Wissenschaft

Pioniermissionen: Erkundungen von Sonne, Jupiter, Saturn und Venus

Planetenforscher befinden sich seit den frühen 1960er Jahren im Modus „Das Sonnensystem erforschen“, seitdem die NASA und andere Weltraumagenturen Satelliten von der Erde abwerfen konnten. Zu diesem Zeitpunkt verließen die ersten Mond- und Mars-Sonden die Erde, um diese Welten zu untersuchen. Die Pioneer-  Serie von Raumfahrzeugen war ein großer Teil dieser Bemühungen. Sie führten einzigartige Erkundungen der Sonne. des Jupiter. des Saturn und der Venus durch. Sie ebneten auch den Weg für viele andere Sonden, einschließlich der Voyager- Missionen, Cassini , Galileo und New Horizons .

Das erste in der Pioneer-Reihe von Raumfahrzeugen hieß Pioneer Able und untersuchte den Mond. NASA 

 

Pionier 0, 1, 2

Die Pioniermissionen 0, 1 und 2 waren die ersten Versuche der Vereinigten Staaten, den Mond mit einem Raumschiff zu untersuchen. Diesen identischen Missionen, die alle ihre Mondziele nicht erreichten, folgten die Pioniere 3 und 4 . Sie waren Amerikas erste erfolgreiche Mondmissionen. Der nächste Teil der Serie, Pioneer 5, lieferte die ersten Karten des interplanetaren Magnetfelds. Die Pioniere 6, 7, 8 und 9 waren das weltweit erste solare Überwachungsnetzwerk und warnten vor erhöhter Sonnenaktivität, die sich auf erdumlaufende Satelliten und Bodensysteme auswirken könnte.

Als die NASA und die planetarische Wissenschaft in der Lage waren, robustere Raumschiffe zu bauen, die weiter als das innere Sonnensystem fliegen konnten, entwickelten und setzten sie die beiden Pioneer 10- und 11- Fahrzeuge ein. Dies waren die ersten Raumschiffe, die jemals Jupiter und Saturn besuchten. Das Fahrzeug führte eine Vielzahl wissenschaftlicher Beobachtungen der beiden Planeten durch und gab Umweltdaten zurück, die bei der Entwicklung der anspruchsvolleren Voyager- Sonden verwendet wurden.

Pioneer 10 wurde am NASA Ames Research Center gebaut und umfasste mehrere Detektoren und Instrumente zur Untersuchung des Planeten, seines Gravitationsfeldes und seines Magnetfelds. NASA 

 

Pionier 3, 4

Nach den erfolglosen Mondmissionen 0, 1 und 2 der USAF / NASA- Pioniermissionen starteten die US-Armee und die NASA zwei weitere Mondmissionen. Diese waren kleiner als die vorherigen Raumschiffe der Serie und führten jeweils nur ein einziges Experiment zum Nachweis der kosmischen Strahlung durch. Beide Fahrzeuge sollten am Mond vorbeifliegen und Daten über die Strahlungsumgebung der Erde und des Mondes zurückgeben. Der Start von Pioneer 3 schlug fehl, als die erste Stufe der Trägerrakete vorzeitig unterbrochen wurde. Obwohl Pioneer 3 keine Fluchtgeschwindigkeit erreichte, erreichte es eine Höhe von 102.332 km und entdeckte einen zweiten Strahlungsgürtel um die Erde.

Dies ist die Konfiguration für Pioneers 3 und 4. NASA

Der Start von Pioneer 4 war erfolgreich und es war das erste amerikanische Raumschiff, das der Schwerkraft der Erde entkam, als es sich innerhalb von 58.983 km um den Mond bewegte (ungefähr doppelt so hoch wie die geplante Vorbeiflughöhe). Das Raumschiff gab Daten über die Mondstrahlungsumgebung zurück, obwohl der Wunsch, das erste künstliche Fahrzeug zu sein, das am Mond vorbeiflog, verloren ging, als die Luna 1 der Sowjetunion einige Wochen vor Pionier 4 am Mond vorbeifuhr .

 

Pionier 6, 7, 7, 9, E.

Die Pioniere 6, 7, 8 und 9 wurden geschaffen, um die ersten detaillierten, umfassenden Messungen des Sonnenwinds, der solaren Magnetfelder und der kosmischen Strahlung durchzuführen . Die Daten der Fahrzeuge wurden entwickelt, um magnetische Phänomene sowie Partikel und Felder im interplanetaren Raum in großem Maßstab zu messen. Sie wurden verwendet, um Sternprozesse sowie die Struktur und den Fluss des Sonnenwinds besser zu verstehen. Die Fahrzeuge fungierten auch als das weltweit erste weltraumgestützte solare Wetternetzwerk und lieferten praktische Daten zu Sonnenstürmen, die sich auf die Kommunikation und den Strom auf der Erde auswirken. Ein fünftes Raumschiff, Pioneer E , ging verloren, als es aufgrund eines Versagens der Trägerrakete nicht in die Umlaufbahn kam.

 

Pionier 10, 11

< p> Die Pioniere 10 und 11 waren die ersten Raumschiffe, die Jupiter ( Pionier 10 und 11 ) und Saturn (nur Pionier 11 ) besuchten. Als Wegbereiter für die Voyager- Missionen lieferten die Fahrzeuge die ersten wissenschaftlichen Beobachtungen dieser Planeten aus nächster Nähe sowie Informationen über die Umgebungen, denen die Voyager begegnen würden . Die Instrumente an Bord der beiden Schiffe untersuchten die Atmosphären, Magnetfelder, Monde und Ringe von Jupiter und Saturn sowie die interplanetaren Magnet- und Staubpartikelumgebungen, den Sonnenwind und die kosmischen Strahlen. Nach ihren planetarischen Begegnungen setzten die Fahrzeuge ihre Fluchtwege aus dem Sonnensystem fort. Ende 1995 befand sich Pioneer 10 (das erste künstliche Objekt, das das Sonnensystem verließ) etwa 64 AE von der Sonne entfernt und bewegte sich mit 2,6 AE / Jahr in Richtung interstellarer Raum.

Zur gleichen Zeit war Pioneer 11 44,7 AE von der Sonne entfernt und bewegte sich mit 2,5 AE / Jahr nach außen. Nach ihren planetarischen Begegnungen wurden einige Experimente an Bord beider Raumfahrzeuge ausgeschaltet, um Strom zu sparen, da sich die RTG-Leistung des Fahrzeugs verschlechterte. Die Mission von Pioneer 11 endete am 30. September 1995, als die RTG-Leistung nicht ausreichte, um Experimente durchzuführen, und das Raumschiff nicht mehr kontrolliert werden konnte. Der Kontakt zu Pioneer 10 ging 2003 verloren.

Das Konzept dieses Künstlers für das Raumschiff Pioneer 12 (Zwilling von Pioneer 11) bei Jupiter. Es hat wie sein Zwilling die Bedingungen am Jupiter gemessen, einschließlich seines Magnetfelds und seiner Strahlungsumgebung. NASA

 

Pionier Venus Orbiter und Multiprobe Mission

Der Pioneer Venus Orbiter wurde entwickelt, um Langzeitbeobachtungen der Venusatmosphäre und der Oberflächenmerkmale durchzuführen. Nach dem Eintritt in die Umlaufbahn um die Venus im Jahr 1978 lieferte das Raumschiff globale Karten der Wolken, der Atmosphäre und der Ionosphäre des Planeten, Messungen der Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Sonnenwind sowie Radarkarten von 93 Prozent der Oberfläche der Venus. Darüber hinaus nutzte das Fahrzeug mehrere Möglichkeiten, um systematisch UV-Beobachtungen mehrerer Kometen durchzuführen. Mit einer geplanten primären Missionsdauer von nur acht Monaten blieb das Pioneer- Raumschiff bis zum 8. Oktober 1992 in Betrieb, als es schließlich in der Atmosphäre der Venus verbrannte, nachdem ihm das Treibmittel ausgegangen war. Die Daten des Orbiters wurden mit den Daten seines Schwesterfahrzeugs (Pioneer Venus Multiprobe und seiner atmosphärischen Sonden) korreliert, um spezifische lokale Messungen mit dem allgemeinen Zustand des Planeten und seiner Umgebung in Beziehung zu setzen, wie sie vom Orbit aus beobachtet wurden.

Trotz ihrer drastisch unterschiedlichen Rollen waren sich Pioneer Orbiter und Multiprobe im Design sehr ähnlich. Die Verwendung identischer Systeme (einschließlich Flughardware, Flugsoftware und Bodentestausrüstung) und die Einbeziehung bestehender Konstruktionen aus früheren Missionen (einschließlich OSO und Intelsat) ermöglichten es der Mission, ihre Ziele zu minimalen Kosten zu erreichen.

Pioneer Venus Multiprobe

Pioneer Venus Multiprobe trug 4 Sonden, die für atmosphärische In-situ-Messungen ausgelegt waren. Die Mitte November 1978 aus dem Trägerfahrzeug freigegebenen Sonden traten mit 41.600 km / h in die Atmosphäre ein und führten verschiedene Experimente durch, um die chemische Zusammensetzung, den Druck, die Dichte und die Temperatur der mittleren bis unteren Atmosphäre zu messen. Die Sonden, bestehend aus einer großen, stark instrumentierten Sonde und drei kleineren Sonden, wurden auf verschiedene Orte gerichtet. Die große Sonde trat in der Nähe des Äquators des Planeten ein (bei Tageslicht). Die kleinen Sonden wurden an verschiedene Stellen geschickt.

Die Pioneer Venus Multiprobe wurde 1978 auf den Markt gebracht und kam im Spätherbst an. Die Sonden stiegen durch die Atmosphäre ab und sendeten Informationen über die Bedingungen zurück. NASA 

Die Sonden waren nicht dafür ausgelegt, den Aufprall auf die Oberfläche zu überstehen, aber die Tagessonde, die an die Tageslichtseite geschickt wurde, hielt eine Weile. Es sendete 67 Minuten lang Temperaturdaten von der Oberfläche, bis die Batterien leer waren. Das Trägerfahrzeug, das nicht für den Wiedereintritt in die Atmosphäre ausgelegt war, folgte den Sonden in die venusianische Umgebung und gab Daten über die Eigenschaften der extremen Außenatmosphäre weiter, bis es durch atmosphärische Erwärmung zerstört wurde.

Die Pioniermissionen hatten einen langen und ehrenwerten Platz in der Geschichte der Weltraumforschung. Sie ebneten den Weg für andere Missionen und trugen wesentlich zu unserem Verständnis nicht nur der Planeten, sondern auch des interplanetaren Raums bei, durch den sie sich bewegen.

 

Schnelle Fakten über die Pioniermissionen

  • Die Pioniermissionen umfassten eine Reihe von Raumfahrzeugen bis hin zu Planeten, die vom Mond und der Venus bis zu den äußeren Gasriesen Jupiter und Saturn reichten.
  • Die ersten erfolgreichen Pioniermissionen gingen zum Mond.
  • Die komplexeste Mission war Pioneer Venus Multiprobe.

Bearbeitet und aktualisiert von Carolyn Collins Petersen

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