«Пионер-4»

Ежегодник БСЭ 1960 г

3 марта с полигона Кейп-Канаверал в 0 час. 11 мин. по времени 19-го часового пояса в сторону Луны была запущена ракетная система «Пионер-IV». Согласно программе, ракета должна была пересечь орбиту Луны и пройти на расстоянии 25 000-30 000 км от Луны.

При выведении ракеты на расчетную орбиту, вследствие ненормальной работы двигателя одной из верхних ступеней, ракета отклонилась от намеченного курса, в результате чего контейнер с научной аппаратурой космической ракеты «Пионер-IV» прошел на значительно большем расстоянии от Луны, чем предполагалось, и превратился в искусственную планету Солнечной системы. Намеченные по программе исследования магнитного поля Луны и наличия вокруг нее зоны радиации, а также фотоэлектрическая регистрация прохождения ракетой зоны Луны оказались невыполненными.

Через 13 часов после старта контейнер с аппаратурой находился на расстоянии 150 000 км от Земли, через 40 часов он пересек орбиту Луны на расстоянии 60 000 км от Луны. По данным, полученным при помощи радиотелескопа станции Голдстон (штат Калифорния, США), через 82 часа 04 мин. после старта ракетная система находилась в 655 000 км от Земли.

17 марта «Пионер-IV» находился в перигелии (147 млн. км от Солнца) и имел скорость 30,9 км/сек, а к 1 октября он достиг афелия (170 млн. км от Солнца) и имел скорость 26,6 км/сек. Период обращения вокруг Солнца 394,75 суток.

При запуске ракетной системы «Пионер-IV» слежение на активном участке траектории осуществлялось радиолокационными станциями в Кейп-Канаверале, Майами, Форт-Стюарте, Хантсвилле и Абердине. Радиотелескоп в Джодрелл-Банке (Англия) получал четкие сигналы от ракетной системы до 6 марта.

Дальнейшее слежение не производилось ввиду нрекращения работы источников питания передатчика, рассчитанных на 90 часов непрерывной работы.

Приборы, установленные на «Пионере-IV», подтвердили наличие открытых ранее советскими и американскими учеными двух радиационно опасных поясов, находящихся на высотах 2 000-6 000 км и 13 000-19 000 км. При этом были получены ценные данные, говорящие о том, что внешний пояс простирается значительно дальше (до 90 000 км), чем предполагали ранее.

Сиддики:

Во время миссии Pioneer IV НАСА проверило новую систему космической связи. Одним из компонентов системы была эта антенна диаметром 26 метров в Голдстоуне, штат Калифорния, первая из нескольких антенн, которые впоследствии станут узлами в сети Deep Space Network НАСА.
Научные инструменты:
1. фотоэлектрический датчик запуска
2. два счетчика Гейгера-Мюллера
Результаты: Это был последний из 5 американских лунных зондов, запущенных в рамках серии во время Международного геофизического года (хотя год официально закончился несколькими месяцами ранее). Его дизайн был очень похож на Pioneer III; ключевым отличием стало добавление «монитора» для измерения напряжения основного радиопередатчика, который по неизвестным причинам вышел из строя на Pioneer III. На борту находился механизм раскручивания, чтобы замедлить вращающуюся стабилизированную машину с первоначальной скорости вращения 480 об/мин до примерно 11 оборотов примерно через 11 часов после запуска. Хотя он не достиг своей основной цели - сфотографировать Луну во время облета, Pioneer IV стал первым американским космическим аппаратом, достигшим скорости выхода от Земли. Во время запуска вторая ступень не отключилась вовремя, что привело к изменению курса и углов траектории. Таким образом, космический аппарат прошёл мимо Луны на расстоянии около 60 000 километров (вместо запланированных 32 000 километров), то есть недостаточно близко для работы сканера изображений. Ближайший подход был в 10:24 4 марта 1959 года, примерно через 41 час после запуска. Его крошечная радиостанция передавала информацию в течение 82 часов, прежде чем контакт был потерян на расстоянии 655 000 километров от Земли - самое большое расстояние для отслеживания созданного человеком объекта тогда. Зонд в конце концов вышел на гелиоцентрическую орбиту, став первым американским космическим аппаратом, сделавшим это. Ученые получили отличные данные, свидетельствующие о том, что интенсивность верхнего пояса поясов Ван Аллена изменилась со времен Pioneer III (вероятно, это связано с недавней солнечной вспышкой) и что может существовать третий пояс на большей высоте выше других.

Цель запуска и назначение-как у аппарата Pioneer III. Запуск аппарата произведен 3 марта 1959 г. с м. Канаверал ракетой-носителем Juno II. После выхода на траекторию полета к Луне аппарат получил обозначение по международной системе 1959 ν. 4 марта аппарат достиг района Луны и прошел от нее на расстоянии 60 050 км (расчетное значение-32 000 км). Из-за отклонения от зоны пролета не включился фотоэлектрический датчик спускового механизма устройства фотографирования Луны, и оно не было испытано. Связь с аппаратом поддерживалась в течение 82 час. до расстояния 655 300 км от Земли. При дальнейшем движении аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту с перигельным расстоянием 147,1 млн. км, афелийным расстоянием 173,6 млн. км, наклолением к плоскости эклиптики 0,127° и периодом обращения 406,9 сут. Время существования аппарата - неограниченное. В результате исследований получены данные о космической радиации.

Конструкция, состав слубежного оборудования и научной аппаратуры-как у аппарата Pioneer III, с некоторыми изменениями. Счетчик второго типа снабжен дополнительной защитой: цилиндром из свинца с закрытым сверху дном, закрывающим счетчик сверху, и внутренним цилиндром из нержавеющей стали. Свинцовый цилиндр обеспечил защиту 4,0 г/см², цилиндр из нержавеющей стали-0,6 г/см². Вес аппарата- 6,1 кГ.

Основные организации-разработчики аппарата те же, что и для аппарата Pioneer III.

НК-2009-5

▲ Вернер фон Браун и Курт Дебус (первый и второй слева) беседуют с группой Джеймса Ван Аллена (второй справа) 1 марта 1959 г., перед запуском Pioneer 4

3 марта 1959 г. в 05:11 UTC, через два месяца после «Луны-1», со второй попытки был запущен Pioneer 4. КА отделился через 276.6 сек после старта. Начальная скорость 11082 м/с была на 87 м/с меньше расчетной, а вектор ее отклонился на 4.6° по углу места и 1.3° по азимуту. Вследствие этого Pioneer 4 прошел мимо Луны лишь через 41 час после старта, 4 марта в 22:24 UTC, и на расстоянии 60000 км, превышающем предел чувствительности фотодатчика. В остальном аппарат работал штатно, через 11 час 20 мин после старта было выполнено снижение угловой скорости с 416 до 11 об/мин. Бортовая температура стабилизировалась на +42°С.

Приборы Джеймса Ван Алена подтвердили наличие двух радиационных поясов с максимумами на высотах 2000-6000 км и 13000-19000 км. Было установлено, что внешний пояс простирается до высоты около 90000 км, значительно дальше, чем предполагали. В окололунном пространстве никаких следов радиации обнаружено не было.

В ходе полета Земля «слышала» аппарат только 24.6 часа - остальное время он находился вне зоны радиовидимости. Прием данных закончился после истощения аккумуляторных батарей через 82 час 04 мин после старта на расстоянии 652000 км от Земли. Станция вышла на гелиоцентрическую орбиту с периодом обращения 395 суток.

Карфидов В. «Космонавтика», 2021 г.

1.2.2. «Pioneer» Тип 2
АМС этого типа разрабатывалась в Лаборатории реактивного движения (JPL - Jet Propulsion Laboratory) и принципиально отличалась от АМС «Pioneer» тип 1, разработанной в STL. NASA, которой 01.10.58 г. также была переподчинена JPL, приняла решение АМС этого типа также называть «Pioneer».
АМС «Pioneer» тип 2 предназначались для обнаружения магнитного поля Луны с пролетной траектории.
На АМС использовались ртутные электрические батареи, двигательные установки отсутствовали. АМС стабилизировалась закруткой вокруг продольной оси со скоростью 400 об/мин. Через 10 часов после старта скорость вращения уменьшалась до 6 об/мин. с помощью двух грузиков на проволочных тягах длиной 1,5 м.
Из научной аппаратуры на АМС устанавливались только 2 счетчика Гейгера-Мюллера для измерения интенсивности космической радиации и фотоэлектрической устройство для регистрации прохождения вблизи Луны. По изменению интенсивности радиации рассчитывалось обнаружить (в случае их существования) радиационные пояса, создаваемые магнитным полем Луны, аналогично радиационным поясам Земли. Первоначально предполагалось оснастить АМС фототелевизионным устройством (ФТУ) в нижней торцевой части, рассчитанным на получение одного кадра. ФТУ должно было сработать по сигналу датчика, установленного в вершине конуса, когда после пролета Луны датчик был бы направлен на Солнце, а объектив ФТУ - на обратную сторону Луны.
Расчетная длительность работы АМС - 75-90 часов.
Длина АМС 58,4 см, диаметр 25 см. Масса АМС - около 6 кг. Запуск производился РН Juno-II.
Было произведено два запуска АМС «Pioneer» тип 2. Второй запуск 03.03.59 г. был частично удачным - из-за недобора скорости АМС пролетела на расстоянии 60 000 км от Луны вместо расчетных 16 000-24 000 км, в связи с чем данных по магнитному полю и радиационным поясам Луны получить не удалось. АМС «Pioneer-4» вышла на гелиоцентрическую орбиту. Связь с АЛС поддерживалась в течение 82 часов на расстоянии до 655 300 км.
АМС «Pioneer-4» стала первой американской АМС, вышедшей за пределы поля тяготения Земли.