Pioneer 10 se stal první kosmickou lodí, která dosáhla únikové rychlosti, první, která proletěla kolem Jupiteru a vyfotografovala planetu. Dvojité zařízení Pioneer 11 také zkoumalo Saturn.
Hmotnost zařízení byla 260 kg, včetně 30 kg vědecké přístroje; výška - 2,9 m, maximální příčný rozměr (průměr vysoce směrového anténního reflektoru) - 2,75 m.
"Mezihvězdný dopis" Pioneer 10
Na tělo zařízení byla instalována eloxovaná deska z odolné hliníkové slitiny. Rozměry desky jsou 220x152 milimetrů. Autorem kresby je Carl Sagan.
Deska ukazuje:
- neutrální molekula vodíku
- dvě lidské postavy, muži a ženy, na pozadí obrysu aparátu
- relativní poloha Slunce vůči galaktickému středu a čtrnáct pulsarů
- schematické znázornění sluneční soustavy a trajektorie vozidla vzhledem k planetám.
Kresba molekuly vodíku je zobrazena jako složená ze dvou atomů s různými spiny. Vzdálenost mezi středy je úměrná vlnové délce neutrálního vodíkového záření (21 centimetrů). Toto číslo je měřítkem pro nalezení dalších lineárních veličin na desce. Výšku osob na talíři zjistíme vynásobením čísla 8 (vyrytého v binárním kódu vedle postavy ženy v hranatých závorkách) číslem 21. Ve stejném měřítku jsou uvedeny rozměry aparátu v pozadí.
Patnáct linií rozbíhajících se z jednoho bodu umožňuje vypočítat hvězdu, ze které zařízení přiletělo, a čas startu. Vedle čtrnácti řádků je binární kód, který označuje období pulsarů nacházejících se v blízkosti Sluneční soustavy. Vzhledem k tomu, že perioda pulsarů se v průběhu času zvyšuje podle známého zákona, je možné vypočítat dobu spuštění zařízení.
Na diagramu Sluneční soustavy jsou vedle planet v binárním tvaru uvedeny relativní vzdálenosti od planety ke Slunci.
Kritika sdělení
Mnohé ze symbolů na obrázku mohou být pro jinou mysl nesrozumitelné. Takovými symboly mohou být zejména hranaté závorky orámující binární čísla, znak šipky na trajektorii odjezdu Pionýra. Zvednutá ruka muže na pozdrav je také srozumitelná jen muži.
Další osud zařízení
Poté, co letělo poměrně daleko za oběžnou dráhu Neptunu, zařízení začalo pociťovat sílu neznámého původu, která způsobila velmi slabé brzdění. Tento jev se nazýval „Pionýrský efekt“. Bylo učiněno mnoho předpokladů, včetně dosud neznámých vlivů setrvačnosti nebo dokonce času. Někteří jednoduše mluví o systematické chybě měření. Důvodem neustálého zrychlování se ukázala být asymetrie tepelného záření samotného Pioneeru 10.
Poslední, velmi slabý signál z Pioneer 10 byl přijat 23. ledna 2003, kdy byl 12 miliard kilometrů (80 AU) od Země. Bylo hlášeno, že zařízení mířilo k Aldebaranu. Pokud se jí po cestě nic nestane, dostane se do blízkosti této hvězdy za 2 miliony let.
Poznámky
viz také
- Výzkum Jupiteru
Odkazy
- Pioneer Odyssey, NASA SP-396, 1977 - online kniha o Pioneer 10 a Pioneer 11 s fotografiemi a diagramy.
- Vzdálený Pioneer šeptá Zemi – článek v CNN, 19. prosince 2002
| Průzkum Jupiteru kosmickou lodí | |
|---|---|
| Z dráhy letu | |
| Z oběžné dráhy | |
| Sestupové sondy | |
| Budoucí mise | |
| Zrušené mise | |
| viz také | |
| Tučné písmo označuje aktivní AWS | |
Pioneer je řada bezpilotních vesmírných stanic vyvíjených střídavě americkým letectvem, americkou armádou a vesmírnou agenturou NASA. Hovoříme o 19 různých kosmických lodích, které byly vypuštěny ze Země v letech 1958 až 1978, aby prozkoumaly Měsíc, Slunce, Jupiter, Saturn a Venuši.
Všechny expedice automatických stanic Pioneer probíhaly pod heslem základní výzkum. Nejprve byla věda až na druhém místě, důležitější bylo testovat vesmírné technologie, protože v roce 1958 byla kosmonautika teprve v plenkách.
Účelem studia automatických stanic "Pionýr 0" - "Pionýr 4", stejně jako "Pionýr A" - "Pionýr D" byl Měsíc, "Pionýr 5" sloužil k provedení zkušební meziplanetární expedice, tzv. kosmické lodě "Pioneer 6" - "Pioneer 9" " a "Pioneer E" byly určeny ke studiu Slunce, stanice "Pioneer 10" a "Pioneer 11" měly proniknout do vnější části Sluneční soustavy (k obří planety Jupiter a Saturn) a "Pionýr-Venuše 1" a "Pionýr -Venuše 2" byly nasměrovány k Venuši.
Start "Pionýrský" program byl iniciován americkým letectvem: navrhly tři 38kilogramové kosmické lodě. Původním cílem bylo létat s vozidly blízko Měsíce. Všechny byly již vybaveny optickými systémy.
Pioneer 0 spolu s raketou Thor-Able explodoval 17. srpna 1958, 77 sekund po startu.
Start Pioneer 1 se uskutečnil 11. října 1958. Kvůli předčasnému odstavení druhého stupně nosné rakety Thor-Able však dosáhl maximální výšky pouze 113 854 km (což je asi jedna třetina vzdálenosti ze Země na Měsíc) a po 43 hodinách letu shořel v zemské atmosféře. 8. listopadu 1958 se v důsledku selhání třetího stupně nosné rakety Tor-Able mohla kosmická loď Pioneer 2 přesunout pouze 1500 km od Země a poté také shořela v zemské atmosféře.
Poté záležitost převzala americká armáda. Wernher von Braun byl jedním z vědců zapojených do programu. Dvě vesmírné stanice postavené pod jeho vedením vážily každá pouze 6 kg a byly vybaveny detektory záření jako vědecký experiment.
6. prosince 1958 v důsledku předčasného odstavení prvního stupně nosné rakety Juneau II dosáhl Pioneer 3 pouze maximální výšky 102 230 km a poté stejně jako Pioneer 1 po 38 hodinách letu shořel v zemské atmosféře. .
Konečně 4. března 1959 dosáhly Spojené státy rozhodujícího průlomu: raketa Juno II úspěšně vynesla kosmickou loď Pioneer 4, která proletěla do vzdálenosti 60 000 km od Měsíce. Poté opustil gravitační zónu Země a stal se první americkou kosmickou lodí, která vstoupila do meziplanetárního prostoru. Spojené státy se však opozdily: sovětská automatická stanice Luna-1 provedla stejnou misi již 4. ledna 1959, tedy o 2 měsíce dříve než Pioneer 4.
Abychom drželi krok s vesmírným závodem Sovětský svaz, v roce 1959 připravila americká vesmírná agentura NASA vypuštění 4 orbitálních satelitů Měsíce o celkové hmotnosti asi 170 kg. Start těchto 4 kosmických lodí NASA byl neúspěšný a skutečnost selhání byla před veřejností skryta. V tomto ohledu jsou jména těchto mrtvých automatických stanic objevujících se v dokumentech rozporuplná a kontroverzní:
„Pioneer A“, jinak „Pioneer P-1“ (v dokumentech často vůbec neuvedený!), explodoval 24. září 1959 spolu s nosnou raketou Atlas-Able při předstartovní zkoušce raketového motoru.
Pioneer B, také známý jako Pioneer P-3, se zhroutil 26. listopadu 1959, 45 sekund po startu, kvůli selhání nosního kuželu rakety Atlas-Able.
Pioneer C, také známý jako Pioneer P-30, explodoval spolu s nosnou raketou Atlas Able 25. září 1960.
Pioneer D, také známý jako Pioneer P-31, explodoval spolu s raketou Atlas-Able 15. prosince 1960.
V roce 1960 NASA také testovala prototyp meziplanetární vesmírné stanice. A přestože měl k dispozici pouze jeden exemplář o váze 43 kg, vše dobře dopadlo:
Pioneer 5 byl vypuštěn 11. března 1960 pomocí nosné rakety Thor Able. Přitom s ním bylo možné pravidelně udržovat kontakt až do 30. dubna 1960 a poté byly signály od něj periodicky přijímány i do 24. června 1960, ale cíle experimentu bylo dosaženo.
Poté byl program Pioneer dočasně pozastaven z důvodu realizace lunární program„Ranger“ a program „Mariner“ (program pro průzkum Venuše a Marsu). Práce na vytvoření nové kosmické lodi Pioneer byly obnoveny až v roce 1965. Jejich cílem byl zároveň průzkum meziplanetárního prostoru, v jehož rámci měla vzniknout síť automatických meziplanetárních stanic pro studium Slunce.
Pioneer E byl vypuštěn 27. srpna 1969, ale booster Delta explodoval krátce po startu a vesmírná stanice byl zničen.
Zbývající zařízení však fungovala uspokojivě. Experimenty prováděné s jejich pomocí zahrnovaly měření částic kosmického prachu, různých paprsků a magnetických polí. Přitom meziplanetární stanice „Pioneer 7“ sloužila již v roce 1986 k pozorování Halleyovy komety ze vzdálenosti 12 milionů km.
NASA byla první, kdo ztratil kontakt s Pioneer 9. Stalo se tak 18. května 1983. Zbývající 3 kosmické lodě fungovaly do poloviny 90. let. Komunikace s Pioneer 7 byla přerušena 31. března 1995 a s Pioneer 8 dne 22. srpna 1996. Komunikace s Pioneer 6 byla také částečně přerušena po roce 1995. Poslední kontakt s ním byl navázán 8. prosince 2000 – 35 let po jeho spuštění. Jedná se o absolutní rekord životnosti.
Poslední 4 byly spuštěny v 70. letech 20. století automatické stanice"Průkopník". Pioneer 10 a Pioneer 11 byly určeny k průzkumu Jupiteru a Saturnu a také pásu asteroidů; Zařízení "Pioneer-Venus" - pro studium Venuše. Tyto expedice byly úspěšné:
a konečně „Pioneer-Venera 2“ - 8. srpna 1978 pomocí stejné rakety Atlas-Centaur.
Od prvních praktických letů raket do vesmíru bylo za Zemi doručeno přes 3 tisíce objektů pro různé účely a pouze 5 zařízení je odesláno daleko za sluneční soustavu. Řeč je o legendárních sondách, které ve své době učinily unikátní objevy na poli astronomie. Vozidla: Voyager 1 a 2, Pioneer 10 a 11, New Horizons. Podařilo se nám velmi podrobně ukázat světy na vzdálenost paže, které se nám dříve jevily jako mihotavé drobné tečky na obloze. Velmi dobře si pamatujeme titánské dílo, které vykonávali v minulosti, ale z velké části si vůbec neuvědomujeme, kde se tato zařízení dnes nacházejí, a přesto některá z nich stále fungují a přenášejí data.
Pioneer-10
Tato sonda plně odpovídá svému jménu „Pioneer“. Byl spuštěn již v roce 1972 a byl v mnoha ohledech první, ale jeho nejdůležitějším úspěchem bylo překonání gravitační síly pomocí manévru.
Pioneer 10 se stal prvním zařízením, které zamířilo do mezihvězdného prostoru a neslo na palubě první „hmotnou“ zprávu mimozemské civilizace.
Dnes (zima 2017) se Pioneer 10 nachází ve vzdálenosti 115 m.n.m. e. ze Země. Vesmírná agentura NASA ztratila veškerou kontrolu nad zařízením již v polovině 90. let, ale signál odezvy o aktivním stavu palubního počítače Pioneer byl na Zemi detekován až do léta 2003.
Předpokládá se, že i nyní má loď slabý počítačový výkon a funkční vysílač, ale síla signálu rádiové stanice nestačí na to, aby ji „slyšela“ ani největší anténa na Zemi. Jednoduše řečeno, baterie Pioneer-10 se jednoduše vybily.
Pionýr-11
Další zařízení ze stejné série bylo posláno ke studiu planety, jejích prstenců a satelitů. Loď odvysílala spoustu snímků nejen Saturnu, ale i Jupiteru, který k letu tranzitoval. Poté byl Pioneer 11 vhozen do Otevřený prostor silami „gravitačního praku“ obřích planet.
Nyní je Pioneer 11 ve vzdálenosti 105 m.n.m. e. ze Země. Poslední úspěšná rádiová výměna se sondou byla provedena v roce 1995, ale vzhledem k tomu, že vysílací parabola Pioneeru-11 nakonec ztratila přesnou orientaci k Zemi, další přenos signálu se stal nemožným. Stejně jako Pioneer 10 je i Pioneer 11 s největší pravděpodobností v provozuschopném stavu a nadále vysílá slabý signál (zpráva o činnosti palubního počítače) kolem Země mimo sluneční soustavu.
Voyager 1
Nejvzdálenější umělý objekt od naší planety. Voyager 1 se aktuálně nachází ve vzdálenosti 142 AU. e. ze Země. Zařízení má stále přímé spojení se Zemí, ale některé vybavení lodi během 38 let letu selhalo; je docela možné, že by to mohlo mít za následek silné srážky sondy s kosmickým prachem.
Voyager 1 se posunul tak daleko od Slunce, že kdyby měl možnost ohlédnout se zpět, naše rodná hvězda by vypadala jako jasná hvězda, takže zařízení prakticky žádné teplo. Voyager 1 je nyní v téměř úplné tmě, teplota venku se blíží teplotě kosmického mikrovlnného záření na pozadí a momentálně není vyšší než 12 Kelvinů. Přestože Voyager 1 formálně opustil svět, který známe Sluneční Soustava je však stále ovlivňována gravitací Slunce, což znamená, že plavidlo může „narazit“ na objekty obíhající kolem Slunce. Ale mikroskopická hmota obklopující Voyager 1 už má s naší soustavou pramálo společného a je součástí mezihvězdného média – produktem jiných hvězd a plynových a prachových mračen.
Voyager 2
Pravděpodobně nejúspěšnější vesmírná sonda, kterou vyslal člověk ke studiu sluneční soustavy. Voyager navštívil 4 planety najednou, objevil mnoho nových objektů a velkou rychlostí vyletěl ze sluneční soustavy.
Voyager 2 se aktuálně nachází ve vzdálenosti 120 AU. e. ze Země. Jeho zařízení je plně funkční, i když je v režimu snížené spotřeby energie palubních reaktorů. Přibližně jednou ročně se provádí komunikační relace se zařízením. Voyager 2 nadále reaguje na jakýkoli příkaz se zpožděním signálu delším než 23 hodin. Očekává se, že dokud nebude současná generační úroveň kriticky vyčerpána, oba Voyagery budou schopny udržovat kontakt se Zemí po dobu asi 10 let.
Po dosažení 1. únikové rychlosti se objekt dostane na uzavřenou oběžnou dráhu nebeské těleso a zůstane tam. Po dosažení únikové rychlosti 2 bude objekt schopen překonat gravitační přitažlivost tohoto tělesa a přejít na jiné planety. Při dosažení 3. únikové rychlosti bude objekt schopen navždy opustit sluneční soustavu a vydat se ke hvězdám...
K dnešnímu dni je takových objektů málo - pouze pět vozidel dosáhlo 3. kosmické rychlosti a je těžké říci, kdy bude možné tento seznam doplnit. Pokud se na Zemi stane nějaká globální katastrofa, pak je možné, že tato zařízení zůstanou jediným důkazem existence lidské civilizace.
Pioneer-10 a Pioneer-11
Tak. první kosmická loď, která dosáhla dostatečné rychlosti k tomu, aby navždy opustila sluneční soustavu Pioneer-10. Vypuštěna v březnu 1973, sledovala průletovou dráhu poblíž Jupiteru a poté zamířila k souhvězdí Býka. Kontakt s Pioneer 10 byl ztracen v roce 2003 a nyní se nachází ve vzdálenosti 108 AU. od Slunce a dál se od nás vzdaluje rychlostí 2,536 AU. v roce. Předpokládá se, že za 2 miliony let může Pioneer 10 proletět poblíž jedné z hvězd obsažených v otevřené hvězdokupě Hyades (kde se mimochodem nachází Aldebaran).
Druhé zařízení bylo Pionýr-11, která byla zahájena v dubnu 1973. Po prozkoumání Jupiteru bylo zařízení odesláno k Saturnu, což původně nebylo součástí plánů NASA – úpravy byly provedeny během letu. Po průletu poblíž Saturnu v roce 1979 již nebyly provedeny žádné další korekce kurzu a zařízení se vydalo na věčnou cestu k souhvězdí Aquila. Komunikace se zařízením byla ztracena v roce 1995. Nyní se nachází ve vzdálenosti 88 AU. od Slunce a nadále ji každoročně zvyšuje o 2,396 AU, což ji činí nejpomalejší ze všech „pěti“. Předpokládá se, že přibližně za 4 miliony let se Pioneer 11 může přiblížit k jedné z hvězd souhvězdí.
Na naléhání Carla Saganová, krátce před startem byla na palubu Pionýrů umístěna hliníková deska se symbolickou informací o Zemi, její poloze (pro získání metrických a časových jednotek na desce byl reprodukován radiační diagram atomu vodíku a také mapa pulsary, na kterých je vyznačena poloha Slunce v Galaxii) a schematický nákres osoby na pozadí aparátu, aby si hypotetičtí mimozemšťané mohli lépe představit měřítko.
Deska připevněná k Pioneeru
Zajímavé je, že autoři zprávy byli následně vystaveni přívalu kritiky. Byli obviněni z rasismu (koneckonců, na obrázku jsou bílí lidé), pornografie (koneckonců, lidé na obrázku jsou nazí - mimochodem, obraz ženy byl cenzurován, čímž byla zbavena linie označující vulvu), že mimozemšťané by to nemohli přečíst, že by nebyli schopni pochopit význam pozdravného gesta muže na obrázku a nakonec, že byste takovou informaci neměli vysílat do vesmíru, protože to může být nebezpečné .
Vlastně stejná kresba vyrytá na desce
Za zmínku stojí, že na desce je zakresleno 9 planet sluneční soustavy (ostatně Pluto bylo tehdy ještě považováno za planetu) a v případě Pioneeru 11 je jeho dráha naznačena chybně. Ostatně, jak již bylo zmíněno, manévr k Saturnu nebyl plánován a ve skutečnosti zařízení opustilo Sluneční soustavu po trajektorii, která byla ve skutečnosti opačná, než byla naznačena.
A přesto, kdyby se se Zemí něco stalo, možná budou tyto záznamy vše, co nám připomene naši existenci. Mimochodem, James Van Allen ve své autobiografii žertem přiznal, že krátce před startem záměrně zanechal na těle Pioneeru 10 své otisky prstů v naději, že budou kolem středu naší galaxie kroužit miliony let a možná i přežijí Slunce.
Voyager 1 a Voyager 2
Třetím a čtvrtým vozidlem, které dosáhlo únikové rychlosti, byly slavné Voyagery. Byly spuštěny v roce 1977 a nejprve studovaly Jupiter a Saturn. Poslední gól Voyager 1 byl Titan - po proletu blízko satelitu získalo zařízení díky gravitačnímu poli výrazné zvýšení rychlosti, což jej nakonec učinilo nejrychlejším ze všech pěti zařízení. Voyager 1 se aktuálně nachází ve vzdálenosti 124 AU. od Slunce a nadále se od něj každoročně vzdaluje o 3,593 AU, přičemž se pohybuje stejným směrem jako Slunce. Za 40 722 projde zařízení ve vzdálenosti 1,7 světelných let od červeného trpaslíka AC+79 3888.
Pokud jde o Voyager 2, pak ztratil část nárůstu rychlosti přijatého od Saturnu během průletu kolem Uranu, ale poté tyto ztráty částečně kompenzoval v důsledku gravitačního manévru u Neptunu. Nyní se nachází ve vzdálenosti 102 AU. od Země a dále se každý rok vzdaluje o dalších 3 253 AU. Díky své větší rychlosti časem předběhne Pioneer 10 a stane se druhou kosmickou lodí nejvzdálenější od Slunce, ale nedokáže předstihnout Voyager 1. Za 40 000 let proletí Voyager 2 ve vzdálenosti 1,7 světelného roku od hvězda Ross 248 a za dalších 256 000 let se dostane do vzdálenosti 4,3 světelných let od Síria.
Mise Voyager byla mnohem ambicióznější než mise Pioneer. Není divu, že tentokrát vědci připravili zprávu pro případné mimozemšťany předem.
Na palubě každého z Voyagerů bylo uvnitř umístěno hliníkové pouzdro, které obsahovalo 30centimetrový pozlacený měděný plát. Spolu s deskou je v pouzdře přibalena fonografová kapsle a stylus pro přehrávání nahrávky a na pouzdru samotném je vyryto schéma znázorňující instalaci stylusu na záznamové ploše, rychlost přehrávání a způsob převodu video signály do obrazu. Kromě toho, stejně jako v případě Pionýrů, byly na povrchu pouzdra uvedeny galaktické souřadnice Slunce. Samotná deska obsahuje hudbu, zvuky Země, pozdravy v 50 jazycích a je zakódováno 116 obrázků. Protože ochránci morálky ani tentokrát nespali, nebyly ani na těchto fotografiích fotografie nahých lidí.
Nalevo je pouzdro samotné, napravo je v něm obsažená deska „Sounds of the Earth“. Existuje předpoklad, že v průběhu milionů let jej kosmický prach poškodí natolik, že z něj nebude možné vyčíst informace. Ale je to lepší než nedělat vůbec nic. 
A tady je návod NASA, jak rozluštit obrázek na pouzdru
Nové obzory
A konečně posledním zařízením, které do této doby dosáhlo 3. kosmické rychlosti, byla sonda Nové obzory, spuštěný v roce 2006 za účelem studia Pluta. Vzhledem k tomu, že jeho mise stále probíhá a korekce kurzu jsou možné, přesná trajektorie, po které zařízení opustí sluneční soustavu, a jeho konečná rychlost jsou stále neznámé. Je pouze jasné, že rychlost New Horizons bude vyšší než rychlost Pioneerů a nižší než rychlost Voyagerů - což znamená, že v seznamu nejvzdálenějších umělých objektů od Země bude trvat čestnou třetinu místo.
Z nějakého důvodu se tentokrát NASA rozhodla nezanechat žádné zprávy adresované mimozemským civilizacím. Na palubu zařízení se ale dostalo několik suvenýrů – dvě americké vlajky, dvě mince, dvě CD se jmény 434 738 lidí, kteří se zúčastnili kampaně „Pošli své jméno Plutu“, Poštovní známka, kus první soukromé vesmírné lodi SpaceShipOne a kapsle s částicí popela objevitele Pluta Clyde Tombaugh. Pokud v budoucnu nějací inteligentní jedinci zachytí zařízení, budou si pravděpodobně dlouho lámat hlavu nad účelem těchto objektů.
Schematické znázornění trajektorií všech pěti vozidel opouštějících sluneční soustavu
Ještě bych rád poznamenal jednu zajímavost - zatím možnosti pozemské techniky neumožňují dosažení 3. kosmické rychlosti při startu ze Země. Každé z těchto pěti zařízení získalo chybějící rychlost díky gravitačnímu manévru na Jupiteru, který může zvýšit rychlost až o 40 km/s.
Další objekty opouštějící sluneční soustavu
Na závěr této minirecenze je nutné zmínit, že kromě této „pětky“ existuje ještě jedna skupina objektů, které jsou předurčeny navždy opustit Sluneční soustavu. Hovoříme o posledních fázích nosných raket, které všechna tato zařízení vynesly do vesmíru. Protože se pohybovaly přibližně po stejných trajektoriích jako samotné lodě, předpokládá se, že po průletu blízko Jupiteru se tyto stupně zrychlily natolik, že stačily k dosažení 3. kosmické rychlosti. Jedinou výjimkou je poslední stupeň rakety, který vyslal do vesmíru Pioneer 11, který se měl podle výpočtů jednoduše dostat na heliocentrickou dráhu.
Lze si nevyhnutelně položit otázku – pokud v naší galaxii existují další inteligentní druhy, které jsou předurčeny k nalezení artefaktů zanechaných lidstvem, pak které z toho všeho budou nalezeny s větší mírou pravděpodobnosti? A na druhou stranu, pokud sami najdeme artefakty mimozemského původu, co to tedy bude – nějaká složitá a pokročilá technologie obsahující náznaky toho, kdo ji vytvořil, nebo prostě vesmírný odpad? A nemají potenciální mimozemšťané obdoby našich strážců morálky, kteří pro jiné inteligentní druhy rozhodují o tom, co lze považovat za obscénní a co by se nemělo vysílat do vesmíru?
Hmotnost přístroje byla 260 kg, včetně 30 kg vědeckých přístrojů; výška - 2,9 m, maximální příčný rozměr (průměr reflektoru vícesměrné antény) - 2,75 m.
Jako zdroj energie byly vybrány čtyři generátory radioizotopů plutonia-238 SNAP-19 (RIGs), vyrobené společností Teledyne Isotopes z palivových disků v laboratoři Los Alamos, s celkovým výkonem 155 W na začátku letu a 140 W do době, kdy dorazil k Jupiteru. K napájení systémů kosmických lodí bylo zapotřebí 100 W a pro vědecké vybavení - dalších 26 W. Přebytečná energie byla nabíjena do stříbrno-kadmiové baterie nebo vyzařována přes radiátor. Aby RIGy co nejméně zasahovaly do vědeckého zařízení, byly instalovány na koncích dvou tyčí, odsunutých 3 m od těla po oddělení kosmické lodi od nosiče. Na třetí tyči dlouhé 6,6 m byl umístěn snímač magnetometru.
Orientační a stabilizační systém zahrnoval hvězdný senzor Canopus a dva solární senzory jako měřicí nástroje. Ze šesti trysek se dvě dívaly dolů podél osy kosmické lodi, dvě nahoru a dvě – tečné k obvodu antény LGA. Na palubě nebyl žádný počítač. Palubní počítače v zásadě existovaly již v době vzniku kosmické lodi Pioneer 10, ale byly stále příliš velké a těžké. Absence počítače automaticky znamenala nutnost vydávat velké množství příkazů ze Země, většinou v reálném čase. Pokud samozřejmě uvažujeme rádiovou výměnu s Jupiterem jako takovou: 45 minut „tam“, 45 „zpět“.
Na kosmická loď Byla instalována parabolická anténa o průměru 2,74 metru a hloubce 46 cm.
Utěsněnou komorou přístroje byl šestiúhelník hluboký 36 cm, jehož každá strana byla 71 cm dlouhá. Na každé straně byl připojen modul určený pro konkrétní vědecký experiment.
Také nainstalováno:
Anténa s vysokým ziskem;
- anténa se středním ziskem;
- všesměrová anténa;
Radiový systém kosmické lodi zahrnoval kromě tří zmíněných antén dva 8W vysílače využívající elektronky s postupnou vlnou s frekvencí 2292 MHz (pásmo S) a dva přijímače na frekvenci 2110 MHz. Jakýkoli vysílač lze připojit k anténě HGA nebo páru MGA/LGA. Palubní digitální telemetrická jednotka mohla připravovat data ve 13 různých formátech (se schopností identifikovat a opravovat špatné bity) pro reset při rychlostech od 16 do 2048 bps. Nejvyšší rychlost byla určena pro počáteční fázi letu při příjmu na 26metrovou anténu; příjem z Jupiteru již probíhal na 64metrové anténě rychlostí 1024 bps. Pro dočasné uložení informací na palubě bylo použito paměťové zařízení s kapacitou 49152 bitů.
Přes příkazovou rádiovou linku rychlostí 1 bit/s bylo možné přenést 222 různých příkazů – od 149 pro ovládání systémů kosmických lodí a 73 pro ovládání vědeckých zařízení. Dva dekodéry a jednotka distribuce příkazů určovaly platnost každého příkazu a jeho příjemce. Protože příkaz sestával z 22 bitů, jeho přijetí na palubu trvalo 22 sekund. Zařízení proto mělo také programovou paměť pro pět příkazů, které bylo možné spouštět jeden po druhém v určených časových intervalech. Aby byla zajištěna stanovená doba provozu kosmické lodi - 21 měsíců, vývojáři desku co nejvíce zjednodušili na úkor komplikovanosti pozemní části. Hlavní komponenty byly duplikovány, zbytek se dal na palubu pouze v případě, že měli zkušenosti s používáním ve vesmíru.
15. února 1973 ve vzdálenosti 3,7 AU. ze Slunce se Pioneer 10 vynořil z pásu asteroidů neporušený a přiblížil se k Jupiteru.
V gravitačním poli plynného obra stanice získala rychlost dostatečnou k opuštění Sluneční soustavy. V důsledku toho Pioneer 10 překročil v únoru 1976 dráhu Saturnu, 11. července 1979 dráhu Uranu a 13. června 1983 dráhu Neptunu ve 30,28 AU. od Slunce, stále s rychlostí 13,66 km/s. Během následujících 20 let plavidlo urazilo dalších 50 AU a pokračovalo v měření kosmického záření a slunečního větru v oblasti, která je nyní známá jako Kuiperův pás.
Byly prováděny různé experimenty, dokud zařízení selhalo a dokud byl výkon zařízení dostatečný. V roce 1989 byl vyvinut plán na úsporu energie na Pioneer 10, podle kterého přístroje pro vědecké experimenty fungovaly podle určitého programu – byly buď vypnuty, nebo restartovány.
Detektor asteroidů a meteoritů přestal fungovat v roce 1973, následoval héliový vektorový magnetometr v listopadu 1975 a infračervený radiometr v lednu 1974. Detektor meteoritů byl vypnut v říjnu 1980 kvůli selhání senzoru nízké teploty. Sluneční senzory se staly nepoužitelnými v květnu 1986. Fotopolarimetr byl vypnut v říjnu 1993, aby se šetřila energie. Přijímač radioaktivních částic a analyzátor plazmatu byly vypnuty v listopadu 1993 a září 1995 ze stejného důvodu.
V lednu 1996 byl zbývající výkon rozdělen mezi detektor nabitých částic (CPI), korpuskulární dalekohled (CRT), Geiger Tube Telescope (GTT) (při startu byl výkon generátorů 155 W a nyní se snížil na 65 W) a ultrafialovým fotometrem.
V srpnu 2000 stále přenášela data pouze GTT. Pravda, teleskop byl následně vypnut, aby se ušetřila energie na zapínání motorů systému řízení polohy při nadcházející korekci trajektorie.
Již dříve bylo oznámeno, že úprava byla úspěšná, ale nedávno vyšlo najevo, že sonda vyslaný příkaz neprovedla.
Poté, co letěl dostatečně daleko za oběžnou dráhu Pluta, začal pociťovat sílu neznámého původu, která způsobila velmi slabé brzdění. Tento jev se nazýval „Pionýrský efekt“. Bylo učiněno mnoho předpokladů, včetně dosud neznámých vlivů setrvačnosti nebo dokonce času. Někteří lidé jednoduše mluví o systematické chybě měření.
průzkum Jupiteru
V roce 1973 a 1974 prošly Pioneer 10 a Pioneer 11 kolem Jupiteru ve vzdálenosti (od mraků) 132 tisíc km, respektive 43 tisíc km. V roce 1973 Pioneer 10 poprvé překročil pás asteroidů, prozkoumal dva asteroidy a objevil prachový pás blíže k Jupiteru. V prosinci 1973 zařízení proletělo ve vzdálenosti 132 tisíc km od mraků Jupiteru. Byly získány údaje o složení atmosféry Jupiteru, byla objasněna hmotnost planety, změřeno její magnetické pole a také bylo zjištěno, že celkový tepelný tok z Jupiteru je 2,5krát vyšší než energie přijatá planetou ze Slunce. .
Kromě Velké rudé skvrny, jejíž rozměry přesahují průměr naší planety, byla objevena bílá skvrna o průměru více než 10 tisíc km. Infračervený radiometr ukázal, že teplota vnější oblačnosti byla 133 K (-140 C). Bylo také zjištěno, že Jupiter vyzařuje 1,6krát více tepla, než přijímá od Slunce.
Gravitace Jupiteru značně změnila dráhu letu zařízení. Pioneer 10 se začal tangenciálně pohybovat k oběžné dráze Jupiteru a vzdaloval se od Země téměř přímočaře. Zajímavé je, že mimo oběžnou dráhu Saturnu byl objeven oblak Jupiterovy magnetosféry.
Pioneer 10 také umožnil objasnit hustotu 4 největších satelitů Jupiteru.
Zařízení přeneslo několik stovek snímků (nízké rozlišení) planety a Galileových satelitů.
Pioneer 10 detekoval intenzivní záření vycházející z Jupiteru a obrovské magnetické pole, což naznačuje přítomnost vodivé tekutiny v nitru planety.
Rádiová měření ukázala výšku ionosféry družice Io od 50 do 100 km nad povrchem. Nikdo nečekal, že ho uvidí ve výšce 900 km nad Io. Rozdíly mezi hodnotami Pioneer a Galileo naznačují, že atmosféra a ionosféra Io se mění v reakci na vulkanickou aktivitu Io. Zdá se, že gravitační pole Io umožňuje neviditelnému plynu vyvrženému ze sopek dosáhnout extrémních výšek ve srovnání s nízkými výškami dosahovanými prachem a jinými sopečnými emisemi, které odrážejí sluneční světlo a může být vidět na fotografiích.
Pioneer 10 a Pioneer 11 vyfotografovaly Ganymede zblízka a odhalily přetrvávající tmavé a světle zelené útvary. Nárůst koncentrace částic asteroidů byl zaznamenán pouze jednou - během týdne kolem 2,7 AU. ze Slunce a v průměru se ukázalo, že jejich počet je mnohem menší, než se očekávalo: pokud v březnu až červnu zasáhlo senzory kosmické lodi 41 prachových částic, pak v červnu až říjnu 1972 - 42. Pioneer 10 dokázal, že pás asteroidů nepředstavuje praktické nebezpečí; ale objevil prachový pás mnohem blíže Jupiteru. 6. listopadu začaly experimentální průzkumy Jupiteru fotopolarimetrem ze vzdálenosti 25 milionů km a 8. listopadu stanice překročila oběžnou dráhu Sinope, nejvzdálenějšího satelitu planety. Začalo 60denní období letu, během kterého bylo na palubě předáno asi 16 000 příkazů. 26. listopadu zařízení překonalo rázovou vlnu na hranici Jupiterovy magnetosféry (rychlost slunečního větru se snížila na polovinu, energie částic vyskočila 10krát) a 27. listopadu prošlo magnetopauzou. 29. listopadu minula všechny vnější satelity a vstoupila do vnitřní oblasti soustavy Jupiter.
Pravidelné průzkumy Jupiteru začaly 26. listopadu. Speciální pozemní systém převedl jednotlivé skeny fotopolarimetru IPP získané při rotaci zařízení na sérii snímků planety. Přicházely ve dvou barevných škálách – modré a červené, z nichž byl nejprve uměle syntetizován „zelený“ rámeček a poté barevná fotografie. Snímky pořízené během dne před průletem a den po něm byly podrobnější než snímky dostupné ze pozemských dalekohledů. Celkem bylo z tabule pořízeno více než 500 obrázků. Aby bylo zařízení během letu chráněno před prováděním náhodných příkazů způsobených radiací v blízkosti Jupiteru, byl na palubu každých pár minut odeslán „léčivý“ balíček; navíc speciální povelová sekvence v případě poruchy okamžitě obnovila činnost fotopolarimetru. Taková narušení začala ve vzdálenosti 9 poloměrů planety a došlo k nim 10krát; několik blízkých záběrů Jupitera a jediný plánovaný záběr Io byly ztraceny. Bez této závady mohly být sopky Io objeveny o 7 let dříve!
Pioneer 10 pořídil poslední fotografii Jupiteru při přiblížení ze vzdálenosti 203 000 km a první při odletu - ve vzdálenosti 504 000 km. Stanice také zobrazovala Evropu a Ganymede, i když v nízkém rozlišení. Během rádiového zákrytu Io bylo zjištěno, že tento měsíc má slabou atmosféru až 115 km vysokou a ionosféru rozprostírající se přes 700 km a podél oběžné dráhy Io je oblak vodíku. Zařízení provedlo první přímá měření magnetické pole Jupiter, charakteristiky nabitých částic, sestavil tepelnou mapu planety a určil složení horní atmosféry. Planeta se ukázala být o něco těžší, než udávaly astronomické výpočty, přibližně hmotnost pozemského Měsíce, a Pioneer 10 dorazil k cíli o minutu dříve, než byl odhadovaný čas. 4. prosince 1973 v 02:25 UTC stanice prolétla ve výšce 132 252 km nad hranicí oblaku Jupiteru fantastickou rychlostí 36,7 km/s. Výška letu byla zvolena pro účely rekognoskace radiační situace.
Bylo provedeno 15 experimentů ke studiu meziplanetárních a planetárních magnetických polí, parametrů slunečního větru, kosmického záření, přechodové oblasti heliosféry, oblasti neutrálního [neionizovaného] vodíku, rozložení hmot, velikostí, toků a rychlostí prachových částic, polární světla a rádiové emise z Jupiteru, atmosféry planety a jejích satelitů, zejména Io. Bylo pořízeno mnoho fotografií Jupiteru a jeho měsíců.
