Pioneer 1

První kosmická sonda vypuštěná nově vzniklou organizací NASA. Patří do úvodní série programu Pioneer, který si kladl za cíl vytvoření umělé družice Měsíce a televizní snímkování jeho povrchu. Vinou špatného navedení nosné rakety, nedosáhla sonda únikové rychlosti a po dosažení vrcholu dráhy v rekordní vzdálenosti 113854 km se po balistické trajektorii vrátila zpět k Zemi. Během letu byla přesto vykonána hodnotná měření kosmického prostoru mezi Zemí a Měsícem.

Konstrukce

Sondu vyrobila společnost TRW. Provozovatelem byla organizace NASA.

Těleso sondy tvořila nízká střední válcová část o průměru 0.74 m, zakončená na obou stranách komolým kuželem. Celková výška tělesa sondy včetně kuželových prodloužení obnášela 0.76 m. V ose byl umístěn raketový motor o hmotnosti 11 kg na tuhé pohonné látky ústící přes vrchol spodního kužele. Plášť motoru tvořil zároveň hlavní nosný prvek sondy. Na horní kuželové podstavě se nacházelo osm raketových motorků na TPL o nízkém tahu uspořádaných do kruhu určených k úpravě rychlosti, které se po použití mohly odhodit. Z horní podstavy vystupovala rovněž magnetická dipólová anténa. Plášť sondy byl zhotoven z laminátu. Hmotnost sondy po odhození korekčních motorků byla 34.2 kg, po dohoření brzdícího motoru se měla snížit na 23.2 kg.

Systém zásobování elektrickou energií používal NiCd baterie určené pro iniciaci zážehu raketových motorů, Ag články pro napájení televizní aparatury a Hg baterie zásobující zbývající okruhy.
Telemetrie byla vysílána přes elektrickou dipólovou anténu na frekvenci 108.06 MHz s výkonem 300 mW. Vysílání sloužilo zároveň pro dopplerovská měření rychlosti. Televizní vysílání se uskutečňovalo přes magnetickou dipólovou anténu s výkonem 50 W. Pozemní povely byly přijímány elektrickou dipólovou anténou na frekvenci 115 MHz.

Sonda používala stabilizaci rotací 1.8 obr./s s osou rotace přibližně kolmo ke geomagnetickému poledníku roviny dráhy.

Plánovaná životnost vycházející z použití chemických zdrojů energie byla asi jeden týden.

Vědecké vybavení

Vědecká měření měla být součástí výzkumů v ámci Mezinárodního geofyzikálního roku IGY [=International Geophysical Year].

Přístrojové vybavení o hmotnosti 17.8 kg tvořily tyto přístroje:

• obrazový skanující infračervený televizní systém pro sledování měsíčního povrchu s rozlišením 1 mrad;
• ionizační komora měřící kosmické záření;
• sestava membránového mikrofonu pro registraci dopadu mikrometeoritů;
• cívkový magnetometr měřící magnetické pole;
• teplotně závislý rezistor sloužící k monitorování poměrů uvnitř sondy.

Průběh letu

Start sondy se uskutečnil 1958-10-11 v 08:42:00 UT ze základny na Cape Canaveral - rampa LC-17A - pomocí nosné rakety Thor-Able. Chybou v naprogramování činnosti posledního stupně, která způsobila malou směrovou odchylku (3.5°) a odchylku v rychlosti, nedosáhlo těleso rychlosti potřebné k dosažení Měsíce. Výsledkem byla balistická dráha s vrcholem ve výšce 113854 km, kterého dosáhla kolem 13:00 místního času.

Vysílání v reálném čase bylo přijímáno po 75% doby letu, ale využití této doby pro jednotlivé experimenty se lišilo. Kromě prvních hodin letu byl rádiový signál v uspokojivé kvalitě, poměr úrovně signálu k šumu byl dobrý.

Vysílání sondy bylo ukončeno 1958-10-13 v 03:46 UT po 43 hodinách letu, když Pioneer 1 vstoupil do zemské atmosféry nad jižním Tichým oceánem. Během letu bylo získáno jisté množství využitelných vědeckých informací, mj. měření tvaru a rozměrů radiačních pásů kolem Země, mapování celkového ionizačního záření a první měření hustoty mikrometeoritů a meziplanetárního magnetického pole.

Experimenty a výsledky

Ionizační komora

Ionizační komora byla určena k měření radiace o vysokých energiích v prostoru kolem Země. Tvořila ji válcová nádoba s hliníkovými stěnami o objemu 43 cm³ naplněná spektroskopicky čistým argonem. Byla umístěna uvnitř válcové stěny objektu. Minimální plošná hustota, kterou musela částice projít dříve než dosáhla citlivé oblasti v komoře byla 0.45 g/cm², maximální 20 g/cm². Vznikající proud v komoře byl zesilován stejnosměrným zesilovačem a měření bylo omezeno rozsahem 0.5 Roentgen/h až 1x10⁷ Roentgen/h. Cyklus měření zahrnoval 180 s registrace výstupu z komory následovaný 20 s napěťové kalibrace. Komora mohla zaznamenávat primární kosmické paprsky a také sekundární mezony, protony, částice beta a paprsky gama, které mohly být výsledkem interakce primárních částic se stěnami komory a s materiálem obklopujícím ionizační komoru. Sekundární záření mohlo zvýšit úroveň ionizace až padesátkrát. Stěnou komory mohly proniknout elektrony o energii vyšší než 1 MeV, částice alfa nad 5 MeV a alfa částice nad 200 MeV. Bylo zjištěno, že ionizační komora byla netěsná a tlak uvnitř během letu byl 0.158 MPa. Vlivem všech těchto závad byla standardní odchylka měření pro některá data kolem 50%. Většina údajů byla odvysílána 1958-10-11 v době od 10:00 až 18:00 UT a 1958-10-12 mezi 08:00 UT a 21:00 UT.

Jednoosý cívkový magnetometr

Magnetometr o hmotnosti 0.44 kg byl určen k měření magnetického pole v prostoru mezi Zemí a Měsícem a pátrání po magnetickém poli Měsíce. Kvůli chybné funkci nosné rakety byl použit ke studiu geomagnetického pole podél dráhy letu. Jednoduchý magnetometr sloužil k měření složek magnetického pole kolmo na osu rotace. Signál byl digitalizován na 52 vzorků/s. Rozsah magnetometru byl 0.6x10^-3 mT až 1.2x10^-3 mT. Žádná data nebyla získána v období od 09:45 UT do 11:06 UT a mezi 15:43 UT a 17:19 UT, když se sonda nacházela ve vzdálenosti 3.7 až 7.0, resp. 12.3 až 14.8 zemského poloměru.

Mikrometeority

Sestava detektoru mikrometeoritů v provedení membránového mikrofonu umožňovala rozlišit dopadovou energii ve dvou úrovních a byla určena ke stanovení hustoty mikrometeoritů v kosmickém prostoru. Plocha vnější membrány byla stanovena s ohledem na celkový povrch kosmické sondy. Vlivem toho, že Pioneer 1 nedosáhl plánované dráhy, bylo měření značně omezené krátkou dobou, než sonda zanikla v zemské atmosféře.

Měsíční TV kamera

Přístroj o hmotnosti 3.7 kg byl určen ke snímkování měsíčního povrchu s rozlišením 1 mrad z oběžné dráhy v infračervené oblasti. Televizní systém zůstal nevyužit, protože sonda nedosáhla oblasti Měsíce.

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 1
Poslední: 2012-05-21 19:42:49

Verze pro tisk