Pioneer 6, 7, 8, 9 e E

Sondas Interplanetárias Pioneer 6, 7, 8, 9 e E
Descrição desta imagem, também comentada abaixo Impressão do artista. Dados gerais
Organização NASA
Construtor TRW
Programa Pioneiro
Campo Estudo do meio interplanetário
Tipo de missão Sonda Interplanetária
Número de cópias 5
Status Missões concluídas
Outros nomes Pioneer A, B, C, D, E
Lançar 16 de dezembro de 1965 (Pioneer 6)
17 de agosto de 1966 (Pioneer 7)
13 de dezembro de 1967 (Pioneer 8) 8 de
novembro de 1968 (Pioneer 9)
27 de agosto de 1969 (Pioneer E)
Lançador Delta -E
Duração 6 meses (missão primária)
Características técnicas
Missa no lançamento 63 a 66 kg
Propulsão Químico
Controle de atitude Estabilizado por rotação
Órbita
Órbita Heliocêntrico .
Perigeu Entre 0,754 e 1 UA
Apogeu Entre 0,99 e 1,2 UA
Período ??? dias

Pioneer 6, 7, 8, 9 e E são cinco sondas espaciais virtualmente idênticas lançadas entre 1965 e 1968 pela agência espacial americana NASA para estudar o meio interplanetário , em particular o vento solar e a radiação cósmica . Essas pequenas sondas de cerca de sessenta quilos carregando meia dúzia de instrumentos científicos e lançadas por lançadores Delta- E limparam amplamente este novo campo científico. Eles foram projetados para uma vida útil de 6 meses.

Histórico

Contexto

Em 1958, o Ames Research Center , um estabelecimento da agência espacial americana da NASA , trabalhou em um projeto de sonda espacial para estudar o vento solar no espaço profundo, longe da interferência causada pela Terra . Em 1962, a NASA, que começou a desenvolver as missões do programa Apollo, estava preocupada com os perigos que suas tripulações humanas encontrariam ao se aventurar no ambiente interplanetário  : a agência espacial deu seu acordo ao centro de Ames para o desenvolvimento de sondas, que devem permitir avaliar os riscos apresentados por possíveis nuvens densas de poeira cósmica e radiação cósmica de alta energia. A NASA também deseja aproveitar a oportunidade para aumentar sua experiência em missões espaciais profundas, uma vez que essas missões têm sido, até agora, domínio do JPL , um estabelecimento independente sob contrato com a NASA. O projeto prevê o lançamento de cinco sondas praticamente idênticas com vida útil de 6 meses a uma taxa que garante a continuidade das medições. As sondas devem ser colocadas em uma órbita heliocêntrica próxima à da Terra. A sua construção está a cargo da empresa TRW que já produziu as sondas espaciais Pioneer 0 , 1 , 2 e 5 . Cinco anos após o lançamento desta última missão do programa Pioneer , a NASA decidiu exumar este nome para esta série de missões. As sondas espaciais são chamadas de Pioneer A a E: elas devem ser renomeadas com um número após seu lançamento bem-sucedido. Todas essas sondas carregam um magnetômetro , dois instrumentos para medir o vento solar e dois outros para radiação cósmica . Apenas o lançamento da última missão (Pioneer E) falha.

Pioneer 6

Pioneer 6 (Pioneer-A no solo) foi lançado em 16 de dezembro de 1965por um lançador Delta- E que o coloca em uma órbita heliocêntrica (ao redor do Sol) ligeiramente elíptica entre 0,813 e 0,983 unidades astronômicas (UA) com um período de 310,9 dias. A vida útil da sonda espacial excedeu em muito os 6 meses previstos quando foi construída. DentroJulho de 1970, seu magnetômetro quebra. DentroAgosto de 1980, a sonda, que há muito não é contatada pela Terra, adormece, mas consegue ser reativada. DentroDezembro de 1995, o transmissor de rádio falha, mas Julho de 1996, os operadores em solo conseguem acionar o transmissor de emergência. Nesta data, três instrumentos científicos ainda estão operacionais. Desde aquela data, a NASA entrou em contato com a sonda uma ou duas vezes por ano e nesta ocasião recebe os dados coletados como parte de uma sessão de comunicação de uma hora. O último contato ocorre em8 de dezembro de 2000.

Pioneer 7

Pioneer 7 (Pioneer-B no solo) é lançado em 17 de agosto de 1966por um lançador Delta E1 aproximadamente 8 meses após o Pioneer 6 com uma vida útil esperada de 6 meses. Ao contrário da Pioneer 6 que foi colocada em uma órbita entre a Terra e o Sol, a sonda espacial é colocada em uma órbita entre a Terra e Marte com um apogeu de 1,125 UA e um perigeu de 1,009 UA e um período orbital de 402,9 dias. A sonda deve ter mudado para seu transmissor de rádio de emergência em 1995. O último contato ocorre em31 de março de 1995.

Pioneer 8

Pioneer 8 (Pioneer-C no solo) é lançado em 13 de dezembro de 1967por um lançador Delta E1 . As sondas anteriores ainda estão operacionais; os designers da Pioneer 8, portanto, dedicam tempo para melhorar as características dos instrumentos e a Pioneer 8 incorpora dois instrumentos adicionais: o detector de poeira cósmica e o instrumento de medição de onda de plasma . A sonda espacial é colocada em uma órbita entre a Terra e Marte com um perigeu de 0,992 UA e um apogeu de 1,088 UA e um período orbital de 387,5 dias. A sonda teve que mudar para seu transmissor de rádio de emergência em 1996. O último contato foi feito em22 de agosto de 1996.

Pioneer 9

Pioneer 9 (Pioneer-D no solo) foi lançado em 8 de novembro de 1968por um lançador Delta E1 que o coloca em uma órbita relativamente excêntrica de 0,754 × 0,99 UA com um período de 297,6 dias. A sonda espacial está ativa até19 de maio de 1983mas todas as tentativas subsequentes de contato falham. O3 de março de 1987, A NASA declara a missão concluída.

Pioneer E

O Pioneer E, com características idênticas ao Pioneer 8, foi lançado em 27 de agosto de 1969por um lançador Delta L , mas 31 segundos após a decolagem, o sistema hidráulico do primeiro estágio falhou e o controle de orientação foi perdido 213 segundos após o lançamento, ou seja, 4 segundos antes do primeiro estágio sair do Thor. O estágio superior da Delta falha em compensar a anomalia de trajetória resultante e 484 segundos após a decolagem, o oficial de segurança aciona a destruição do lançador com sua carga útil.

Satélites TETR

A carga dos últimos três lançamentos também inclui uma pequena TETR satélite ( Test and Training Satellite ) de cerca de 20 kg, que é colocado em uma órbita baixa da Terra e cuja carga útil consiste de um transponder de funcionamento em banda S . Este satélite é usado para treinar estações terrestres estabelecidas como parte do programa Apollo . O satélite TETR-1 (TETR A antes de seu lançamento) é colocado em órbita com Pioneer 8 enquanto TETR 2 (TETR B antes de seu lançamento) é colocado em órbita com Pioneer 9. TETR C é destruído com Pioneer E. Um quarto satélite deste família, TETR 4 (TETR D), é lançado com o satélite OSO-7 por um lançador Delta-N em29 de setembro de 1971.

Características técnicas

Plataforma

As sondas Pioneer 6-9 são virtualmente idênticas. Com uma massa de cerca de 60 quilos, têm a forma de pequenos cilindros de 89  cm de altura e 94  cm de diâmetro, cujas laterais são cobertas por células solares. A eletrônica, os instrumentos científicos e um tanque de nitrogênio utilizado para o controle da trajetória são instalados em uma divisória interna perpendicular ao eixo do cilindro. Isso também serve como suporte para a antena de alto ganho que consiste em um tubo de 152 cm de comprimento  localizado no eixo e na extremidade do qual está uma antena omnidirecional de baixo ganho. Três postes de 165 cm de comprimento  perpendiculares à superfície do cilindro servem, respectivamente, de suporte para o sensor magnetômetro e um propulsor de gás frio , possibilitando o controle da órbita da sonda. O terceiro pólo serve de contrapeso. A sonda gira em torno de seu eixo a uma velocidade de 60 rotações por minuto. A rotação da sonda espacial é uma forma econômica de manter sua orientação em uma direção fixa e também permite que seus instrumentos façam medições em todas as direções. O eixo do cilindro é perpendicular à eclíptica e aponta para o pólo sul da eclíptica. Quatro sensores solares, dois finos e dois grosseiros, são usados ​​para determinar a orientação da sonda. Isso não pode ser corrigido: o desvio do eixo da sonda não deve exceder 0,2 ° por período de 6 meses. Cada sonda possui 2 transmissores / receptores de rádio com uma potência de 8 e 5,25  watts . O controle térmico é realizado por meio de um sistema de venezianas que abrem ou fecham para manter uma temperatura mais ou menos constante: graças a este sistema de regulação, está entre 4,5  ° C quando a sonda está a 1,2 unidades astronômicas e 26,7  ° C em 0,8 UA.

Modos operacionais

As sondas espaciais Pioneer 6 a 9 não possuem computador de bordo e as operações a serem realizadas devem ser transmitidas por um operador no solo, uma após a outra. Os dados coletados podem ser armazenados em um gravador de fita magnética com capacidade de 15.232 bits. Os controladores na Terra podem escolher entre 5 taxas, 4 formatos de dados e quatro modos de operação. A sonda pode transmitir seus dados a uma taxa de 512, 256, 64, 16 e 8 bits por segundo: esta escolha é condicionada pela distância entre a sonda espacial e a Terra. Um dos formatos consiste essencialmente em dados sobre o estado de saúde da espaçonave, enquanto os outros três contêm principalmente dados científicos: o primeiro é usado para as duas taxas mais altas, o segundo para as três taxas mais baixas e o terceiro é usado apenas para experimentos medir a velocidade de propagação da onda de rádio . Cada pacote de dados consiste em 32 palavras de 7 bits. Os quatro modos de operação são:

  1. Os dados científicos são coletados periodicamente e transmitidos em tempo real sem armazenamento intermediário.
  2. Os dados são armazenados e transmitidos em paralelo.
  3. Os dados são armazenados a uma velocidade máxima de 512 bits por segundo. A taxa de amostragem é definida enviando um comando entre 2 e 17 minutos para coletar dados em um período de até 19 horas.
  4. Os dados armazenados na memória de massa são transmitidos a uma taxa compatível com o afastamento da Terra.

Instrumentos científicos

As sondas espaciais Pioneer de 6 a 9 carregam 12,7  kg de instrumentação científica, incluindo um magnetômetro fluxgate , dois detectores de raios cósmicos e dois detectores de vento solar. Vários experimentos são baseados em medições do sinal de rádio emitido pelo transceptor de rádio.

Experimentos científicos realizados pelas 4 sondas Pioneer 6 a 9
Experiência Instrumento / método usado Pioneer 6 Pioneer 7 Pioneer 8 Pioneer 9
Estudo do vento solar Taça faraday X X
Anisotropia e flutuação dos raios cósmicos do Sol Telescópio de partículas carregadas X X
Estudo da intensidade direcional do vento solar Analisador eletrostático X X X
Medindo a rotação relativa Faraday Polarização do sinal de rádio transmitido X X
Medição de densidade de elétrons Receptor de rádio de dupla frequência X X X X
Anisotropia de raios cósmicos Cintiladores X X X X
Medição de campo magnético Magnetômetro fluxgate uniaxial X X X X
Medição da massa da Terra e da Lua ... (mecânica espacial) Caminho da sonda X X X X
Estrutura da Coroa do Sol (alargamento espectral) Espectro do sinal de rádio emitido pela sonda X
Medição da incidência relativística do Sol Mudança Doppler do sinal de rádio transmitido X
Medindo a densidade e distribuição da poeira cósmica Detector acústico X X
Medindo a frequência dos raios cósmicos por energia Telescópio com detector Cerenkov X X
Medição de ondas de plasma eletromagnéticas e eletrostáticas Antena bipolar X X

Resultados científicos

Até meados da década de 1990, as quatro sondas forneciam a aproximadamente 1.000 usuários (militares, empresas de aviação etc.) informações sobre o clima espacial , anunciando tempestades solares, eventos que podem degradar as comunicações e as redes de transporte elétrico. Pioneer 6 continuamente detecta e mapeia pequenas estruturas de vento solar atéAbril de 1996, em seguida, de forma intermitente a partir dessa data. É a primeira sonda espacial cujo sinal de rádio é analisado quando passa atrás do Sol, fornecendo informações importantes sobre a estrutura da coroa solar. Em 1977, Pioneer 7 e depois Pioneer 8 cruzou o magnetoceu da Terra e o analisou a 19 milhões de quilômetros da Terra. O20 de março de 1986, A Pioneer 7 passa a 12,1 milhões de quilômetros do Cometa Halley e é a única nave americana a se aproximar dela. A sonda espacial mede como os materiais no cometa perturbam o vento solar.

Notas e referências

Notas

  1. parte da magnetosfera terrestre que sob a pressão do vento solar se estende por trás da Terra em frente ao sol.

Referências

  1. Ulivi e Harland p.  48-49 op. cit.
  2. (de) "  Das Pioneer Programm  " , em Bernd Leitenberger (acessado em 5 de outubro de 2013 )
  3. (em) "  TETR 1  " na NASA NSSDC (acessado em 6 de outubro de 2013 )
  4. (em) "  TETR 2  " na NASA NSSDC (acessado em 6 de outubro de 2013 )
  5. (em) "  TETR-C  " na NASA NSSDC (acessado em 6 de outubro de 2013 )
  6. (em) "  TETR 4  " na NASA NSSDC (acessado em 6 de outubro de 2013 )
  7. (em) "  Pioneer 9  " na NASA NSSDC (acessado em 6 de outubro de 2013 )
  8. (em) "  Pioneer 6: Experiments  " no NASA NSSDC (acessado em 5 de outubro de 2013 )
  9. (em) "  Pioneer 7: Experiments  " na NASA NSSDC (acessado em 5 de outubro de 2013 )
  10. (em) "  Pioneer 8: Experiments  " no NASA NSSDC (acessado em 5 de outubro de 2013 )
  11. (em) "  Pioneer 9: Experiments  " no NASA NSSDC (acessado em 5 de outubro de 2013 )
  12. Ulivi e Harland p.  49-50 op. cit.

Bibliografia

Apêndices

Artigos relacionados

links externos