파이오니어 11

Pioneer 11
파이오니어 11
파이어니어 우주선이 성간 우주로 향하는 모습을 본 한 예술가의 소감입니다.
임무유형행성 및 태양권 탐사
교환입니다.나사/ARC
COSPARID1973-019A Edit this at Wikidata
SATCAT no.6421
웹사이트Pioneer Project 홈페이지 (보관)
NASA Archive 페이지
임무지속시간22세 7개월 19일
우주선 특성
제조자TRW
발사질량258.5kg[1]
155와트(출시시)
미션시작
출시일자1973년 4월 6일 02:11:00 (1973-04-06)UTC 02:11Z) UTC[1]
로켓아틀라스 SLV-3D 센타우르-D1A 스타-37E
발사장케이프 커내버럴 LC-36B
임무종료
마지막연락처1995년 11월 24일 (1995-11-25)
목성의 플라이바이
근접접근법1974년12월3일
거리43,000 킬로미터 (27,000 마일)
토성의 플라이바이
근접접근법1979년9월1일
거리21,000 킬로미터 (13,000 마일)

파이오니어 11호(Pioneer 11, Pioneer G)는 1973년 4월 5일 소행성대, 목성과 토성 주변 환경, 태양풍, 우주선 [2]연구하기 위해 발사된 NASA로봇 우주 탐사선입니다.그것은 토성과 마주친 최초의 탐사선이었고, 소행성대를 비행한 두 번째 탐사선이었으며, 목성을 비행한 두 번째 탐사선이었습니다.나중에, 파이오니어 11호는 태양계를 떠날 수 있게 해주는 탈출 속도달성한 다섯 의 인공물체들 중 두 번째가 되었습니다.전력 제약과 탐사선과의 넓은 거리로 인해 우주선과의 마지막 일상적인 접촉은 1995년 9월 30일이었고,[3][4] 마지막으로 양호한 엔지니어링 데이터는 1995년 11월 24일에 수신되었습니다.

임무배경

역사

1969년 2월에 승인된 파이오니어 11호와 쌍둥이 탐사선 파이오니어 10호는 태양계 외부 탐사를 위해 처음으로 설계되었습니다.1960년대에 걸쳐 여러 가지 제안에 따라 초기 임무 목표는 다음과 같이 정의되었습니다.

  • 화성 궤도 너머 행성간 매체 탐사
  • 과학적인 관점에서 소행성대의 성격을 조사하고, 소행성대가 외계 행성에 대한 임무를 수행할 수 있는 위험성을 평가합니다.
  • 목성의 환경을 탐험합니다.

이후 토성과의 조우 계획은 더 많은 목표를 추가했습니다.

  • 토성의 자기장 지도를 만들고, 토성의 자기장의 세기와 방향, 구조를 결정합니다.
  • 토성계를 통과하는 우주선의 궤도를 따라 얼마나 많은 다양한 에너지의 전자와 양성자가 분포되어 있는지 결정합니다.
  • 토성계와 태양풍의 상호작용 지도를 그리세요.
  • 토성의 대기와 토성의 가장 큰 위성인 타이탄의 대기 온도를 측정합니다.
  • 분자가 전기적으로 대전되어 전리층을 형성할 것으로 예상되는 토성의 상층 대기의 구조를 결정합니다.
  • 적외선 관측으로 토성 대기의 열구조를 전파잠식 데이터와 결합하여 지도를 작성합니다.
  • 행성의 조우 순서와 편광 측정 동안 토성계의 스핀 스캔 이미지를 두 가지 색상으로 획득합니다.
  • S-밴드 전파잠식으로 토성의 고리계와 대기를 탐사합니다.
  • 우주선의 움직임에 미치는 중력장의 영향에 대한 정확한 관찰을 통해 토성과 더 큰 위성의 질량을 더 정확하게 결정하세요.
  • 매리너 목성/토성 임무의 전조로서 링 비행기의 환경을 확인하여 매리너 우주선이 [5]심각한 손상 없이 안전하게 통과할 수 있는 위치를 확인합니다.

파이오니어 11은 TRW에 의해 제작되었으며 NASA Ames Research Center에 [6]의해 파이오니어 프로그램의 일부로 관리되었습니다.예비 유닛인 파이오니어 H는 현재 워싱턴 D.C.[7] 있는 국립 항공 우주 박물관에 있는 "비행의 이정표" 전시회에 전시되어 있습니다. 그 임무의 많은 요소들이 보이저 [8]: 266–8 프로그램의 계획에 있어서 중요한 것으로 증명되었습니다.

우주선 디자인

파이오니어 11 버스는 깊이가 36 센티미터(14인치)이고 육각형 구조를 이루는 길이가 76 센티미터(30인치)인 패널 6개가 있습니다.이 버스에는 탐사선의 방향을 조절하기 위한 추진제와 12개의 과학 기구 중 8개가 들어있습니다.우주선의 질량은 259 킬로그램입니다.[2]: 42

자세 제어 및 추진

우주선의 방향은 6개의 4.5-N [9]히드라진 단추진 추력기로 유지되었습니다. 쌍 1은 4.8 rpm의 일정한 스핀 속도를 유지하고, 쌍 2는 전방 추력을 제어하고, 쌍 3은 제어 자세를 유지합니다.궤도에서 [10]지구를 추적하기 위해 원추형 스캔 기동, 카노푸스를 참조할 수 있는 별 센서, 그리고 두의 태양 [2]: 42–43 센서를 수행함으로써 방향에 대한 정보를 제공합니다.

커뮤니케이션즈

우주 탐침은 다중 시스템 송수신기를 포함하며, 하나는 고이득 안테나에, 다른 하나는 옴니 안테나 및 중이득 안테나에 부착됩니다.각 송수신기는 8와트이며, 신호를 추적하는 Deep Space Network를 사용하여 지구로부터의 업링크의 경우 2110 MHz, 지구로의 다운링크의 경우 2292 MHz를 사용하여 S 대역을 통해 데이터를 전송합니다.데이터를 전송하기 전에 프로브는 컨볼루션 인코더를 사용하여 지구상에서 [2]: 43 수신된 데이터의 오류를 수정할 수 있습니다.

SNAP-19 RTG
Pioneer 11은 4개의 SNAP-19 방사성동위원소 열전발전기(RTG)를 사용합니다(도면 참조).이 트러스는 길이가 각각 3미터(9피트 10인치)이고 120도인 두 개의 세 개의 로드 트러스에 배치됩니다.이것은 기내에서 수행되는 민감한 과학 실험들로부터 안전한 거리가 될 것으로 기대되었습니다.RTG는 발사 당시 155와트를 제공했고 목성으로 이동할 때 140W까지 떨어졌습니다.우주선이 모든 [2]: 44–45 시스템에 전원을 공급하려면 100W가 필요합니다.

컴퓨터.

임무를 위한 계산의 대부분은 지구에서 수행되어 탐사선에 전송되었으며, 탐사선은 지상 제어기에 의해 222개의 가능한 입력 중 최대 5개의 명령을 메모리에 저장할 수 있습니다.우주선은 두 개의 명령 디코더와 매우 제한된 형태의 프로세서인 명령 분배 유닛을 포함하여 우주선에서의 동작을 지시합니다.이 시스템은 임무 수행자가 명령을 탐사선에 전송하기 훨씬 전에 미리 준비해야 합니다.데이터 저장 장치는 기기가 수집한 최대 6,144바이트의 정보를 기록하기 위해 포함됩니다.디지털 원격 측정 장치는 수집된 데이터를 [2]: 38 지구로 다시 전송하기 전에 13가지 가능한 형식 중 하나로 준비하는 데 사용됩니다.

과학기기

파이오니어 11은 플럭스 게이트 [11]자력계인 파이오니어 10보다 한 가지 더 많은 장비를 추가로 보유하고 있습니다.

헬륨 벡터 자력계(HVM)
행성간 자기장의 미세한 구조를 측정하고 목성 자기장을 매핑하며 [12]목성과의 태양풍 상호작용을 평가하기 위한 자기장 측정을 제공합니다.
사구체 플라즈마 분석기
커다란 접시 모양의 안테나 구멍을 통해 [13]태양풍의 입자를 탐지합니다.
하전 입자 계측기(CPI)
태양계의 [15]우주 광선을 탐지합니다.
우주 광선 망원경
우주선 입자의 구성과 에너지 [16]범위에 대한 데이터를 수집합니다.
가이거 튜브 망원경
목성과 [17]토성의 복사대를 통과하는 우주선 경로를 따라 전자와 양성자의 강도, 에너지 스펙트럼, 각도 분포를 조사합니다.
갇힘 방사선 검출기(TRD)

에너지의 전자를 기록하는 입자가 통과할 때 특정 방향으로 방출되는 광을 검출하는 비초점 세렌코프 계수기, 0.5 내지 12 MeV, 에너지의 전자에 대한 전자 산란 검출기, 100 내지 400 keV, 및 최소 이온화 입자를 측정하는 고체 다이오드로 구성된 최소 이온화 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는,(<3 MeV) 및 50~350 MeV [18]범위의 양성자.

유성 탐지기
메인 접시 안테나 뒷면에 장착된 가압 셀 감지기 패널 12개는 소형 유성체의 [19]관통 충격을 기록합니다.
소행성/메테오로이드 탐지기(AMD)
유성우 탐지기는 4개의 비영상 망원경으로 우주를 들여다보며 미세먼지에 가까운 입자부터 멀리 떨어진 대형 [20]소행성까지 추적합니다.
자외선광도계
자외선은 우주와 [21]목성과 토성의 수소와 헬륨의 양을 결정하기 위해 감지됩니다.
영상 광극점계(IPP)
영상 실험은 우주선의 회전에 의존하여 불과 0.03도 너비의 좁은 틈으로 행성을 가로질러 작은 망원경을 쓸어 담으며 붉고 푸른 빛으로 행성을 바라봅니다.그런 다음 이러한 스트립을 처리하여 [22]행성의 시각적 이미지를 구축합니다.
적외선 복사계
구름의 온도와 목성과 [23]토성의 열의 출력에 대한 정보를 제공합니다.
  • 주임 조사관:앤드류 잉거솔 / 캘리포니아 공과대학[14]
삼축 플럭스게이트 자력계
목성과 토성의 자기장을 측정합니다. 계측기는 Pioneer [24]10에 탑재되어 있지 않습니다.

미션프로파일

Pioneer 11 launching from Space Launch Complex 36A
36A호 발사장에서 발사되는 파이어니어 11호.

발사 및 궤도

파이어니어 11호(Pioneer 11)는 1973년 4월 6일, 미국 항공우주국이 플로리다주 케이프 커내버럴의 우주발사단지 36A에서 스타-37E 추진 모듈을 탑재한 아틀라스-센타우르 발사체로 발사한 탐사선입니다.그것의 쌍둥이 탐사선인 파이오니어 10호는 일년 전인 1972년 3월 3일에 발사되었습니다.

파이오니어 11호는 사전에 [25]중력의 도움 없이 목성을 직접 겨냥한 궤도에서 발사되었습니다.1974년 5월, 파이오니어호는 목성을 남북으로 비행하는 것을 목표로 삼았고, 1979년 토성 비행을 가능하게 했습니다.그 기동은 17파운드의 추진제를 사용했고, 42분 36초 동안 지속되었고, 파이오니어 11호의 속도를 230km/[26]h 증가시켰습니다.또한 1973년 4월 11일과 [4][27]1974년 11월 7일 두 차례의 중도 수정을 단행했습니다.

목성과의 조우

파이어니어 11호는 1974년 11월과 12월에 목성을 지나 비행했습니다.가장 가까이 접근한 12월 2일, 그것은 구름 [28]꼭대기에서 42,828 킬로미터 (26,612 마일)를 지나갔습니다.탐사선은 대적점의 상세한 이미지를 얻었고, 거대한 극지방의 첫 이미지를 전송했으며, 목성의 달 칼리스토의 질량을 측정했습니다.목성의 중력을 이용하여 토성을 향한 탐사선의 궤도를 바꾸고 속도를 높이기 위해 중력 보조 장치가 사용되었습니다.1975년 4월 16일, 목성과 충돌한 후, 마이크로 유성 감지기는 [4]꺼졌습니다.

위키미디어 커먼즈에서 파이오니어 11 목성 조우 관련 매체


토성 조우

파이오니어 11호는 1979년 9월 1일 토성의 구름 꼭대기로부터 21,000 km 떨어진 곳에서 토성을 지나갔습니다.

이때 보이저 1호와 보이저 2호는 이미 목성을 지나 토성으로 가고 있었기 때문에 보이저가 도착하기 전에 경로를 시험하기 위해 곧 있을 보이저 탐사선들이 사용할 위치와 같은 위치에서 토성 고리 평면을 통과하도록 파이오니어 11호를 목표로 하기로 결정했습니다.만약 그 지역에 탐사선을 손상시킬 수 있는 희미한 고리 입자가 있다면, 탐사 계획자들은 파이오니어를 통해 그것에 대해 배우는 것이 더 낫다고 느꼈습니다.따라서 파이오니어 11호는 진정한 의미에서 "개척자"의 역할을 하고 있었습니다. 만약 위험이 감지되면 보이저 탐사선은 고리에서 더 멀리 떨어진 곳으로 경로를 변경할 수 있지만, 그 과정에서 천왕성과 해왕성을 방문할 기회를 놓치게 됩니다.

파이어니어 11호는 4,000 킬로미터(2,500 마일) 이내의 거리를 지나며 토성의 작은 위성들 중 하나와 거의 충돌할 뻔했습니다.이 물체는 파이오니어의 영상에서 전날 발견된 달인 에피메테우스(Epimetheus)로 잠정적으로 확인되었으며, 지구에 기반을 둔 망원경을 통해 이전에 관측된 것으로 의심됩니다.보이저호가 근접한 후, 같은 궤도에 비슷한 크기의 두 개의 위성(에피메테우스와 야누스)이 있다는 것이 알려졌기 때문에, 어떤 위성이 파이어니어의 근접 비행 물체였는지는 다소 불확실합니다.파이오니어 11호는 1979년 9월 1일 14:52 UTC에 2500 km 거리에서 야누스, 같은 날 16:20 UTC에 103000 km에서 미마스와 조우했습니다.

에피메테우스 외에도, 이전에 발견되지 않은 또 다른 작은 위성과 추가적인 고리를 발견한 기구들은 토성의 자기권과 자기장을 도표로 나타내었고, 행성 크기의 위성인 타이탄이 생명체가 살기에는 너무 차갑다는 것을 발견했습니다.고리 평면 아래로 몸을 뒤로 젖힌 이 탐사선은 토성의 고리 사진들을 되돌려 보냈습니다.지구에서 관측했을 때 보통 밝게 보이는 고리는 파이오니어 사진에서 어둡게 나타났고, 지구에서 본 고리의 어두운 틈은 밝은 고리로 나타났습니다.

위키미디어 커먼즈에서 파이오니어 11 토성 조우 관련 매체

성간 미션

1990년 2월 25일, 파이어니어 11호는 [29]행성들의 궤도를 벗어난 네 번째 인공 물체가 되었습니다.

미항공우주국, 작전 종료

1995년에 이르러 파이어니어 11호는 더 이상 감지기에 전원을 공급할 수 없게 되었고,[30] 이를 폐쇄하기로 결정했습니다.1995년 9월 29일, 이 프로젝트를 관리하는 나사의 에임스 연구 센터는 "태양계의 가장 먼 곳까지 거의 22년간의 탐사 끝에, 역사상 가장 내구성 있고 생산적인 우주 임무 중 하나가 끝날 것입니다"라고 시작된 보도 자료를 발표했습니다.그것은 나사가 딥 스페이스 네트워크 안테나를 사용하여 우주선의 신호를 "한 달에 한두 번" 들을 것이며, "1996년 말 언젠가 송신기가 완전히 조용해질 것"을 의미합니다. 나사의 관리자 다니엘 골딘파이오니어 11호를 "할 수 있는 작은 우주선, 우리에게 많은 것을 가르쳐준 존경 받는 탐험가"로 묘사했습니다.태양계에 대해 이야기하고, 결국에는 우리의 타고난 학습 의욕에 대해 이야기합니다.개척자 11은 NASA가 지향하는 바입니다.[31] 바로 국경 너머의 탐험입니다."작전 종료를 발표하는 것 외에도, 그 파견은 파이오니어 11 임무 성과의 역사적인 목록을 제공했습니다.

NASA는 1995년 9월 30일 우주선과의 일상적인 접촉을 종료했지만, 2주에서 [30]4주 간격으로 약 2시간 동안 계속해서 접촉을 했습니다.과학자들은 1995년 11월 24일 몇 분간의 좋은 공학적 데이터를 받았지만, 지구가 우주선의 [4][32]안테나의 시야에서 벗어나면서 최종적인 연락이 끊겼습니다.

타임라인

태양으로부터의 속도 및 거리 10 및 11 개척자
2020년까지 5개의 성간 탐사선(사각형) 및 기타 천체(원형)의 태양 중심 위치(발사일 및 비행일 포함).마커는 매년 1월 1일 위치를 나타내며, 매 5년마다 라벨이 표시됩니다.
그림 1은 북쪽 황도대에서 축척으로 볼 수 있습니다.
그림 2부터 4까지는 20% 척도의 세 번째 각도 투영입니다.
SVG 파일에서 궤적이나 궤도 위를 맴돌면서 궤적과 관련된 발사 및 근접 비행을 강조 표시합니다.
여행 일정표
날짜. 이벤트
1973-04-06
우주선이 02:11:00에 발사되었습니다.
1974-04-19
소행성대를 통과합니다.
1974-11-03
목성 관측 단계를 시작합니다.
시간을 이벤트
1974-12-02
목성계와 조우합니다.
08:21:00
캘리스는 786,500 km 상공을 비행합니다.
22:09:00
가니메데는 692,300km로 비행합니다.
1974-12-03
03:11:00
31만 4천 킬로미터로 날아갑니다.
04:15:00
유로파는 586,700km로 날아갑니다.
05:00:21
목성 그림자 진입.
05:01:01
목성잠행 진입.
05:21:19
목성이 42,828 km로 가장 가까이 접근합니다.
05:33:52
목성 그림자 출구.
05:43:03
목성의 잠입 출구.
22:29:00
아말테아는 127,500km로 날아갑니다.
1975-01-01
위상 정지.
1979-07-31
토성 관측 단계를 시작합니다.
시간을 이벤트
1979-08-29
토성계와의 조우.
06:06:10
Iapetus는 1,032,535 km로 날아갑니다.
11:53:33
피비는 13,713,574 km로 날아갑니다.
1979-08-31
12:32:33
하이페리온은 66만 6153km로 날아갑니다.
1979-09-01
14:26:56
하강 링 평면 교차.
14:50:55
에피메테우스는 6,676 km로 날아갑니다.
15:06:32
아틀라스는 45,960km로 날아갑니다.
15:59:30
디오네는 291,556km로 날아갑니다.
16:26:28
미마스는 104,263 km로 날아갑니다.
16:29:34
토성이 20,591km에 가장 가까이 접근합니다.
16:35:00
토성잠입 진입.
16:35:57
토성 그림자 진입.
16:51:11
야누스는 228,988 km로 날아갑니다.
17:53:32
토성의 잠입 출구.
17:54:47
토성 그림자 출구.
18:21:59
오름차순 링 평면 교차.
18:25:34
티스는 329,197 km로 날아갑니다.
18:30:14
엔셀라두스는 222,027km로 비행합니다.
20:04:13
칼립소는 109,916 km로 날아갑니다.
22:15:27
레아는 345,303km로 날아갑니다.
1979-09-02
18:00:33
타이탄은 362,962 km로 날아갑니다.
1979-10-05
위상 정지.
1979-10-05
개척자 인터스텔라 미션을 시작합니다.
1990-
명왕성의 궤도를 지나갔습니다.
1995-09-30
일상적인 임무 수행이 중단되었습니다.파이어니어 11호는 지구에서 65억 킬로미터 떨어져 있습니다.
1995-11-24
마지막 신호를 받았습니다.
[2]: 61–94[28][33]

현황

2023년 1월 20일 기준, 파이오니어 11은 지구에서 111.678 AU(1.67068×101010 km, 1.03811×10 mi), 태양에서 110.76410 AU(1.65701×10 km, 1.[34][35]02962×1010 mi), 초속 11.176 km(40,230 km/h, 25,000 mph)(태양 기준)의 속도로 지구 밖으로 매년 약 2.36 AU의 속도로 지구 밖으로 이동하는 것으로 추정됩니다.우주선은 현재 위치(2023년 1월) RA 18h 54m dec -8° 59'(J2000.0) 근처에서 스쿠툼 별자리 방향으로 향하고 있으며, 메시에 26에 가깝습니다.928,000년 후에는 K 왜성 TYC 992-192-1의 [36]0.25pc 이내를 지나며, 약 400만 [37]에는 별 람다 아퀼래 근처를 지나게 됩니다.

현재 파이오니어 11호는 1977년 발사된 두 개의 보이저 탐사선에 추월당했고, 보이저 1호는 인간이 만든 가장 먼 물체가 되었으며 보이저 1호는 이를 추월할 속도가 없기 때문에 발사된 탐사선이 없기 때문에 가까운 미래에 그렇게 남아있을 입니다.

개척자 변칙

태양으로부터 20에서 70 AU 사이의 거리에서 파이오니어 10호와 11호의 무선 추적 데이터를 분석한 결과, 작지만 변칙적인 도플러 주파수 드리프트의 존재가 지속적으로 나타났습니다.표류는 태양을 향하는 (8.74 ± 1.33) × 10−10 m/s의2 일정한 가속도 때문으로 해석할 수 있습니다.체계적인 효과의 기원이 있는 것으로 의심됐지만 한 건도 발견되지 않았습니다.이에 따라 이른바 '개척자 변칙'[39]의 본질에 대한 관심이 지속적으로 제기돼 왔습니다.Slava Turyshev와 동료들에 의한 임무 데이터의 확장된 분석은 이상 현상의 근원이 비대칭 열복사와 [40]태양으로부터 떨어진 선구자들의 얼굴에 작용하는 열반동력이라고 밝혀냈고, 2012년 7월 연구진 그룹은 그들의 결과를 Physical Review Letters 과학 [41]저널에 발표했습니다.

개척자 명판

파이오니어 10호와 11호 모두 다른 행성계의 지능형 생명체가 우주선을 발견할 경우 금 양극 산화 알루미늄 플라크를 장착하고 있습니다.이 명판에는 우주선의 [42]기원에 대한 정보를 제공하기 위해 고안된 여러 상징물과 함께 인간 남성과 여성의 나체상이 그려져 있습니다.

기념

1991년 파이오니어 11호는 당시 9개의 행성과 달을 각각 탐험한 무인 우주선을 기념하는 10개의 미국 우표 중 하나로 선정되는 영예를 안았습니다.파이오니어 11호는 목성과 함께 등장한 우주선이었습니다.명왕성은 "아직 [43]탐험되지 않았습니다"로 기록되어 있습니다.

갤러리

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b "Pioneer 11". NASA's Solar System Exploration website. Retrieved December 1, 2022.
  2. ^ a b c d e f g Fimmel, R. O.; Swindell, W.; Burgess, E. Pioneer Odyssey. SP-349/396. Washington, D.C.: NASA-Ames Research Center. OCLC 3211441. Retrieved January 9, 2011.
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