Pionero 11

Pioneer 11 (también conocido como Pioneer G) es un robot robótico de 260 kilogramos (570 lb) sonda espacial lanzada por la NASA el 5 de abril de 1973 para estudiar el cinturón de asteroides, el entorno alrededor de Júpiter y Saturno, los vientos solares y los rayos cósmicos. Fue la primera sonda en encontrarse con Saturno, la segunda en volar a través del cinturón de asteroides y la segunda en volar cerca de Júpiter. Más tarde, 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 las 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.

Antecedentes de la misión

Historia

Aprobado en febrero de 1969, Pioneer 11 y su sonda gemela, Pioneer 10, fueron los primeros en ser diseñados 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:

• Explore el medio interplanetario más allá de la órbita de Marte
• Investigar la naturaleza del cinturón de asteroides desde el punto de vista científico y evaluar el posible peligro del cinturón a las misiones a los planetas externos.
• Explore el ambiente de Júpiter.

La planificación posterior para un encuentro con Saturno agregó muchos más objetivos:

• Mapea el campo magnético de Saturno y determina 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 Saturno.
• Mapear la interacción del sistema Saturno con el viento solar.
• Medir la temperatura de la atmósfera de Saturno y la de Titan, el satélite más grande de Saturno.
• Determinar la estructura de la atmósfera superior de Saturno donde se espera que las moléculas sean cargadas eléctricamente y forman una ionosfera.
• Mapa la estructura térmica de la atmósfera de Saturno por observaciones infrarrojas junto con datos de ocultación radio.
• Obtenga imágenes de espina dorsal del sistema Saturniano en dos colores durante la secuencia del encuentro y las mediciones de polarimetría del planeta.
• Probar el sistema de anillos y la atmósfera de Saturno con ocultación de radio S-band.
• Determinar más precisamente las masas de Saturno y sus satélites más grandes mediante observaciones precisas de los efectos de sus campos gravitatorios en el movimiento de la nave espacial.
• Como precursor de la misión Mariner Júpiter/Saturn, verifique el ambiente del avión de anillo para averiguar dónde puede ser cruzado con seguridad por la nave espacial Mariner sin daños graves.

Pioneer 11 fue construido por TRW y administrado como parte del programa Pioneer por el Centro de Investigación Ames de la NASA. Una unidad de respaldo, Pioneer H, se encuentra actualmente en exhibición en el "Hitos de vuelo" exhibición en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington, D.C. Muchos elementos de la misión demostraron ser críticos en la planificación del programa Voyager.

Diseño de naves espaciales

El autobús Pioneer 11 mide 36 centímetros (14 pulgadas) de profundidad y tiene seis paneles de 76 centímetros de largo (30 pulgadas) 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.

Control de actitud y propulsión

La orientación de la nave espacial se mantuvo con seis 4,5-N, propulsores monopropellantes de hidroazina: par uno mantiene una tasa de giro constante de 4.8 rpm, par dos controla el empuje delantero, par tres control actitud. La información para la orientación se proporciona realizando maniobras de escaneo cónico para rastrear la Tierra en su órbita, un sensor estrella capaz de hacer referencia a Canopus y dos sensores de Sol.

Comunicaciones

La sonda espacial incluye un transceptor de sistema redundante, uno conectado a la antena de alta ganancia, el otro a una antena omni-antena y antena mediana. Cada transceptor es de 8 vatios y transmite datos a través de la banda S usando 2110 MHz para el enlace desde la Tierra y 2292 MHz para el enlace hacia la Tierra con la Red de Espacio Profundo rastreando la señal. Antes de transmitir datos, la sonda utiliza un encoder convolutivo para permitir la corrección de errores en los datos recibidos en la Tierra.

Poder

Pioneer 11 utiliza cuatro generadores termoeléctricos SNAP-19 radioisótopos (RTGs) (ver diagrama). Están colocados en dos treas de tres rod, cada 3 metros (9 pies 10 pulgadas) de longitud y 120 grados de distancia. Se esperaba que esto fuera una distancia segura de los experimentos científicos sensibles llevados a bordo. Combinado, los RTG proporcionaron 155 vatios en el lanzamiento, y decaído a 140 W en tránsito a Júpiter. La nave espacial requiere 100 W para alimentar todos los sistemas.

Ordenador

Gran parte de la computación para la misión se realizó en la Tierra y se transmitió a la sonda, donde es capaz de retener en memoria, hasta cinco comandos de las 222 posibles entradas por los controladores terrestres. La nave espacial incluye dos decodificadores de comandos y una unidad de distribución de comandos, una forma muy limitada de un procesador, para dirigir operaciones en la nave espacial. Este sistema requiere que los operadores de la misión preparen 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 recogidos en uno de los trece formatos posibles antes de transmitirlo de vuelta a la Tierra.

Instrumentos científicos

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

Helium Vector MagnetometerHVM)
	Mide la estructura fina del campo magnético interplanetario, mapeó el campo magnético Jovian y proporciona mediciones de campo magnético para evaluar la interacción del viento solar con Júpiter. Investigador principal: Edward Smith / JPL Datos: Catálogo de datos PDS/PPI, archivo de datos NSSDC
Quadrispherical Plasma Analyzer
	Vierta a través de un agujero en la gran antena en forma de plato para detectar partículas del viento solar provenientes del 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 cargadasCPI)
	Detecta rayos cósmicos en el Sistema Solar. Investigador principal: John Simpson / Universidad de Chicago Datos: Archivo de datos NSSDC
Telescopio de Rayo CósmicoCRT)
	Recoge 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 Geiger Tube (Telescopio Geiger Tube)GTT)
	Encuesta las intensidades, espectros energéticos y distribuciones angulares de electrones y protones a lo largo del camino de la nave espacial a través de las bandas de radiación de Júpiter y Saturno. Investigador principal: James A. Van Allen / University of Iowa (website) Datos: PDS/PPI data catalog, NSSDC data archive, NSSDC Júpiter data archive
Detector de radiación conectado (TRD)
	Incluye un no enfocado Cerenkov contador que detecta la luz emitida en una dirección particular a medida que las partículas pasan a través de ella grabando electrones de energía, 0,5 a 12 MeV, un detector de dispersión de electrones para electrones de energía, 100 a 400 keV, y un detector de ionización mínimo consistiendo en un diodo de estado sólido que midió partículas ionizantes mínimas (hecho 3 MeV) y protones en el rango de 50 a 350 MeV. Investigador principal: R. Fillius / Universidad de California San Diego Datos: NSSDC archivo de datos por hora, archivo de datos NSSDC Saturn
Detectores de meteoroides
	Doce paneles de detectores de células presurizados montados en la parte posterior de la antena de plato principal registran impactos penetrantes de pequeños meteoroides. Investigador principal: William Kinard / NASA Langley Research Center Datos: Lista de archivos de datos NSSDC
Detector de asteroides/meteoroidesAMD)
	El detector meteoroide-asteroid mira el espacio con cuatro telescopios no imaginarios para rastrear partículas que van desde cerca por pedazos de polvo hasta asteroides distantes. Investigador principal: Robert Soberman / General Electric Company Datos: Lista de archivos de datos NSSDC
Fotometro ultravioleta
	La luz ultravioleta se siente para determinar las cantidades de hidrógeno y helio en el espacio y en Júpiter y Saturno. Investigador principal: Darrell Judge / University of Southern California Datos: Catálogo de datos PDS/PPI, archivo de datos NSSDC
Imaging Photopolarimeter ()IPP)
	El experimento de imagen se basa en el giro de la nave espacial para barrer un pequeño telescopio a través del planeta en tiras estrechas sólo 0.03 grados de ancho, mirando el planeta en luz roja y azul. Estas tiras son procesadas para construir una imagen visual del planeta. Investigador principal: Tom Gehrels / Universidad de Arizona Datos: Lista de archivos de datos NSSDC
Radiometro infrarrojo
	Proporciona información sobre la temperatura de la nube y la salida de calor de Júpiter y Saturno. Investigador principal: Andrew Ingersoll / California Institute of Technology
Magnetometer Triaxial Fluxgate
	Mide los campos magnéticos de Júpiter y Saturno. Este instrumento no se lleva a cabo Pioneer 10. Investigador principal: Mario Acuna / NASA Goddard Space Flight Center Datos: Lista de archivos de datos NSSDC

Perfil de la misión

Pioneer 11 lanzamiento del Complejo de lanzamiento 36A.

Animación de Pioneer 11's trayectoria del 6 de abril de 1973 al 31 de diciembre de 1980
Pioneer 11 · Tierra · Júpiter· Saturno

Animación de Pioneer 11's trayectoria alrededor de Júpiter del 30 de noviembre de 1974 al 5 de diciembre de 1974
Pioneer 11· Júpiter· Io· Europa · Ganymede · Callisto

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 Atlas- Vehículo de lanzamiento Centaur, con un módulo de propulsión Star-37E. Su sonda gemela, Pioneer 10, había sido lanzada un año antes, el 3 de marzo de 1972.

Pioneer 11 fue lanzado en una trayectoria directamente dirigida a Júpiter sin ninguna asistencia gravitacional previa. En mayo de 1974, Pioneer fue reorientada para volar más allá de Júpiter en una trayectoria norte-sur, lo que permitió un sobrevuelo de Saturno en 1979. La maniobra usó 17 libras de propulsor, duró 42 minutos y 36 segundos, y aumentó la velocidad de Pioneer 11 en 230 km/h. También hizo dos correcciones a mitad de camino, el 11 de abril de 1973 y el 7 de noviembre de 1974.

Encuentro con Júpiter

Pioneer 11 sobrevoló Júpiter en noviembre y diciembre de 1974. Durante su máxima aproximación, el 2 de diciembre, pasó 42 828 kilómetros (26 612 mi) por encima 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 Calisto de Júpiter. Usando la atracción gravitatoria de Júpiter, se utilizó una asistencia de gravedad 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.

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  Bandas de nube a lo largo del borde de Júpiter

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  Asistencia de gravedad polar inicial

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  Región polar de Júpiter a 1.079.000 km

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  Imagen de Io desde 756.000 km

Medios relacionados con Pioneer 11 Jupiter encuentro en Wikimedia Commons

Encuentro con Saturno

Animación de Pioneer 11 alrededor de Saturno
Pioneer 11· Saturno· Epimetheus· Janus· Mimas· Enceladus

Pioneer 11 pasó junto a Saturno el 1 de septiembre de 1979, a una distancia de 21 000 km de la parte superior de las nubes de Saturno.

Para entonces, la Voyager 1 y la Voyager 2 ya habían pasado Júpiter y también se dirigían a Saturno, por lo que se decidió apuntar a la Pioneer 11< /i> para pasar a través del plano del anillo de Saturno en la misma posición que utilizarían las próximas sondas Voyager para probar la ruta antes de que llegaran las Voyager. Si había partículas anulares tenues que pudieran dañar una sonda en esa área, los planificadores de la misión sintieron que era mejor saberlo 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 tomó una imagen y casi colisionó con una de las pequeñas lunas de Saturno, pasando a una distancia de no más de 4000 kilómetros (2500 mi). El objeto fue identificado tentativamente como Epimeteo, una luna descubierta el día anterior por Pioneer' s, y se sospecha de observaciones anteriores de telescopios terrestres. Después de los sobrevuelos de la Voyager, se supo que hay dos lunas de tamaño similar (Epimetheus y Janus) en la misma órbita, por lo que existe cierta incertidumbre sobre cuál fue el objeto del casi accidente de Pioneer. Pioneer 11 encontró a Janus el 1 de septiembre de 1979 a las 14:52 UTC a una distancia de 2500 km y a Mimas a las 16:20 UTC del mismo día a 103000 km.

Además de Epimeteo, los instrumentos localizaron otra luna pequeña no descubierta anteriormente y un anillo adicional, cartografiaron la magnetosfera y el campo magnético de Saturno y encontraron 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, aparecían oscuros en las imágenes de Pioneer, y los espacios oscuros en los anillos vistos desde la Tierra aparecían como anillos brillantes.

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  Pioneer 11 imagen de Saturno tomada el 1979/08/26

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  Pioneer 11 imagen de Saturno tomada en 1979/09/01

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  Pioneer 11 imagen de Saturno tomada en 1979/09/01

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  Saliendo Pioneer 11 imagen de Saturno tomada el 1979/09/03

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  Pioneer 11 imagen de la luna de Saturno Titan

Medios relacionados con Pioneer 11 Saturno encuentro en Wikimedia Commons

Misión interestelar

El 25 de febrero de 1990, Pioneer 11 se convirtió en el cuarto objeto hecho por el hombre en pasar más allá de la órbita de los planetas.

La NASA finaliza sus operaciones

En 1995, Pioneer 11 ya no podía alimentar ninguno de sus detectores, por lo que se tomó la decisión de apagarlo. El 29 de septiembre de 1995, el Centro de Investigación Ames de la NASA, responsable de administrar 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 las misiones espaciales más duraderas y productivas de la historia llegarán a su fin." Indicó que la NASA usaría sus antenas de la Red de Espacio Profundo para escuchar 'una o dos veces al mes' para la señal de la nave espacial, hasta "en algún momento a finales de 1996" cuando "su transmisor se silenciará por completo." El administrador de la NASA, Daniel Goldin, caracterizó a 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". aprender. Pioneer 11 es de lo que se trata la NASA: exploración más allá de la frontera." Además de anunciar el final de las operaciones, el despacho proporcionó una lista histórica de los logros de la misión Pioneer 11.

La NASA finalizó el contacto de rutina con la nave espacial el 30 de septiembre de 1995, pero continuó haciendo contacto durante aproximadamente 2 horas cada 2 a 4 semanas. Los científicos recibieron algunos 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.

Estado actual

Pioneer 10 y 11 velocidad y distancia del Sol

Al 20 de octubre de 2022, Pioneer 11 se estima en 109,49793 AU (1,6380657×10¹⁰ km; 1,0178468×10¹⁰ mi) de la Tierra y 110,157 AU (1,64793×10¹⁰ km; 1,02397×10¹⁰ mi) del Sol; y viajando a 11,182 km/s (40 260 km/h; 25,010 mph) (en relación con el Sol) y viajando hacia el exterior a aproximadamente 2,36 AU por año. La nave espacial se dirige en dirección a la constelación Scutum cerca de la posición actual (agosto de 2017) RA 18h 50m dec -8° 39,5' (J2000.0), cerca de Messier 26. En 928.000 años, pasará a 0,25pc de la enana K TYC 992-192-1, y pasará cerca de la estrella Lambda Aquilae en unos cuatro millones de años.

Pioneer 11 ahora ha sido superado por las dos sondas Voyager lanzadas en 1977, y Voyager 1 es ahora el objeto más distante construido por humanos.

Parcelas de posiciones heliocéntricas de las sondas interestelar (squares), y planetas externos, Plutón, Arrokoth y Earth (circles) de 1972 a 2020, y fechas de lanzamiento y vuelo de CMG Lee.
Plot 1 es una vista del sistema solar para escalar desde el norte perpendicular hasta el eclíptico con el Primer Punto de Aries hacia arriba; las parcelas 2 a 4 son proyecciones ortográficos de tercer ángulo de sus trayectorias hasta 2020 a escala 20% de la parcela 1.
Los marcadores denotan posiciones el 1 de enero de cada año, con cada quinto año etiquetado. Los datos son de COHOWeb y Horizons On-Line Ephemeris System. En el archivo SVG, pasar por encima de una trayectoria para destacarlo.

Anomalía del pionero

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 ha indicado consistentemente la presencia de un pequeño pero anómalo Deriva de frecuencia Doppler. La deriva se puede interpretar como debida a una aceleración constante de (8,74 ± 1,33) × 10⁻¹⁰ m/s² dirigido hacia el Sol. Aunque se sospecha que existe un origen sistemático al efecto, no se encontró ninguno. Como resultado, existe un interés sostenido en la naturaleza de esta llamada "anomalía de Pioneer". El análisis extenso de los datos de la misión realizado por Slava Turyshev y sus colegas ha determinado que la fuente de la anomalía es la radiación térmica asimétrica y la fuerza de retroceso térmico resultante que actúa sobre la cara de los Pioneros lejos del Sol, y en julio de 2012 el grupo de investigadores publicó su resultados en la revista científica Physical Review Letters.

Placa de pionero

Pioneer 10 y 11 llevan una placa de aluminio anodizado en oro en caso de que alguna de las naves espaciales sea encontrada alguna vez por formas de vida inteligentes de otros sistemas planetarios. 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.

Conmemoración

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

Galería

Pioneer 11 y Saturno suena el 1 de septiembre de 1979
(concepto artístico)

Pioneer 11's flyby de Saturno
(concepto artístico)

Posición de Pioneer 11 hasta el 8 de febrero de 2012 mostrando trayectoria de naves espaciales desde el lanzamiento (vista aislada)