, совершившим пролёт вблизи Юпитера и сфотографировавшим планету, а также первым аппаратом, развившим достаточную скорость для преодоления силы притяжения Солнца. «Пионер-10» был спроектирован и изготовлен в TRW. Оператором миссии являлся исследовательский центр Эймса в Калифорнии.
Запущен 3 марта 1972 носителем Атлас-Центавр. В феврале 1973 года «Пионер-10» впервые пересёк пояс астероидов, ближе всего (на 8,8 млн км) подойдя к астероиду (307) Ника и обнаружив пылевой пояс ближе к Юпитеру. Аппарат пролетел на расстоянии 132 тыс. км от облаков Юпитера 4 декабря 1973 года. Были получены данные о составе атмосферы Юпитера, уточнена масса планеты, измерено её магнитное поле, а также установлено, что общий тепловой поток от Юпитера в 2,5 раза превышает энергию, получаемую планетой от Солнца. «Пионер-10» также позволил уточнить плотность четырёх крупнейших спутников Юпитера.
Последний контакт с «Пионером-10» состоялся 22—23 января 2003 года. В это время космический аппарат находился на расстоянии 82,19 а. е. от Солнца и удалялся от него с относительной скоростью 12,224 км/c. Дальнейшая судьба «Пионера-10» неизвестна, но предполагается, что он продолжает полёт и со временем покинет Солнечную систему, направляясь в сторону звезды Альдебаран.
В рабочем состоянии «Пионер-10» имел высоту 2,9 м. Его основная параболическая антенна имела диаметр 2,75 м. Направление антенны на Землю поддерживалось вращением аппарата вокруг продольной оси.
Сведения о массе «Пионера-10» разнятся. Исследователи «эффекта Пионера», изучив множество источников, пришли к выводу, что полная стартовая масса аппарата составляла 259 кг, включая 36 кг гидразинового топлива.
«Пионер-10» нёс приборы общей массой около 33 кг, предназначенные решения различных научных задач и сгруппированные в 11 отдельных «инструментов»:
трёхосевой гелиевый магнитометр
квадрисферический анализатор плазмы
набор детекторов заряженных частиц
анализатор спектра космических лучей
набор счётчиков Гейгера
детектор радиационных поясов Юпитера
контактный детектор метеороидов
оптический детектор астероидов и метеороидов
ультрафиолетовый фотометр
сканирующий фотополяриметр
инфракрасный радиометр
Изображения Галилеевых спутников, переданные «Пионером-10»
Передаваемые «Пионером-10» изображения имели невысокое разрешение, поскольку для съёмки использовалась не телекамера, а фотополяриметр, который в режиме сканирования имел поле зрения 0,5 миллирадиан (около 1,7 угловой минуты). Развёртка изображения по одной координате происходила за счёт вращения аппарата, а по другой — за счёт его орбитального движения.


«Межзвездное письмо» «Пионера-10»
По просьбе Карла Сагана, Пионер-10 и Пионер-11 несут в себе пластины размером 152 на 229 мм с золотым анодированным алюминием, на случай, если любой из космических аппаратов когда-либо будет найден разумными формами жизни из другой планетарной системы. Пластина прикреплена к опорам антенны, чтобы обеспечить некоторую защиту от межзвёздной пыли.
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.



Пластинка из анодированного алюминия на борту «Пионера-10»

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.
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».
Последний успешный приём данных телеметрии от «Пионера-10» состоялся 27 апреля 2002 года. Последний очень слабый сигнал от «Пионера-10» был получен 23 января 2003 года, с расстояния свыше 12 миллиардов километров от Земли. Сообщалось, что аппарат направляется в сторону Альдебарана. Если с ним ничего не случится по пути, его путешествие до окрестностей этой звезды продлится более 2 миллионов лет.
Эффект «Пионера»
При исследовании движения автоматических межпланетных станций «Пионер-10» и «Пионер-11» было выявлено их небольшое отклонение от расчётных траекторий в сторону Солнца. Характер отклонения свидетельствовал, что имеет место неизвестный фактор, очень слабо, но непрерывно тормозящий удаляющиеся от Солнца аппараты. Данное явление было названо эффектом «Пионера». Объяснить его действием на «Пионеры» внешних сил не удавалось, а предположение о происхождении эффекта вследствие особенностей конструкции аппаратов поначалу было сочтено необоснованным. Высказывались различные предположения о природе эффекта вплоть до несовершенства основных космологических теорий. Позже более подробный анализ данных телеметрии и компьютерное моделирование подтвердили асимметричность теплового излучения самого «Пионера-10» в качестве причины его торможения, аналогичный вывод был сделан и в отношении «Пионера-11»