Кіріспе

NASA Айды зерттеуге арналған роботты ғарыш кемесі. «Пионер-4» – «Пионер» бағдарламасы аясында Айдың үстімен ұшу траекториясына және гелиоцентрлік орбитаға шығарылған, айналмалы стабилизацияланған, пилотсыз ғарыш кемесі. Бұл ғарыш кемесі Жердің тартылысынан құтылған АҚШ-тың алғашқы ғарыш зонды болып табылады. 1959 жылдың 3 наурызында ұшырылған «Пионер-4» «Пионер-3» сияқты жүкпен жабдылған: Гейгер-Мюллер түтігін пайдалана отырып, Айдың радиациялық ортасын зерттеу және Айдың суретін түсіру эксперименттері. Ол Ай бетінен шамамен 60 000 км қашықтықта өтті. Алайда, «Пионер-4» фотоэлектрлік сенсорын іске қосу үшін жеткілікті жақындамады. 1969 жылға дейін ғарыш кемесі Күн орбитасында болды. 1958-1963 жылдар аралығында АҚШ жасаған 12 талпыныстың ішінде Айға сәтті ұшқан жалғыз зонд осы «Пионер-4» болды. Тек 1964 жылы «Рейнджер-7» өзінің барлық міндеттерін орындап, одан да табысты болды. 1959 жылдың 3 қаңтарында кеңестік «Луна-1» зонды Айдың үстінен алғашқы сәтті ұшуды жасағаннан кейін, АҚШ-та Айға миссия ұйымдастыруға қысым арта түсті, себебі американдық миссиялардың сәтсіздіктері жария етілсе, кеңестік миссиялардың сәтсіздіктері жасырын ұсталды.

Ғарыш кемелерін жобалау

Пионер 4 – 51 см биіктігі және негізінде 23 см диаметрі бар конус тәрізді зонд. Конус электр өткізгіштігін қамтамасыз ету үшін алтынмен қапталған жіңішке шыны талшықтан жасалған қабықтан тұрды және температураны 10–50 °C аралығында ұстау үшін ақ жолақтармен боялған. Конустың ұшында антенна ретінде жұмыс істейтін шағын зонд орналасқан. Конустың негізінде сынап батареяларынан құралған сақина орналасқан. Сақинаның ортасынан фотоэлектрлік сенсор шығып тұрды. Сенсор екі фотоэлементтен тұрды, олар зонд Айға шамамен 30 000 км қашықтықта болғанда Айдың жарығымен іске қосылатын еді. Конустың ортасында кернеумен қамтамасыз ететін түтік және екі Гейгер-Мюллер түтігі орналасқан. Бұрынғы Explorer спутниктерімен байланыс үшін қолданылған зертхананың Microlock жүйесі бұл миссияны орындау үшін жеткілікті емес еді. Сондықтан TRAC(E) Tracking And Communication (Extraterrestrial) деп аталатын жаңа радиожүйе жасалды. TRAC(E) Голдстоун терең ғарыш байланыс кешенінің ажырамас бөлігі болды. 0,5 кг салмақты бергіш 960,05 МГц жиілікте 0,1 Вт фазалық модуляцияланған сигналды берді. Модуляцияланған тасымалдаушы қуаты 0,08 Вт және жалпы тиімді сәулелену қуаты 0,18 Вт құрады. Айналуды тоқтату механизмі екі 7 граммдық салмақтан тұрды, олар ұшырылғаннан кейін 10 сағаттан соң гидравликалық таймермен іске қосылғанда екі 150 см сымның ұшына дейін ашылатын еді. Салмақтар ғарыш кемесінің айналуын 400 айналымнан 6 айналымға дейін баяулату үшін жасалған, содан кейін салмақтар мен сымдар босатылды. Пионер 4 өзінің алдыңғы нұсқасына қарағанда бірнеше шағын өзгерістер енгізілді, атап айтқанда, Гейгер түтіктерінің айналасына қорғасыннан жасалған қорғаныш қосылды және телеметрия жүйесі сенімділігі мен сигнал күшін жақсарту үшін өзгертілді. Зондтың сериялық нөмірі S/N #4 болды, ал #3 зонд техникалық мәселелерге байланысты ұшырудан алдын ала кері қайтарылды.

Ұшыру құралы

Пионер-4 ғарыш аппараты Juno II атқарушы құрылғысымен ұшырылды, ол сонымен қатар Пионер-3 аппаратын да ұшырған. Juno II, Explorer 1 аппаратын ұшырған Juno I (Jupiter C негізіндегі) атқарушы құрылғысына өте ұқсас болды. Оның бірінші сатысы – АҚШ армиясы қолданған 19,51 метрлік Юпитер орташа қашықтықтағы баллистикалық зымыраны болды. Юпитердің қозғалтқыш бөлімінің үстінде 2, 3 және 4-ші сатылардағы зымырандарды ұстап тұратын айналмалы бөшке орналасқан басқару және бағыттау бөлімі орналасқан. Пионер-4 зымыранының 4-ші сатысының үстіне бекітілді.

Миссия

1959 жылы 3 наурыздағы түнде 05:10:56 GMT уақытында Пионер 4, Канаверал мүйісіндегі LC 5 ұшыру алаңынан ұшырылды. Бұл жолы күшейткіш жақсы жұмыс істеді, нәтижесінде Пионер 4 өзінің негізгі мақсатына – Жер-Ай траекториясына қол жеткізді, сәулелену туралы деректерді жіберді және бақылауға арналған құнды жаттығу жүргізді. Екінші сатыдағы күйілудің номиналдан сәл ұзаққа созылуы траектория мен жылдамдық бойынша шағын қателерге әкеп соқты, сондықтан ғарыш зонды 1959 жылғы 4 наурызда 22:25 GMT (5:25 pm EST) уақытында Ай бетіне 58 983 км (7.2° E, 5.7° S) жақын өтті, жылдамдығы 7230 км/сағ болды. Бұл қашықтық фотоэлектрлік сенсорды іске қосу үшін жеткіліксіз болды. Бұл сканерлеу құрылғысы болашақ ғарыш зондтарында пленкалық немесе видеокамераны қосу үшін сынақтан өтті. Зонд 82,5 сағат бойы сәулелену туралы деректерді таратуды жалғастырды және 1959 жылғы 18 наурызда 01:00 GMT уақытында перигелийге жетті. Цилиндрлік төртінші саты корпусы (ұзындығы 173 см, диаметрі 15 см, салмағы 4,65 кг) зондпен бірге орбитаға шығарылды. Байланыс жүйесі жақсы жұмыс істеді, егер жеткілікті батарея қуаты болғанда сигналдар алынуы мүмкін еді деп есептелді.