Кіріспе
1973 жылы НАСА ұшырған «Пионер-11» (сондай-ақ «Пионер-G» деп те аталады) – астероидтар белдеуін, Юпитер мен Сатурн айналасындағы ортаны, күн желiн және ғарыш сәулелерiн зерттеу мақсатымен 1973 жылғы 5 сәуiрде ұшырылған НАСА-ның роботтық ғарыш зонды. «Пионер-11» TRW компаниясымен құрастырылған және NASA Ames Research Center орталығы «Пионер» бағдарламасы аясында басқарылған. «Пионер-H» деп аталатын резервтік аппарат қазіргі уақытта Вашингтондағы Ұлттық әуе және ғарыш мұражайындағы «Ұшудың маңызды кезеңдері» көрмесінде қойылған. Миссияның көптеген элементтерi «Вояджер» бағдарламасын жоспарлауда маңызды рөл атқарды.
Pioneer 11 (also known as Pioneer G) is a NASA robotic space probe launched on April 5, 1973, to study the asteroid belt, the environment around Jupiter and Saturn, the solar wind, and cosmic rays. Pioneer 11 was built by TRW and managed as part of the Pioneer program by NASA Ames Research Center. A backup unit, Pioneer H, is currently on display in the "Milestones of Flight" exhibit at the National Air and Space Museum in Washington, D. C. Many elements of the mission proved to be critical in the planning of the Voyager program.
Ғарыш кемелерін жобалау
Пионер 11 автобусы алты қырлы алты қабатты құрылымды құрайтын, тереңдігі өлшенген. Автобуста зондтың бағытын басқаруға арналған жанар май және он екі ғылыми құралдың сегізін орналастырады. Ғарыш кемесінің массасы 259 килограмм. Гидразин монопропелленттік итеркіштер: бірінші жұп 4,8 айналым/мин тұрақты жылдамдықпен айналуды сақтайды, екінші жұп алға қарай жылдамдатуды басқарады, үшінші жұп кеңістіктік бағытты басқарады. Бағытталу туралы ақпаратты Жерді орбитасы бойынша қадағалау үшін конустық сканерлеу маневрлері, Канопусты анықтауға қабілетті жұлдыз сенсоры және екі күн сенсоры қамтамасыз етеді. Гелий векторлық магнитометрі (HVM) планетаралық магнит өрісінің жік құрылымын өлшейді, Юпитердің магнит өрісін картаға түсіреді және Күн желдің Юпитермен өзара әрекеттесуін бағалау үшін магнит өрісінің өлшемдерін ұсынады. Квадрисфералық плазмалық анализатор Күннен шыққан күн жел бөлшектерін анықтау үшін үлкен табақ пішіндес антеннадағы тесіктен қарап тұрады. Зарядталған бөлшектер құралы (CPI) Күн жүйесіндегі ғарыш сәулелерін анықтайды. Космикалық сәулелер телескопы (CRT) ғарыш сәулелері бөлшектерінің құрамы және олардың энергия диапазондары туралы деректерді жинайды. Гейгер түтікті телескопы (GTT) Юпитер мен Сатурнның радиациялық белдеулері арқылы ғарыш кемесінің жолындағы электрондар мен протондардың қарқындылығын, энергия спектрлерін және бұрыштық таралуын зерттейді. Радиацияға түскен детектор (TRD) құрамында энергиясы 0,5-12 МэВ электрон бөлшектерін, энергиясы 100-400 кэВ электрон бөлшектерін анықтайтын электрон шашырауы детекторы және минималды иондау детекторы бар, ол (<3 МэВ) минималды иондаушы бөлшектерді және 50-350 МэВ диапазонындағы протондарды өлшейді. Метеороидтық детекторлар Негізгі табақтың арт жағына орнатылған 12 панельді қысымды детекторлар кішкентай метеороидтардың соқтығысуын тіркейді. Астероид/метеороидтық детектор (AMD) метеороид астероид детекторы төрт бейнелемейтін телескоп арқылы ғарышқа қарап, жақын маңдағы шаң бөлшектерінен бастап алыс үлкен астероидтарға дейінгі бөлшектерді қадағалайды. Күлгін фотометр Күлгін сәуле ғарыш кеңістігіндегі және Юпитер мен Сатурндағы сутегі мен гелийдің мөлшерін анықтау үшін сезіледі. Бейнелеу фотополяриметрі (IPP) Бейнелеу тәжірибесі ғарыш кемесінің айналуына сүйенеді, планетаның бойымен 0,03 градус ғана ені бар тар жолақтардағы планетаны қызыл және көк жарықта қарастыратын кішкентай телескопты жылжытады. Бұл жолақтар планетаның бейнесін құру үшін өңделеді. Инфрақызыл радиометрі Бұлт температурасы және Юпитер мен Сатурннан шығатын жылу туралы ақпарат береді. Триаксиалды флюксгейт магнитометрі Юпитер мен Сатурнның магнит өрістерін өлшейді. Бұл құрал Пионер 10 кемесінде болмаған.
Ұшыру және траектория
Пионер 11 зонды 1973 жылғы 6 сәуірде 02:11:00 UTC уақытында Ұлттық аэронавтика және ғарыш басқармасы Флорида штатының Канаверал мүйісіндегі 36А ғарыш ұшыру кешенінен Atlas Centaur зымыран тасымалдағышымен, Star 37E қозғалтқыш модулімен ұшырылды. Оның серік зонды – Пионер 10 1972 жылғы 3 наурызда ұшырылған еді. Пионер 11 Юпитерге тікелей бағытталған траекториямен, алдын ала гравитациялық көмексіз ұшырылды. 1974 жылдың мамыр айында Пионер Юпитердің үстінен солтүстік-оңтүстік траекториясымен өтуге қайта бағытталды, бұл 1979 жылы Сатурнның жанынан өтуге мүмкіндік берді. Маневр жанармайдың жұмсалуын қамтамасыз етті, 42 минут 36 секундқа созылды және Пионер 11-дің жылдамдығын 230 км/сағ арттырды. Ол 1973 жылғы 11 сәуірде және 1974 жылғы 7 қарашада екі рет траекторияны түзеуден өтті.
Юпитермен кездесу
Пионер 11 1974 жылдың қараша және желтоқсан айларында Юпитердің жанынан өтті. Ең жақын нүктеде, 2 желтоқсанда, ол бұлттардың үстінен өтті.
НАСА операцияларын тоқтатады
1995 жылы «Пионер-11» өзінің ешбір детекторына қуат бере алмайтын болды, сондықтан оны тоқтату туралы шешім қабылданды. 1995 жылдың 29 қыркүйегінде жобаны басқаруға жауапты NASA-ның Эймс зерттеу орталығы баспасөз хабарламасын жариялады, ол былай деп басталды: «Күн жүйесінің ең шеткерлі аймақтарын 22 жылға жуық зерттегеннен кейін, тарихымыздағы ең берік және нәтижелі ғарыш миссияларының бірі аяқталады». NASA «айына бір-екі рет» ғарыш кемесінің сигналын тыңдау үшін Deep Space Network антенналарын пайдаланатыны, ал «1996 жылдың соңына дейін» оның хабар алмасу құралы толығымен үнсіздікке тонатыны хабарланды. NASA басшысы Дэниел Голдин «Пионер-11»-ді «өзіне сенген шағын ғарыш кемесі, Күн жүйесі туралы көп нәрсе үйреткен және соңында біздің табиғи білімге құштарлығымыз туралы бізге түсінік берген құрметті саяхатшы» деп сипаттады. «Пионер-11» – НАСА-ның мақсаты – шекарадан тыс зерттеулер жасау». Операциялардың аяқталғанын жариялаудан басқа, хабарламада «Пионер-11» миссиясының тарихи жетістіктерінің тізімі келтірілді. НАСА 1995 жылдың 30 қыркүйегінде ғарыш кемесімен үздіксіз байланысты тоқтатты, бірақ әр екі-төрт апта сайын шамамен екі сағатқа байланыс орнатуды жалғастырды.
Уақыт шкаласы
Саяхаттың уақыт сызығы Күн оқиғасы 1973 04 06 Ғарыш кемесі сағат 02:11:00-де ұшырылды. 1974 04 19 Астероид белдеуінен өту. 1974 11 03 Юпитерді бақылау кезеңі басталды. Уақыт оқиғасы 1974 12 02 Жопиан жүйесімен кездесу. 08:21:00 Каллисто 786 500 км қашықтықта ұшып өтті. 22:09:00 Ганимед 692 300 км қашықтықта ұшып өтті. 1974 12 03 03:11:00 Ио 314 000 км қашықтықта ұшып өтті. 04:15:00 Еуропа 586 700 км қашықтықта ұшып өтті. 05:00:21 Юпитер көлеңкесіне кіру. 05:01:01 Юпитердің жасырынуына кіру. 05:21:19 Юпитерге ең жақын сәт – 42 828 км. 05:33:52 Юпитер көлеңкесінен шығу. 05:43:03 Юпитердің жасырынуынан шығу. 22:29:00 Амальтея 127 500 км қашықтықта ұшып өтті. 1975 01 01 Фазалық тоқтау. 1979 07 31 Сатурнды бақылау кезеңі басталды. Уақыт оқиғасы 1979 08 29 Сатурн жүйесімен кездесу. 06:06:10 Япет 1 032 535 км қашықтықта ұшып өтті. 11:53:33 Фибе 13 713 574 км қашықтықта ұшып өтті. 1979 08 31 12:32:33 Гиперион 666 153 км қашықтықта ұшып өтті. 1979 09 01 14:26:56 Сақина жазықтығынан төмен қарай өту. 14:50:55 Эпиметей 6 676 км қашықтықта ұшып өтті. 15:06:32 Атлас 45 960 км қашықтықта ұшып өтті. 15:59:30 Дионе 291 556 км қашықтықта ұшып өтті. 16:26:28 Мимас 104 263 км қашықтықта ұшып өтті. 16:29:34 Сатурнға ең жақын сәт – 20 591 км. 16:35:00 Сатурнның жасырынуына кіру. 16:35:57 Сатурн көлеңкесіне кіру. 16:51:11 Янус 228 988 км қашықтықта ұшып өтті. 17:53:32 Сатурнның жасырынуынан шығу. 17:54:47 Сатурн көлеңкесінен шығу. 18:21:59 Сақина жазықтығынан жоғары қарай өту. 18:25:34 Тетис 329 197 км қашықтықта ұшып өтті. 18:30:14 Энцелад 222 027 км қашықтықта ұшып өтті. 20:04:13 Калипсо 109 916 км қашықтықта ұшып өтті. 22:15:27 Рея 345 303 км қашықтықта ұшып өтті. 1979 09 02 18:00:33 Титан 362 962 км қашықтықта ұшып өтті. 1979 10 05 Фазалық тоқтау. 1979 10 05 "Пионер" жұлдыздық миссиясы басталды. 1990 жылы Плутон орбитасынан өтті. 1995 09 30 Күнделікті миссиялық операциялар тоқтатылды. "Пионер-11" Жерден 6,5 миллиард км қашықтықта. 1995 11 24 Соңғы сигнал алынды.
Ағымдағы жағдай
Қуат шектеулері мен зондқа дейінгі үлкен қашықтық салдарынан ғарыш кемесімен соңғы рет байланыс 1995 жылдың 30 қыркүйегінде болды, ал соңғы сапалы инженерлік деректер 1995 жылдың 24 қарашасында алынды. 2023 жылдың 20 қаңтарына қарай, «Пионер-11» ғарыш кемесі Жерден және Күннен шамамен белгілі бір қашықтықта деп есептеледі. Ол Күнге қатысты жылдамдықпен қозғалып, жыл сайын шамамен 2,36 АЕ жылдамдықпен сыртқа қарай жылжыды. Ғарыш аппараты қазіргі (2023 жылғы қаңтар) RA 18h 54m dec 8° 59' (J2000.0) координаталарындағы Scutum шоқжұлдызы бағытында, Мессье 26 шоқжұлдызының жанынан өтіп барады. 928 000 жылдан кейін ол K карлигі TYC 992 192 1 жұлдызының жанынан өтеді, ал шамамен төрт миллион жылдан кейін Lambda Aquilae жұлдызының жанынан өтеді. «Пионер-11» ғарыш кемесін 1977 жылы ұшырылған екі «Вояджер» зондысы озып кетті, ал «Вояджер-1» адамзат жасаған ең алыс объекті болып табылады және болашақта да солай болып қала береді, себебі «Вояджерден» кейін ұшырылған ешбір зонд оны озып кететін жылдамдыққа ие емес.
Пионерлік аномалия
Күннен 20 мен 70 АЕ аралығындағы «Пионер-10» және «Пионер-11» ғарыш кемелерінен радиобайқау деректерін талдау нәтижесінде, үнемі шағын, бірақ аномальды Доплер жиілігінің өзгеруі анықталды. Бұл өзгеру Күнге қарай бағытталған (8.74 ± 1.33) × 10−10 м/с2 тұрақты үдеудің салдары ретінде түсіндіріледі. Бұл құбылыстың жүйелі себептері болуы күдіктелгенімен, олар табылмады. Осының салдарынан, «Пионер аномалиясы» деп аталатын бұл құбылыстың мәніне қызығушылық сақталып келді. Слава Турышев және оның әріптестері миссиялық деректерді жан-жақты талдап, аномалияның себебі асимметриялық жылулық сәулелену екенін және оның нәтижесінде «Пионерлердің» Күнге қарама-қарсы бетіне түсетін жылулық кері итеру күші екенін анықтады.
Пионерлік тақта
Пионер 10 және 11 ғарыш кемелерінің екеуінің де құрамында басқа планеталық жүйелерден келген зиялы тіршілік иелері оларды таба қалса, сол үшін арналған алтын жалатылған алюминий тақта бар. Тақталарда ғарыш кемесінің шығу тегі туралы ақпарат беру мақсатында жасалған бірнеше символдармен қатар, жалаңаш ер және әйел адамның суреттері бейнеленген.
Еске алу
1991 жылы «Пионер-11» ғарыш кемесі сол кездегі тоғыз планета мен Айды зерттеген ұшқышсыз ғарыш аппараттарын еске түсіретін АҚШ пошта қызметінің 10 маркасының бірінде бейнеленді. «Пионер-11» Юпитермен бірге көрсетілген. Плутон «әлі зерттелмеген» деп тізілген.