Aprobadas en febrero de 1969, la Pioneer 11 y su sonda gemela, la Pioneer 10 , fueron las primeras en diseñarse para explorar el Sistema Solar exterior . Tras múltiples propuestas a lo largo de la década de 1960, los primeros objetivos de la misión se definieron como:
Investigar la naturaleza del cinturón de asteroides desde el punto de vista científico y evaluar el posible peligro que supone el cinturón para las misiones a los planetas exteriores.
La planificación posterior de un encuentro con Saturno añadió muchos más objetivos:
Mapee el campo magnético de Saturno y determine su intensidad, dirección y estructura.
Determinar cuántos electrones y protones de diversas energías se distribuyen a lo largo de la trayectoria de la nave espacial a través del sistema de Saturno.
Mapee la interacción del sistema de Saturno con el viento solar .
Mide la temperatura de la atmósfera de Saturno y la de Titán, el satélite más grande de Saturno.
Determinar la estructura de la atmósfera superior de Saturno, donde se espera que las moléculas se carguen eléctricamente y formen una ionosfera.
Obtenga imágenes de spin-scan del sistema saturnino en dos colores durante la secuencia de encuentro y mediciones de polarimetría del planeta.
Sondee el sistema de anillos y la atmósfera de Saturno con ocultación de radio en banda S.
Determinar con mayor precisión las masas de Saturno y sus satélites más grandes mediante observaciones precisas de los efectos de sus campos gravitacionales en el movimiento de la nave espacial.
Como precursor de la misión Mariner Júpiter/Saturno , verificar el entorno del plano del anillo para descubrir dónde puede ser cruzado de forma segura por la nave espacial Mariner sin sufrir daños graves. [2]
Pioneer 11 durante la instalación de su cubierta protectora
Diseño de naves espaciales
El bus del Pioneer 11 mide 36 centímetros de profundidad y seis paneles de 76 centímetros de largo que forman la estructura hexagonal. El bus alberga el propulsor para controlar la orientación de la sonda y ocho de los doce instrumentos científicos. La nave espacial tiene una masa de 259 kilogramos. [6]
Control de actitud y propulsión
La orientación de la nave espacial se mantuvo con seis propulsores monopropulsados de hidracina de 4,5 N [7] : el par uno mantiene una velocidad de giro constante de 4,8 rpm , el par dos controla el empuje hacia adelante, el par tres controla la actitud. La información para la orientación se proporciona realizando maniobras de escaneo cónico para rastrear la Tierra en su órbita, [8] un sensor estelar capaz de hacer referencia a Canopus y dos sensores solares . [9]
Comunicaciones
La sonda espacial incluye un sistema redundante de transceptores , uno conectado a la antena de alta ganancia , el otro a una antena omnidireccional y una antena de ganancia media. Cada transceptor tiene 8 vatios 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 la Red de Espacio Profundo rastreando la señal. Antes de transmitir datos, la sonda utiliza un codificador convolucional para permitir la corrección de errores en los datos recibidos en la Tierra. [10]
Fuerza
SNAP-19 RTG en una réplica Pioneer 10/11
La Pioneer 11 utiliza cuatro generadores termoeléctricos de radioisótopos SNAP-19 (RTG) ( ver diagrama ). Están ubicados en dos vigas de tres varillas, cada una de 3 metros (9 pies 10 pulgadas) de largo y separadas 120 grados. Se esperaba que esta fuera una distancia segura de los sensibles experimentos científicos que se llevaban a bordo. Combinados, los RTG proporcionaron 155 vatios en el lanzamiento y se redujeron a 140 W en tránsito a Júpiter. La nave espacial requiere 100 W para alimentar todos los sistemas. [11]
Computadora
Gran parte de los cálculos de la misión se realizaron en la Tierra y se transmitieron a la sonda, donde esta puede retener en la memoria hasta cinco comandos de los 222 posibles que pueden introducir los controladores de tierra. 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. A continuación, se utiliza la unidad de telemetría digital para preparar los datos recopilados en uno de los trece formatos posibles antes de transmitirlos de vuelta a la Tierra. [12]
Instrumentos científicos
El Pioneer 11 tiene un instrumento adicional más que el Pioneer 10 , un magnetómetro de compuerta de flujo. [13]
El Pioneer 11 fue lanzado en una trayectoria dirigida directamente a Júpiter sin ninguna asistencia gravitacional previa. [27] En mayo de 1974, el Pioneer fue reorientado para volar más allá de Júpiter en una trayectoria norte-sur, lo que permitió un sobrevuelo de Saturno en 1979. La maniobra utilizó 17 libras (7,7 kilogramos) de propulsor, duró 42 minutos y 36 segundos y aumentó la velocidad del Pioneer 11 en 230 km/h. [28] También realizó dos correcciones a mitad de curso, el 11 de abril de 1973 y el 7 de noviembre de 1974. [1]
Mapa de la NASA que muestra las trayectorias de las naves espaciales Pioneer 10 , Pioneer 11 , Voyager 1 y Voyager 2 .
Animación de la trayectoria del Pioneer 11 desde el 6 de abril de 1973 hasta el 31 de diciembre de 1980 Pionero 11 ·Tierra ·Júpiter ·Saturno
Animación de la trayectoria de la Pioneer 11 alrededor de Júpiter desde el 30 de noviembre de 1974 hasta el 5 de diciembre de 1974 Pionero 11 ·Júpiter · Yo ·Europa ·Ganimedes ·Calisto
Animación de la Pioneer 11 alrededor de Saturno Pionero 11 · Saturno · Epimeteo · Jano · Mimas · Encélado
Encuentro con Júpiter
La sonda Pioneer 11 sobrevoló Júpiter en noviembre y diciembre de 1974. Durante su aproximación más cercana, el 2 de diciembre, pasó a 42.828 kilómetros (26.612 mi) por encima de las cimas de las nubes. La sonda obtuvo imágenes detalladas de la Gran Mancha Roja , transmitió las primeras imágenes de las inmensas regiones polares y determinó la masa de la luna de Júpiter , Calisto . Utilizando la atracción gravitatoria de Júpiter, se utilizó una asistencia gravitatoria para alterar la trayectoria de la sonda hacia Saturno y ganar velocidad. El 16 de abril de 1975, tras el encuentro con Júpiter, se apagó el detector de micrometeoroides. [1]
Medios relacionados con el encuentro de la sonda Pioneer 11 con Júpiter en Wikimedia Commons
Encuentro con Saturno
La Pioneer 11 pasó por Saturno el 1 de septiembre de 1979, a una distancia de 21.000 km (13.000 millas) de las cimas de las nubes de Saturno. [29]
En ese momento, la Voyager 1 y la Voyager 2 ya habían pasado por Júpiter y se dirigían a Saturno, por lo que se decidió que la Pioneer 11 pasaría por el plano de los anillos de Saturno en la misma posición que tendría que atravesar más tarde la Voyager 2 para llegar a Urano y Neptuno . Si había partículas débiles en los anillos capaces de dañar una sonda en esa zona, los planificadores de la misión pensaron que era mejor saberlo a través de la Pioneer. [29] Por lo tanto, la Pioneer 11 estaba actuando como una "pionera" en el verdadero sentido de la palabra; si se detectaba algún peligro, la Voyager 2 podría ser redirigida más lejos de los anillos, pero perdería la oportunidad de visitar a los gigantes de hielo en el proceso.
La Pioneer 11 fotografió (y casi chocó) con una de las lunas pequeñas de Saturno, pasando a una distancia de no más de 4000 kilómetros (2500 mi). El objeto fue identificado provisionalmente como Epimeteo , una luna descubierta el día anterior a partir de las imágenes de la Pioneer , y sospechada a partir de observaciones anteriores con telescopios terrestres. Después de los sobrevuelos de la Voyager , se supo que hay dos lunas de tamaño similar (Epimeteo y Jano ) en la misma órbita, por lo que existe cierta incertidumbre sobre cuál fue el objeto del casi choque de la Pioneer. La Pioneer 11 se encontró con Jano el 1 de septiembre de 1979, a las 14:52 UTC , a una distancia de 2500 km (1600 mi). A las 16:20 UTC del mismo día, la Pioneer 11 se encontró con Mimas a una distancia de 103 000 km (64 000 mi).
Además de Epimeteo, los instrumentos localizaron otra pequeña luna no descubierta anteriormente y un anillo adicional, cartografiaron la magnetosfera y el campo magnético de Saturno y descubrieron que su luna del tamaño de un planeta, Titán , es demasiado fría para la vida. Pasando por debajo del plano de los anillos, la sonda envió imágenes de los anillos de Saturno. Los anillos, que normalmente parecen brillantes cuando se observan desde la Tierra, aparecieron oscuros en las imágenes de la Pioneer, y los espacios oscuros en los anillos vistos desde la Tierra aparecieron como anillos brillantes.
Imagen de Saturno tomada por la sonda Pioneer 11 el 26 de agosto de 1979
Imagen de Saturno tomada por la sonda Pioneer 11 el 1 de septiembre de 1979
Imagen de Saturno tomada por la sonda Pioneer 11 el 1 de septiembre de 1979
Imagen saliente de Saturno tomada por la sonda Pioneer 11 el 3 de septiembre de 1979
Imagen de la luna Titán de Saturno tomada por la sonda Pioneer 11
Medios relacionados con el encuentro de la sonda Pioneer 11 con Saturno en Wikimedia Commons
Misión interestelar
El 25 de febrero de 1990, la Pioneer 11 se convirtió en el cuarto objeto creado por el hombre en pasar más allá de la órbita de los planetas. [30]
En 1995, la Pioneer 11 ya no podía alimentar ninguno de sus detectores, por lo que se tomó la decisión de apagarla. [31] El 29 de septiembre de 1995, el Centro de Investigación Ames de la NASA , responsable de la gestión del proyecto, emitió un comunicado de prensa que comenzaba: "Después de casi 22 años de exploración hasta los confines más lejanos del Sistema Solar, una de las misiones espaciales más duraderas y productivas de la historia llegará a su fin". Indicó que la NASA utilizaría sus antenas de la Red de Espacio Profundo para escuchar "una o dos veces al mes" la señal de la nave espacial, hasta "algún momento a fines de 1996" cuando "su transmisor se silenciará por completo". El administrador de la NASA, Daniel Goldin, caracterizó a la Pioneer 11 como "la pequeña nave espacial que pudo, un venerable explorador que nos ha enseñado mucho sobre el Sistema Solar y, al final, sobre nuestro propio impulso innato de aprender. La Pioneer 11 es de lo que se trata la NASA: exploración más allá de la frontera". [32] Además de anunciar el fin de las operaciones, el despacho proporcionó una lista histórica de los logros de la misión Pioneer 11 .
La NASA interrumpió el contacto rutinario con la nave espacial el 30 de septiembre de 1995, pero continuó haciendo contacto durante aproximadamente dos horas cada dos a cuatro semanas. [31] Los científicos recibieron unos minutos de buenos datos de ingeniería el 24 de noviembre de 1995, pero luego perdieron el contacto final una vez que la Tierra salió del campo de visión de la antena de la nave espacial. [1] [33]
Cronología
Velocidad y distancia del sol de los Pioneer 10 y 11Posiciones heliocéntricas de las cinco sondas interestelares (cuadrados) y otros cuerpos (círculos) hasta 2020, con fechas de lanzamiento y sobrevuelo. Los marcadores indican las posiciones el 1 de enero de cada año, y cada quinto año está etiquetado. El gráfico 1 se ve desde el polo norte de la eclíptica , a escala. Los gráficos 2 a 4 son proyecciones de tercer ángulo a una escala del 20%. En el archivo SVG, pase el cursor sobre una trayectoria u órbita para resaltarla y sus lanzamientos y sobrevuelos asociados.
Estado actual
Debido a las limitaciones de potencia y la gran distancia hasta la sonda, el último contacto de rutina con la nave espacial fue el 30 de septiembre de 1995, y los últimos datos de ingeniería buenos se recibieron el 24 de noviembre de 1995. [3] [1]
Al 24 de junio de 2024, se estima que Pioneer 11 se encuentra a 113,121 UA (16,9227 mil millones de km; 10,5153 mil millones de mi) de la Tierra y a 114,089 UA (17,0675 mil millones de km; 10,6052 mil millones de mi) del Sol. Viajaba a 11,155 km/s (40,160 km/h; 24,950 mph) con respecto al Sol y viajaba hacia afuera a aproximadamente 2,35 UA por año. [36] [37] La nave espacial se dirige en dirección a la constelación de Scutum cerca de la posición actual (junio de 2024) RA 18h 54m dec -8° 46' ( J2000.0 ), cerca de Messier 26 . En 928.000 años, pasará a 0,25 parsecs (0,82 años luz ) de la enana K TYC 992-192-1 [38] y pasará cerca de la estrella Lambda Aquilae en unos cuatro millones de años. [39]
La Pioneer 11 ha sido superada por las dos sondas Voyager lanzadas en 1977. La Voyager 1 se ha convertido en el objeto más distante construido por humanos y seguirá siéndolo en el futuro previsible, ya que ninguna sonda lanzada desde la Voyager tiene la velocidad para superarla. [40]
Anomalía pionera
El análisis de los datos de seguimiento de radio de las naves espaciales Pioneer 10 y 11 a distancias entre 20 y 70 UA del Sol había indicado consistentemente la presencia de una pequeña pero anómala deriva de frecuencia Doppler . La deriva puede interpretarse como debida a una aceleración constante de (8,74 ± 1,33) × 10 −10 m/s2 dirigida hacia el Sol. Aunque se sospechaba que existía un origen sistemático para el efecto, no se encontró ninguno. Como resultado, ha habido un interés sostenido en la naturaleza de esta denominada " anomalía Pioneer ". [41] El análisis extendido de los datos de la misión por Slava Turyshev y colegas determinó que la fuente de la anomalía era la radiación térmica asimétrica y la fuerza de retroceso térmico resultante que actúa sobre la cara de las Pioneer alejadas del Sol. [42] [43]
Placa pionera
Placa pionera
Tanto la Pioneer 10 como la 11 llevan una placa de aluminio anodizado dorado para el caso de que formas de vida inteligentes de otros sistemas planetarios encuentren alguna vez alguna de las naves espaciales. Las placas muestran las figuras desnudas de un hombre y una mujer junto con varios símbolos diseñados para brindar información sobre el origen de la nave espacial. [44]
Conmemoración
En 1991, la Pioneer 11 fue homenajeada en uno de los 10 sellos del Servicio Postal de los Estados Unidos que conmemoraban las naves espaciales no tripuladas que exploraron cada uno de los entonces nueve planetas y la Luna. La Pioneer 11 fue la nave espacial que apareció junto a Júpiter. Plutón figuraba como "Aún no explorado". [45]
Galería
Pioneer 11 y anillos de Saturno el 1 de septiembre de 1979 (concepto artístico)
El vuelo de la Pioneer 11 sobre Saturno (concepto artístico)
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Enlaces externos
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Perfil de la Pioneer 11 según el programa Solar System Exploration de la NASA
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