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Pionero 11

Pioneer 11 (también conocida como Pioneer G ) es una sonda espacial robótica de la NASA lanzada el 5 de abril de 1973 para estudiar el cinturón de asteroides , el entorno alrededor de Júpiter y Saturno , el viento solar y los rayos cósmicos . [2] Fue la primera sonda en encontrarse con Saturno , la segunda en volar a través del cinturón de asteroides y la segunda en volar por Júpiter . Posteriormente, Pioneer 11 se convirtió en el segundo de cinco objetos artificiales en alcanzar una velocidad de escape que le permitió abandonar el Sistema Solar . Debido a limitaciones de energía y la gran distancia a la sonda, el último contacto de rutina con la nave espacial fue el 30 de septiembre de 1995, y los últimos buenos datos de ingeniería se recibieron el 24 de noviembre de 1995. [3]

Antecedentes de la misión

Historia

Aprobada en febrero de 1969, la Pioneer 11 y su sonda gemela, Pioneer 10 , fueron las primeras diseñadas para explorar el Sistema Solar exterior . Cediendo a múltiples propuestas a lo largo de la década de 1960, los primeros objetivos de la misión se definieron como:

La planificación posterior de un encuentro con Saturno añadió muchos más objetivos:

Pioneer 11 fue construido por TRW y gestionado como parte del programa Pioneer por el Centro de Investigación Ames de la NASA . [3] Una unidad de respaldo, Pioneer H , se exhibe actualmente en la exhibición "Hitos del vuelo" en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington, DC [4] Muchos elementos de la misión resultaron ser críticos en la planificación del Programa Voyager . [5]

Diseño de naves espaciales

El autobús Pioneer 11 mide 36 centímetros (14 pulgadas) de profundidad y con 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 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 monopropulsores 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 mediante la realización de 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 omniantena y a 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 del 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 de Pioneer 10/11
Pioneer 11 utiliza cuatro generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) SNAP-19 ( ver diagrama ). Están colocados sobre dos vigas de tres varillas, cada una de 3 metros (9 pies y 10 pulgadas) de largo y con una separación de 120 grados. Se esperaba que estuviera a una distancia segura de los delicados experimentos científicos que se llevaban a cabo a bordo. Combinados, los RTG proporcionaron 155 vatios en el lanzamiento y decayeron a 140 W en tránsito hacia Júpiter. La nave espacial requiere 100 W para alimentar todos los sistemas. [11]

Computadora

Gran parte de los cálculos para la misión se realizaron en la Tierra y se transmitieron a la sonda, donde es capaz de retener en la memoria hasta cinco comandos de las 222 posibles entradas de los controladores terrestres. La nave espacial incluye dos decodificadores de comando y una unidad de distribución de comando, 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. Luego, 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. [12]

Instrumentos cientificos

Pioneer 11 tiene un instrumento adicional más que Pioneer 10 , un magnetómetro de puerta de flujo. [13]

Perfil de la misión

Lanzamiento del Pioneer 11 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 36A
Lanzamiento del Pioneer 11 desde el Complejo de Lanzamiento 36A .

Lanzamiento y trayectoria

La sonda Pioneer 11 fue lanzada el 6 de abril de 1973, a las 02:11:00 UTC, por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 36A en Cabo Cañaveral , Florida, a bordo de un vehículo de lanzamiento Atlas-Centaur , con un Star-37E. Módulo de propulsión. Su sonda gemela, Pioneer 10 , fue lanzada el 3 de marzo de 1972.

Pioneer 11 fue lanzado en una trayectoria dirigida directamente a Júpiter sin asistencia gravitacional previa. [27] En mayo de 1974, 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 el Pioneer. 11 velocidad de 230 km/h. [28] También hizo dos correcciones a mitad de camino, el 11 de abril de 1973 y el 7 de noviembre de 1974. [1]

Encuentro con Júpiter

Pioneer 11 sobrevoló Júpiter en noviembre y diciembre de 1974. Durante su máxima aproximación, el 2 de diciembre, pasó a 42.828 kilómetros (26.612 millas) 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 Calisto, la luna de Júpiter . Utilizando la atracción gravitacional 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 micrometeoritos. [1]

Medios relacionados con el encuentro de Pioneer 11 con Júpiter en Wikimedia Commons

Encuentro con Saturno

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.

En ese momento, la Voyager 1 y la Voyager 2 ya habían pasado por Júpiter y también estaban en camino a Saturno, por lo que se decidió apuntar a la Pioneer 11 para que pasara a través del plano de los anillos de Saturno en la misma posición en la que lo harían las próximas sondas Voyager. Úselo para probar la ruta antes de que llegaran las Voyager. Si había partículas de anillo débiles que podrían dañar una sonda en esa área, los planificadores de la misión consideraron que era mejor informarse a través de Pioneer. Así, Pioneer 11 actuaba como un "pionero" en el verdadero sentido de la palabra; Si se detectara peligro, las sondas Voyager podrían desviarse más lejos de los anillos, pero perderían la oportunidad de visitar Urano y Neptuno en el proceso.

Pioneer 11 fotografió (y casi chocó con) una de las pequeñas lunas de Saturno, pasando a una distancia de no más de 4.000 kilómetros (2.500 millas). El objeto fue identificado tentativamente como Epimeteo , una luna descubierta el día anterior a partir de imágenes de Pioneer , y sospechosa de observaciones anteriores realizadas por 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 accidente de la Pioneer. Pioneer 11 encontró a Janus el 1 de septiembre de 1979 a las 14:52  UTC , a una distancia de 2.500 km (1.600 millas). A las 16:20 UTC del mismo día, Pioneer 11 encontró Mimas a una distancia de 103.000 km (64.000 millas).

Además de Epimeteo, los instrumentos localizaron otra pequeña luna previamente no descubierta y un anillo adicional, trazaron la magnetosfera y el campo magnético de Saturno y descubrieron que su luna del tamaño de un planeta, Titán , era demasiado fría para la vida. Al pasar 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 Pioneer, y los espacios oscuros en los anillos vistos desde la Tierra aparecieron como anillos brillantes.

Medios relacionados con el encuentro de Pioneer 11 con Saturno en Wikimedia Commons

misión interestelar

El 25 de febrero de 1990, Pioneer 11 se convirtió en el cuarto objeto creado por el hombre en cruzar la órbita de los planetas. [29]

En 1995, Pioneer 11 ya no podía alimentar ninguno de sus detectores, por lo que se tomó la decisión de apagarlo. [30] El 29 de septiembre de 1995, el Centro de Investigación Ames de la NASA , responsable de gestionar el proyecto, emitió un comunicado de prensa que comenzaba: "Después de casi 22 años de exploración hasta los confines más lejanos del Sistema Solar, uno de los más duraderos y "Las misiones espaciales más productivas de la historia llegarán 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 "en algún momento a finales de 1996", cuando "su transmisor quedará en silencio 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 por aprender". sobre – exploración más allá de la frontera." [31] Además de anunciar el fin de las operaciones, el despacho proporcionó una lista histórica de los logros de la misión Pioneer 11 .

La NASA puso fin al contacto de rutina con la nave espacial el 30 de septiembre de 1995, pero continuó estableciendo contacto durante aproximadamente dos horas cada dos o cuatro semanas. [30] 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 desapareció de la vista de la antena de la nave espacial. [1] [32]

Línea de tiempo

Pioneer 10 y 11 velocidad y distancia del Sol
Posiciones heliocéntricas de las cinco sondas interestelares (cuadrados) y otros cuerpos (círculos) hasta 2020, con fechas de lanzamiento y sobrevuelo. Los marcadores indican posiciones el 1 de enero de cada año, y cada cinco años están etiquetados.
El gráfico 1 se ve desde el polo norte de la eclíptica , a escala.
Los gráficos 2 a 4 son proyecciones del 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 limitaciones de energía y la gran distancia a la sonda, el último contacto de rutina con la nave espacial fue el 30 de septiembre de 1995, y los últimos buenos datos de ingeniería se recibieron el 24 de noviembre de 1995. [3] [1]

Al 24 de junio de 2024, se estima que Pioneer 11 está a 113.121 AU (16.9227 mil millones de km; 10.5153 mil millones de millas) de la Tierra y a 114.089 AU (17.0675 mil millones de km; 10.6052 mil millones de millas) del Sol. Viajaba a 11,155 km/s (40,160 km/h; 24,950 mph) en relación con el Sol y viajaba hacia afuera a aproximadamente 2,35 AU por año. [35] [36] La nave espacial se dirige en dirección a la constelación 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 pársecs (0,82 años luz ) de la enana K TYC 992-192-1 [37] y pasará cerca de la estrella Lambda Aquilae en unos cuatro millones de años. [38]

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. [39]

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 AU 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/s 2 dirigida hacia el Sol. Aunque se sospechaba que el efecto tenía un origen sistemático , no se encontró ninguno. Como resultado, ha habido un interés sostenido en la naturaleza de esta llamada " anomalía pionera ". [40] El análisis extenso de los datos de la misión realizado por Slava Turyshev y sus colegas determinó que la fuente de la anomalía era la radiación térmica asimétrica y la fuerza de retroceso térmica resultante que actúa sobre la cara de los Pioneros lejos del Sol. [41] [42]

Placa pionera

Placa pionera

Las Pioneer 10 y 11 llevan una placa de aluminio anodizado en oro en caso de que alguna de las naves espaciales sea encontrada por formas de vida inteligentes de otros sistemas planetarios. Las placas presentan figuras desnudas de un hombre y una mujer humanos junto con varios símbolos diseñados para proporcionar información sobre el origen de la nave espacial. [43]

Conmemoración

En 1991, Pioneer 11 fue honrado en uno de los 10 sellos del Servicio Postal de los Estados Unidos que conmemoran las naves espaciales no tripuladas que exploraban cada uno de los entonces nueve planetas y la Luna. Pioneer 11 fue la nave espacial que presentó a Júpiter. Plutón figuraba como "Aún no explorado". [44]

Galería

Ver también

Referencias

  1. ^ abcdefg "Pioneer 11 - Ciencia de la NASA". ciencia.nasa.gov . NASA . Consultado el 1 de diciembre de 2022 .
  2. ^ ab Fimmel, Swindell y Burgess 1974, pág. 19.
  3. ^ abc "Las misiones pioneras". nasa.gov . NASA / Ames . 27 de marzo de 2007. Archivado desde el original el 19 de octubre de 2021 . Consultado el 3 de marzo de 2015 .
  4. ^ "Hitos del vuelo". Museo Nacional Smithsonian del Aire y el Espacio . Archivado desde el original el 15 de abril de 2012 . Consultado el 8 de febrero de 2011 .
  5. ^ Madrigueras 1990, págs. 266-268.
  6. ^ Fimmel, Swindell y Burgess 1974, pág. 42.
  7. ^ Mark Wade. "Pionero 10-11". Enciclopedia Astronáutica . Consultado el 8 de febrero de 2011 .
  8. ^ "Pionero 11". Enciclopedia espacial Weebau . 9 de noviembre de 2010 . Consultado el 12 de enero de 2012 .
  9. ^ Fimmel, Swindell y Burgess 1974, págs. 42–43.
  10. ^ Fimmel, Swindell y Burgess 1974, pág. 43.
  11. ^ Fimmel, Swindell y Burgess 1974, págs. 44-45.
  12. ^ Fimmel, Swindell y Burgess 1974, pág. 38.
  13. ^ "Pioneros 10 y 11". Vistas del Sistema Solar . Consultado el 20 de diciembre de 2018 .
  14. ^ EJ Smith. "Pionero 11: campos magnéticos". nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . Consultado el 19 de febrero de 2011 .
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  30. ^ ab "Adiós a un pionero". Noticias de ciencia . vol. 148, núm. 16. Sociedad para la Ciencia . 14 de octubre de 1995. p. 250. JSTOR  4018121.
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  33. ^ Fimmel, Swindell y Burgess 1974, págs. 61–94.
  34. ^ Daniel Müller. "Cronología completa de la misión de Pioneer 11". Información y simulaciones de vuelos espaciales en tiempo real . Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 9 de enero de 2011 .
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Bibliografía

enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Pioneer 11 .