pionero 10 -Pioneer 10

pionero 10

Concepción artística de la nave espacial Pioneer 10
tipo de misión	Exploración del sistema solar exterior y la heliosfera
Operador	NASA / ARC
ID COSPAR	1972-012A
SATCAT no.	5860
Sitio web	Sitio web del Proyecto Pioneer (archivado) Página del archivo de la NASA
Duración de la misión	30 años, 10 meses, 22 días
Propiedades de la nave espacial
Fabricante	TRW
Masa de lanzamiento	258,8 kilogramos (571 libras)
Energía	155 vatios (en el lanzamiento)
Comienzo de la misión
Fecha de lanzamiento	3 de marzo de 1972 a las 01:49:00 UTC (hora local del 2 de marzo) ( 03/03/1972 )
Cohete	Atlas SLV-3C Centauro-D Star-37E
Sitio de lanzamiento	Cabo Cañaveral LC-36A
fin de mision
último contacto	Última telemetría 27 de abril de 2002; última señal recibida el 23 de enero de 2003 ( 2003-01-23 )
Sobrevuelo de Júpiter
Acercamiento más cercano	3 de diciembre de 1973 ( 1973-12-03 )
Distancia	132.252 kilómetros (82.178 millas)
Instrumentos hmv Magnetómetro vectorial de helio - Analizador de plasma cuadrisférico IPC Instrumento de partículas cargadas tubo de rayos catódicos Telescopio de rayos cósmicos GTT Telescopio de tubo Geiger TRD Detector de radiación atrapada - Detectores de Meteoroides AMD Detector de asteroides/meteoritos - Fotómetro ultravioleta IPP Fotopolarímetro de imágenes - radiómetro infrarrojo
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Impresión artística del sobrevuelo de Júpiter de Pioneer 10

Pioneer 10 (originalmente denominada Pioneer F ) es una sonda espacial estadounidense , lanzada en 1972 y con un peso de 258 kilogramos (569 libras ), que completó la primera misión al planeta Júpiter . A partir de entonces, Pioneer 10 se convirtió en el primero de cinco objetos artificiales en alcanzar la velocidad de escape necesaria para abandonar el Sistema Solar . Este proyecto de exploración espacial fue realizado por el Centro de Investigación Ames de la NASA en California . La sonda espacial fue fabricada por TRW Inc.

Pioneer 10 se ensambló alrededor de un bus hexagonal con una antena parabólica de alta ganancia de 2,74 metros (9 pies 0 pulgadas) de diámetro , y la nave espacial se estabilizó por giro alrededor del eje de la antena. Su energía eléctrica fue suministrada por cuatro generadores termoeléctricos de radioisótopos que proporcionaron 155 vatios combinados en el lanzamiento.

Fue lanzado el 3 de marzo de 1972 a las 01:49:00 UTC (hora local del 2 de marzo), por un vehículo prescindible Atlas-Centaur desde Cabo Cañaveral , Florida . Entre el 15 de julio de 1972 y el 15 de febrero de 1973, se convirtió en la primera nave espacial en atravesar el cinturón de asteroides . La fotografía de Júpiter comenzó el 6 de noviembre de 1973, a una distancia de 25 000 000 kilómetros (16 000 000 mi), y se transmitieron unas 500 imágenes. El acercamiento más cercano al planeta fue el 3 de diciembre de 1973, a una distancia de 132 252 kilómetros (82 178 millas). Durante la misión, los instrumentos a bordo se utilizaron para estudiar el cinturón de asteroides, el entorno alrededor de Júpiter, el viento solar , los rayos cósmicos y, finalmente, los confines del Sistema Solar y la heliosfera .

Las comunicaciones por radio se perdieron con Pioneer 10 el 23 de enero de 2003, debido a la pérdida de energía eléctrica para su transmisor de radio , con la sonda a una distancia de 12 mil millones de kilómetros (80  AU ) de la Tierra.

Antecedentes de la misión

Historia

Pioneer 10 en las etapas finales de construcción

Pioneer 10 en un motor de retroceso Star-37E justo antes de ser encapsulado para su lanzamiento

Pioneer 10 durante la encapsulación en el carenado de carga útil

En la década de 1960, el ingeniero aeroespacial estadounidense Gary Flandro del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA concibió una misión, conocida como Planetary Grand Tour , que explotaría una extraña alineación de los planetas exteriores del Sistema Solar. Esta misión finalmente se llevaría a cabo a fines de la década de 1970 con las dos sondas Voyager , pero para prepararse, la NASA decidió en 1964 experimentar con el lanzamiento de un par de sondas al Sistema Solar exterior . Un grupo de defensa llamado Outer Space Panel y presidido por el científico espacial estadounidense James A. Van Allen , elaboró ​​la justificación científica para explorar los planetas exteriores. El Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA elaboró ​​una propuesta para un par de "sondas galácticas de Júpiter" que atravesarían el cinturón de asteroides y visitarían Júpiter. Estos debían lanzarse en 1972 y 1973 durante ventanas favorables que ocurrían solo unas pocas semanas cada 13 meses. El lanzamiento durante otros intervalos de tiempo habría sido más costoso en términos de requisitos de propulsor.

Aprobadas por la NASA en febrero de 1969, las naves espaciales gemelas fueron designadas Pioneer F y Pioneer G antes del lanzamiento; más tarde, se denominaron Pioneer 10 y Pioneer 11 . Formaban parte del programa Pioneer , una serie de misiones espaciales no tripuladas de Estados Unidos lanzadas entre 1958 y 1978. Este modelo fue el primero de la serie diseñado para explorar el Sistema Solar exterior. Sobre la base de múltiples propuestas emitidas a lo largo de la década de 1960, los primeros objetivos de la misión eran explorar el medio interplanetario más allá de la órbita de Marte, estudiar el cinturón de asteroides y evaluar el posible peligro para las naves espaciales que viajan a través del cinturón, y explorar Júpiter y su entorno. Los objetivos posteriores de la etapa de desarrollo incluyeron la sonda acercándose a Júpiter para proporcionar datos sobre el efecto que tendría la radiación ambiental que rodea a Júpiter en los instrumentos de la nave espacial.

Se propusieron más de 150 experimentos científicos para las misiones. Los experimentos que se llevarán a cabo en la nave espacial se seleccionaron en una serie de sesiones de planificación durante la década de 1960 y luego se finalizaron a principios de 1970. Estos serían realizar imágenes y polarimetría de Júpiter y varios de sus satélites, hacer observaciones infrarrojas y ultravioleta de Júpiter , detectar asteroides y meteoroides, determinar la composición de partículas cargadas y medir campos magnéticos, plasma, rayos cósmicos y la luz zodiacal . La observación de las comunicaciones de la nave espacial a su paso por detrás de Júpiter permitiría realizar mediciones de la atmósfera planetaria, mientras que los datos de seguimiento mejorarían las estimaciones de la masa de Júpiter y sus lunas.

El Centro de Investigación Ames de la NASA , en lugar de Goddard, fue seleccionado para administrar el proyecto como parte del programa Pioneer. El Centro de Investigación Ames, bajo la dirección de Charles F. Hall, fue elegido por su experiencia previa con naves espaciales estabilizadas por rotación. Los requisitos requerían una nave espacial pequeña y liviana que fuera magnéticamente limpia y que pudiera realizar una misión interplanetaria. Fue para usar módulos de naves espaciales que ya habían sido probados en las misiones Pioneer 6 a 9 . Ames encargó un documental de George Van Valkenburg titulado "Jupiter Odyssey". Recibió numerosos premios internacionales y se puede ver en el canal de YouTube de Van Valkenburg.

En febrero de 1970, Ames adjudicó un contrato combinado de 380 millones de dólares estadounidenses a TRW Inc. para la construcción de los vehículos Pioneer 10 y 11 , evitando el proceso de licitación habitual para ahorrar tiempo. BJ O'Brien y Herb Lassen dirigieron el equipo de TRW que ensambló la nave espacial. El diseño y la construcción de la nave espacial requirieron aproximadamente 25 millones de horas-hombre. Un ingeniero de TRW dijo: "Esta nave espacial está garantizada por dos años de vuelo interplanetario. Si algún componente falla dentro de ese período de garantía, simplemente devuelva la nave espacial a nuestro taller y la repararemos sin cargo".

Para cumplir con el cronograma, el primer lanzamiento tendría que realizarse entre el 29 de febrero y el 17 de marzo para poder llegar a Júpiter en noviembre de 1974. Posteriormente, se revisó a una fecha de llegada de diciembre de 1973 para evitar conflictos con otras misiones. el uso de la Red del Espacio Profundo para las comunicaciones, y perder el período en que la Tierra y Júpiter estarían en lados opuestos del Sol. La trayectoria de encuentro de Pioneer 10 se seleccionó para maximizar la información devuelta sobre el entorno de radiación alrededor de Júpiter, incluso si esto causó daños a algunos sistemas. Entraría dentro de unas tres veces el radio del planeta, que se pensaba que era lo más cerca que podía acercarse y aún sobrevivir a la radiación. La trayectoria elegida le daría a la nave espacial una buena vista del lado iluminado por el sol.

Diseño de naves espaciales

Diagrama de la nave espacial Pioneer 10 y Pioneer 11

El autobús Pioneer 10 mide 36 centímetros (14 pulgadas) de profundidad y tiene seis paneles de 76 centímetros (30 pulgadas) de largo que forman la estructura hexagonal. El autobús alberga propulsor para controlar la orientación de la sonda y ocho de los once instrumentos científicos. El compartimiento del equipo estaba dentro de una estructura de nido de abeja de aluminio para brindar protección contra los meteoroides . Una capa de aislamiento, que consta de mantas de kapton y mylar aluminizado , proporciona un control térmico pasivo. El calor fue generado por la disipación de 70 a 120 vatios (W) de los componentes eléctricos dentro del compartimiento. El rango de calor se mantuvo dentro de los límites operativos del equipo por medio de persianas ubicadas debajo de la plataforma de montaje. La nave espacial tenía una masa de lanzamiento de unos 260 kilogramos (570 libras).

En el lanzamiento, la nave espacial transportaba 36 kilogramos (79 libras) de monopropulsor de hidracina líquida en un tanque esférico de 42 centímetros (17 pulgadas) de diámetro. La orientación de la nave espacial se mantiene con seis propulsores de hidracina de 4,5 N montados en tres pares. El par uno mantuvo una velocidad de giro constante de 4,8 rpm , el par dos controló el empuje hacia adelante y el par tres controló la actitud. El par de actitud se utilizó en maniobras de exploración cónica para rastrear la Tierra en su órbita. La información de orientación también fue proporcionada por un sensor estelar capaz de hacer referencia a Canopus y dos sensores solares .

Energía y comunicaciones

Dos de los RTG SNAP-19 montados en un brazo de extensión

Prueba de rotación de giro centrada a lo largo del eje principal del plato de comunicación

Pioneer 10 utiliza cuatro generadores termoeléctricos (RTG) de radioisótopos SNAP-19 . Están colocados en dos cerchas de tres varillas, cada una de 3 metros (9,8 pies) de largo y separadas 120 grados. Se esperaba que esto fuera una distancia segura de los experimentos científicos sensibles que se llevan a cabo a bordo. Combinados, los RTG proporcionaron 155 W en el lanzamiento y decayeron a 140 W en tránsito a Júpiter. La nave espacial requirió 100 W para alimentar todos los sistemas. Los generadores funcionan con el combustible de radioisótopo plutonio-238 , que está alojado en una cápsula multicapa protegida por un escudo térmico de grafito.

El requisito previo al lanzamiento del SNAP-19 era proporcionar energía durante dos años en el espacio; esto se superó con creces durante la misión. El plutonio-238 tiene una vida media de 87,74 años, por lo que después de 29 años la radiación generada por los RTG estaba al 80% de su intensidad en el momento del lanzamiento. Sin embargo, el deterioro constante de las uniones de los termopares condujo a una disminución más rápida en la generación de energía eléctrica y, en 2001, la potencia de salida total fue de 65 W. Como resultado, más adelante en la misión, solo se pudieron operar instrumentos seleccionados en un momento dado.

La sonda espacial incluye un sistema redundante de transceptores , uno conectado a la antena de alta ganancia de haz estrecho y el otro a una antena omnidireccional y de ganancia media. El plato parabólico de la antena de alta ganancia tiene 2,74 metros (9,0 pies) de diámetro y está hecho de un material sándwich de panal de aluminio. La nave espacial se hizo girar sobre un eje paralelo al eje de esta antena para que pudiera permanecer orientada hacia la Tierra. Cada transceptor es de 8 W y transmite datos a través de la banda S utilizando 2110 MHz para el enlace ascendente desde la Tierra y 2292 MHz para el enlace descendente a la Tierra con Deep Space Network rastreando la señal. Los datos que se van a transmitir pasan a través de un codificador convolucional para que la mayoría de los errores de comunicación puedan ser corregidos por el equipo receptor en la Tierra. La tasa de transmisión de datos en el lanzamiento fue de 256 bit/s, y la tasa se degradó en aproximadamente 1,27 milibit/s por cada día durante la misión.

Gran parte del cálculo de la misión se realiza en la Tierra y se transmite a la nave espacial, donde pudo retener en la memoria hasta cinco comandos de las 222 entradas posibles de los controladores terrestres. La nave espacial incluye dos decodificadores de comandos y una unidad de distribución de comandos, una forma muy limitada de procesador, para dirigir las operaciones en la nave espacial. Este sistema requiere que los operadores de la misión preparen los comandos mucho antes de transmitirlos a la sonda. Se incluye una unidad de almacenamiento de datos para registrar hasta 6.144 bytes de información recopilada por los instrumentos. La unidad de telemetría digital se utiliza para preparar los datos recopilados en uno de los trece formatos posibles antes de transmitirlos a la Tierra.

Instrumentos cientificos

Magnetómetro de vector de helio ( HVM )
	Este instrumento mide la estructura fina del campo magnético interplanetario, cartografió el campo magnético joviano y proporcionó mediciones del campo magnético para evaluar la interacción del viento solar con Júpiter. El magnetómetro consta de una celda llena de helio montada en un brazo de 6,6 m para aislar parcialmente el instrumento del campo magnético de la nave espacial. Investigador principal: Edward Smith / JPL Datos: catálogo de datos PDS/PPI , archivo de datos NSSDC
Analizador de plasma cuadrisférico
	Mira a través de un agujero en la gran antena en forma de plato para detectar partículas del viento solar que se originan en el Sol. Investigador principal: Aaron Barnes / NASA Ames Research Center ( sitio web archivado ) Datos: catálogo de datos PDS/PPI , archivo de datos NSSDC
Instrumento de partículas cargadas ( CPI )
	Detecta rayos cósmicos en el Sistema Solar. Investigador principal: John Simpson / Universidad de Chicago Datos: archivo de datos NSSDC
Telescopio de rayos cósmicos ( CRT )
	Recopila datos sobre la composición de las partículas de rayos cósmicos y sus rangos de energía. Investigador principal: Frank B. McDonald / NASA Goddard Space Flight Center Datos: catálogo de datos PDS/PPI , archivo de datos NSSDC
Telescopio de tubo Geiger ( GTT )
	Examina las intensidades, los espectros de energía y las distribuciones angulares de electrones y protones a lo largo de la trayectoria de la nave espacial a través de los cinturones de radiación de Júpiter. Investigador principal: James A. Van Allen / Universidad de Iowa ( sitio web Archivado el 12 de enero de 2013 en Wayback Machine ) Datos: catálogo de datos PDS/PPI , archivo de datos NSSDC
Detector de radiación atrapada ( TRD )
	Incluye un contador Cerenkov desenfocado que detecta la luz emitida en una dirección particular cuando las partículas pasan a través de ella registrando electrones de energía, de 0,5 a 12 MeV , un detector de dispersión de electrones para electrones de energía, de 100 a 400 keV, y un detector de ionización mínima que consta de un diodo de estado sólido que mide partículas ionizantes mínimas (<3 MeV) y protones en el rango de 50 a 350 MeV. Investigador principal: R. Fillius / Universidad de California San Diego Datos: archivo de datos NSSDC
Detectores de Meteoroides
	Doce paneles de detectores de celdas presurizadas montados en la parte posterior de la antena parabólica principal registran los impactos penetrantes de pequeños meteoroides. Investigador principal: William Kinard / Centro de Investigación Langley de la NASA Datos: lista de archivo de datos NSSDC
Detector de asteroides/meteoritos ( AMD )
	El detector de meteoritos y asteroides mira al espacio con cuatro telescopios sin imágenes para rastrear partículas que van desde fragmentos de polvo cercanos hasta grandes asteroides distantes. Investigador principal: Robert Soberman / General Electric Company Datos: archivo de datos NSSDC
Fotómetro ultravioleta
	La luz ultravioleta se detecta para determinar las cantidades de hidrógeno y helio en el espacio y en Júpiter. Investigador principal: Darrell Judge / Universidad del Sur de California Datos: catálogo de datos PDS/PPI , archivo de datos NSSDC
Fotopolarímetro de imágenes ( IPP )
	El experimento de imágenes se basa en el giro de la nave espacial para barrer un pequeño telescopio a través del planeta en franjas estrechas de solo 0,03 grados de ancho, observando el planeta con luz roja y azul. Luego, estas tiras se procesaron para construir una imagen visual del planeta. Investigador principal: Tom Gehrels / Universidad de Arizona Datos: lista de archivo de datos NSSDC
radiómetro infrarrojo
	Proporciona información sobre la temperatura de las nubes y la salida de calor de Júpiter. Investigador principal: Andrew Ingersoll / Instituto de Tecnología de California

Perfil de la misión

Lanzamiento y trayectoria

El lanzamiento de Pioneer 10

Trayectoria interplanetaria de Pioneer 10

Mapa que compara ubicaciones y trayectorias de las naves espaciales Pioneer 10 (azul), Pioneer 11 (verde), Voyager 2 (rojo) y Voyager 1 (púrpura), a partir de 2007

Pioneer 10 fue lanzado el 3 de marzo de 1972 a las 01:49:00 UTC (hora local del 2 de marzo) por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 36A en Florida, a bordo de un vehículo de lanzamiento Atlas-Centaur. La tercera etapa consistió en una etapa Star-37E de combustible sólido (TE-M-364-4) desarrollada específicamente para las misiones Pioneer. Esta etapa proporcionó alrededor de 15.000 libras (6.800 kg) de empuje y giró la nave espacial. La nave espacial tenía una velocidad de giro inicial de 30 rpm. Veinte minutos después del lanzamiento, se extendieron los tres brazos del vehículo, lo que redujo la velocidad de rotación a 4,8 rpm. Este ritmo se mantuvo durante todo el viaje. El vehículo de lanzamiento aceleró la sonda durante un intervalo neto de 17 minutos, alcanzando una velocidad de 51 682 km/h (32 114 mph).

Después de contactar con la antena de alta ganancia, varios de los instrumentos se activaron para realizar pruebas mientras la nave espacial se movía a través de los cinturones de radiación de la Tierra. Noventa minutos después del lanzamiento, la nave espacial alcanzó el espacio interplanetario. Pioneer 10 pasó por la Luna en 11 horas y se convirtió en el objeto más rápido creado por humanos en ese momento. Dos días después del lanzamiento, se encendieron los instrumentos científicos, comenzando con el telescopio de rayos cósmicos. Después de diez días, todos los instrumentos estaban activos.

Durante los primeros siete meses del viaje, la nave espacial hizo tres correcciones de rumbo. Los instrumentos a bordo se sometieron a comprobaciones, con los fotómetros examinando a Júpiter y la luz zodiacal , y los paquetes de experimentos se utilizaron para medir los rayos cósmicos, los campos magnéticos y el viento solar. La única anomalía durante este intervalo fue la falla del sensor Canopus, que en cambio requirió que la nave espacial mantuviera su orientación usando los dos sensores solares.

Mientras pasaba por el medio interplanetario , Pioneer 10 se convirtió en la primera misión en detectar átomos interplanetarios de helio. También observó iones de aluminio y sodio de alta energía en el viento solar . La nave espacial registró importantes datos heliofísicos a principios de agosto de 1972 al registrar una onda de choque solar cuando estaba a una distancia de 2,2 AU (200 millones de millas; 330 millones de km). El 15 de julio de 1972, Pioneer 10 fue la primera nave espacial en ingresar al cinturón de asteroides, ubicado entre las órbitas de Marte y Júpiter. Los planificadores del proyecto esperaban un paso seguro a través del cinturón, y lo más cerca que la trayectoria llevaría la nave espacial a cualquiera de los asteroides conocidos fue de 8.800.000 kilómetros (5.500.000 millas). Uno de los acercamientos más cercanos fue al asteroide 307 Nike el 2 de diciembre de 1972.

Los experimentos a bordo demostraron una deficiencia de partículas por debajo de un micrómetro (μm) en el cinturón, en comparación con la vecindad de la Tierra. La densidad de las partículas de polvo entre 10 y 100 μm no varió significativamente durante el viaje desde la Tierra hasta el borde exterior del cinturón. Solo para partículas con un diámetro de 100 μm a 1,0 mm, la densidad mostró un aumento, por un factor de tres en la región del cinturón. No se observaron fragmentos de más de un milímetro en el cinturón, lo que indica que es probable que sean raros; ciertamente mucho menos común de lo previsto. Como la nave espacial no chocó con ninguna partícula de tamaño considerable, pasó con seguridad a través del cinturón y emergió por el otro lado alrededor del 15 de febrero de 1973.

Encuentro con Júpiter

Animación de la trayectoria de Pioneer 10 del 3 de marzo de 1972 al 31 de diciembre de 1975
   pionero 10   ·   tierra  ·   Júpiter

Animación de la trayectoria de Pioneer 10 alrededor de Júpiter
   pionero 10   ·   Júpiter  ·   yo  ·   Europa  ·   Ganímedes  ·   Calisto

La trayectoria de Pioneer 10 a través del sistema joviano

Imagen de Pioneer 10 de Júpiter que muestra la Gran Mancha Roja cerca de la extremidad derecha

La luna Ganímedes fotografiada por Pioneer 10

El 6 de noviembre de 1973, la nave espacial Pioneer 10 estaba a una distancia de 25 millones de kilómetros (16 millones de millas) de Júpiter. Comenzaron las pruebas del sistema de imágenes y los datos se recibieron con éxito en Deep Space Network. Luego se cargaron una serie de 16.000 comandos en la nave espacial para controlar las operaciones de sobrevuelo durante los siguientes sesenta días. La órbita de la luna exterior Sinope se cruzó el 8 de noviembre. El arco de choque de la magnetosfera de Júpiter se alcanzó el 16 de noviembre, como lo indica una caída en la velocidad del viento solar de 451 km/s (280 mi/s) a 225 km/s (140 mi/s). La magnetopausa pasó un día después. Los instrumentos de la nave espacial confirmaron que el campo magnético de Júpiter estaba invertido en comparación con el de la Tierra. Para el día 29, se habían superado las órbitas de todas las lunas exteriores y la nave espacial funcionaba sin problemas.

El fotopolarímetro de imágenes estaba generando imágenes rojas y azules de Júpiter a medida que la rotación de la nave espacial llevaba el campo de visión del instrumento más allá del planeta. Estos colores rojo y azul se combinaron para producir una imagen verde sintética, lo que permitió una combinación de tres colores para producir la imagen renderizada. El 26 de noviembre, un total de doce imágenes de este tipo fueron recibidas en la Tierra. Para el 2 de diciembre, la calidad de imagen superó las mejores imágenes tomadas desde la Tierra. Estos se estaban mostrando en tiempo real en la Tierra, y el programa Pioneer más tarde recibiría un premio Emmy por esta presentación a los medios. El movimiento de la nave espacial produjo distorsiones geométricas que luego tuvieron que ser corregidas por procesamiento informático. Durante el encuentro se transmitieron un total de más de 500 imágenes.

La trayectoria de la nave espacial la llevó a lo largo del ecuador magnético de Júpiter, donde se concentró la radiación de iones . El flujo máximo de esta radiación de electrones es 10.000 veces más fuerte que la radiación máxima alrededor de la Tierra. A partir del 3 de diciembre, la radiación alrededor de Júpiter provocó que se generaran comandos falsos. La mayoría de estos fueron corregidos por comandos de contingencia, pero se perdieron una imagen de Io y algunos primeros planos de Júpiter. Se generarían comandos falsos similares al salir del planeta. No obstante, Pioneer 10 logró obtener imágenes de las lunas Ganímedes y Europa . La imagen de Ganímedes mostraba rasgos de bajo albedo en el centro y cerca del polo sur, mientras que el polo norte aparecía más brillante. Europa estaba demasiado lejos para obtener una imagen detallada, aunque algunas características de albedo eran evidentes.

La trayectoria de Pioneer 10 se eligió para llevarla detrás de Io, lo que permitió medir el efecto de refracción de la atmósfera de la luna en las transmisiones de radio. Esto demostró que la ionosfera de la luna estaba a unos 700 kilómetros (430 millas) sobre la superficie del lado diurno, y la densidad oscilaba entre 60.000 electrones por centímetro cúbico en el lado diurno y 9.000 en el lado nocturno. Un descubrimiento inesperado fue que Io estaba orbitando dentro de una nube de hidrógeno que se extendía por unos 805 000 kilómetros (500 000 millas), con un ancho y una altura de 402 000 kilómetros (250 000 millas). Se creía que se había detectado una nube más pequeña de 110.000 kilómetros (68.000 millas) cerca de Europa.

No fue hasta después de que Pioneer 10 hubo pasado el cinturón de asteroides que la NASA seleccionó una trayectoria hacia Júpiter que ofreció el efecto de honda que enviaría a la nave espacial fuera del Sistema Solar. Pioneer 10 fue la primera nave espacial en intentar una maniobra de este tipo y se convirtió en una prueba de concepto para las misiones posteriores. Una misión tan extendida no fue originalmente algo que se planeó, sino que se planeó antes del lanzamiento.

En el acercamiento más cercano, la velocidad de la nave espacial alcanzó los 132 000 km/h (82 000 mph; 37 000 m/s), y llegó a 132 252 kilómetros (82 178 mi) de la atmósfera exterior de Júpiter. Se obtuvieron imágenes de primer plano de la Gran Mancha Roja y el terminador. La comunicación con la nave espacial luego cesó cuando pasó detrás del planeta. Los datos de ocultación de radio permitieron medir la estructura de temperatura de la atmósfera exterior, mostrando una inversión de temperatura entre las altitudes con presiones de 10 y 100 mbar. Las temperaturas en el nivel de 10 mbar variaron de -133 a -113 °C (-207 a -171 °F), mientras que las temperaturas en el nivel de 100 mbar fueron de -183 a -163 °C (-297,4 a -261,4 °F). La nave espacial generó un mapa infrarrojo del planeta, que confirmó la idea de que el planeta irradiaba más calor del que recibía del Sol.

Luego se devolvieron imágenes de la media luna del planeta cuando Pioneer 10 se alejó del planeta. A medida que la nave espacial se dirigía hacia el exterior, pasó de nuevo por el arco de choque de la magnetosfera de Júpiter. Como este frente se desplaza constantemente en el espacio debido a la interacción dinámica con el viento solar, el vehículo cruzó el arco de choque un total de 17 veces antes de escapar por completo.

Espacio profundo

Pioneer 10 y 11 velocidad y distancia del Sol

Pioneer 10 cruzó la órbita de Saturno en 1976 y la órbita de Urano en 1979. El 13 de junio de 1983, la nave cruzó la órbita de Neptuno , en ese momento el planeta más exterior, y así se convirtió en el primer objeto hecho por el hombre en salir de la Tierra. proximidad de los principales planetas del Sistema Solar. La misión llegó a su fin oficial el 31 de marzo de 1997, cuando alcanzó una distancia de 67 AU (6,2 mil millones de millas; 10,0 mil millones de km) del Sol, aunque la nave espacial aún podía transmitir datos coherentes después de esta fecha.

Después del 31 de marzo de 1997, la Deep Space Network siguió rastreando la señal débil de Pioneer 10 para ayudar en la capacitación de los controladores de vuelo en el proceso de adquisición de señales de radio del espacio profundo. Hubo un estudio de conceptos avanzados que aplicó la teoría del caos para extraer datos coherentes de la señal que se desvanecía.

La última recepción exitosa de telemetría se recibió de Pioneer 10 el 27 de abril de 2002; las señales posteriores apenas fueron lo suficientemente fuertes como para detectarlas y no proporcionaron datos utilizables. La señal final, muy débil, de Pioneer 10 se recibió el 23 de enero de 2003, cuando estaba a 12 000 millones de km (7 500 millones de millas; 80 UA) de la Tierra. Otros intentos de contactar con la nave espacial no tuvieron éxito. Se hizo un intento final en la noche del 4 de marzo de 2006, la última vez que la antena estaría correctamente alineada con la Tierra. No se recibió respuesta de Pioneer 10 . La NASA decidió que las unidades RTG probablemente habían caído por debajo del umbral de potencia necesario para operar el transmisor. Por lo tanto, no se hicieron más intentos de contacto.

Cronología

Estado actual y futuro

Posición de Pioneer 10 el 8 de febrero de 2012

El 3 de enero de 2019, se predijo que Pioneer 10 estaría a 122,594 UA (11,3958 mil millones de millas; 18,3398 mil millones de km) de la Tierra, viajaría a 11,947 km / s (26,720 mph) (en relación con el Sol) y viajaría hacia afuera a aproximadamente 2,52 AU (234 millones de millas; 377 millones de km) por año. Se espera que la Voyager 2 pase por Pioneer 10 alrededor de abril de 2023. La luz del sol tarda 14,79 horas en llegar a Pioneer 10 . El brillo del Sol desde la nave espacial es de magnitud −16,3. Pioneer 10 se encuentra actualmente en dirección a la constelación de Tauro .

Si no se las molesta, la Pioneer 10 y su nave hermana, la Pioneer 11 , se unirán a las dos naves espaciales Voyager y la nave espacial New Horizons para dejar el Sistema Solar para vagar por el medio interestelar . Se espera que la trayectoria de la Pioneer 10 la tome en la dirección general de la estrella Aldebarán , actualmente ubicada a una distancia de unos 68  años luz . Si Aldebarán tuviera una velocidad relativa cero , se necesitarían más de dos millones de años para que la nave espacial la alcanzara. Mucho antes de eso, en unos 90.000 años, Pioneer 10 pasará a unos 0,23 parsecs (0,75 años luz ) de la estrella tardía de tipo K HIP 117795. Este es el sobrevuelo estelar más cercano en los próximos millones de años de los cuatro Pioneer y Naves espaciales Voyager, que están saliendo del Sistema Solar.

Una unidad de respaldo, Pioneer H , se encuentra actualmente en exhibición en la galería "Hitos de vuelo" en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington, DC. Muchos elementos de la misión demostraron ser críticos en la planificación del programa Voyager.

Placa pionera

placa pionera

Debido a que Carl Sagan lo defendió firmemente , Pioneer 10 y Pioneer 11 llevan una placa de aluminio anodizado en oro de 152 por 229 mm (6,0 por 9,0 pulgadas) en caso de que alguna forma de vida inteligente de otro sistema planetario encuentre alguna nave espacial. Las placas presentan las figuras desnudas de un hombre y una mujer humanos junto con varios símbolos que están diseñados para brindar información sobre el origen de la nave espacial. La placa está unida a los puntales de soporte de la antena para proporcionar cierta protección contra el polvo interestelar.

Pioneer 10 en los medios populares

En la película Star Trek V: The Final Frontier , un ave de rapiña klingon destruye el Pioneer 10 como práctica de tiro.

En la ficción especulativa 17776 , uno de los personajes principales es un pionero consciente 10 .

Ver también

Posiciones heliocéntricas de las cinco sondas interestelares (cuadrados) y otros cuerpos (círculos) hasta 2020, con fechas de lanzamiento y sobrevuelo. Los marcadores denotan posiciones el 1 de enero de cada año, con cada cinco años etiquetados.
La parcela 1 se ve desde el polo norte de la eclíptica , a escala; las parcelas 2 a 4 son proyecciones de tercer ángulo a una escala del 20%.
En el archivo SVG, desplace el cursor sobre una trayectoria u órbita para resaltarla y sus lanzamientos y sobrevuelos asociados.

• Exploración de Júpiter
  • Pioneer 11 , sobrevuelo de Júpiter y Saturno
  • Voyager 1 y Voyager 2 , sobrevuelo de Júpiter en ruta a otros sobrevuelos del Sistema Solar exterior
  • Galileo , orbitador de Júpiter
  • Cassini-Huygens , sobrevuelo de Júpiter para el orbitador de Saturno y el módulo de aterrizaje de Titán, respectivamente
  • New Horizons , sobrevuelo de Júpiter en ruta hacia el sobrevuelo de Plutón
  • Juno , orbitador polar de Júpiter
• Lista de objetos artificiales que abandonan el Sistema Solar
• Lista de misiones a los planetas exteriores
• Anomalía pionera
• Nave espacial robótica
• Cronología de los satélites artificiales y las sondas espaciales
• 17776

Referencias

Bibliografía

enlaces externos

• Página de archivo del proyecto pionero
• Perfil de Pioneer 10 por la exploración del sistema solar de la NASA
• NSSDC Pioneer 10 página
• Jupiter Odyssey (1974) está disponible para su descarga gratuita en Internet Archive