Pionier P-31

Pionier P-31

Sonda księżycowa Pioneer P-31
Typ misji	Orbiter księżycowy
Operator	NASA
Czas trwania misji	Błąd uruchamiania
Właściwości statków kosmicznych
Producent	TRW
Uruchom masę	175,0 kilogramów (385,8 funtów)
Początek misji
Data uruchomienia	15 grudnia 1960, 09:10 ( 1960-12-15UTC09:10Z ) UTC
Rakieta	Atlas D Able
Uruchom witrynę	Przylądek Canaveral LC-12
Pionier

Pioneer P-31 (znany również jako Atlas-Able 5B lub Pioneer Z) miał być księżycową sondą orbitalną, ale misja zakończyła się niepowodzeniem wkrótce po starcie. Celem było umieszczenie wysoce wyposażonej sondy na orbicie Księżyca, zbadanie środowiska między Ziemią a Księżycem oraz opracowanie technologii sterowania i manewrowania statkiem kosmicznym z Ziemi. Został wyposażony do robienia zdjęć powierzchni Księżyca za pomocą systemu podobnego do telewizyjnego, szacowania masy Księżyca i topografii biegunów, rejestrowania rozkładu i prędkości mikrometeorytów oraz badania promieniowanie , pola magnetyczne i fale elektromagnetyczne o niskiej częstotliwości w kosmosie. System napędowy średniego kursu i rakieta wtryskowa byłyby pierwszym samodzielnym systemem napędowym Stanów Zjednoczonych zdolnym do działania wiele miesięcy po wystrzeleniu na duże odległości z Ziemi i pierwszymi amerykańskimi testami manewrowania satelitą w kosmosie .

Misja

Statek kosmiczny został wystrzelony na pojeździe Atlas 91D połączonym z górnymi stopniami Thor-Able, w tym trzecim stopniem Able na paliwo stałe Able, 15 grudnia 1960 r. Start przebiegał bez zakłóceń do czasu T + 66 sekund, kiedy zarejestrowano poważne zaburzenie osiowe, po którym nastąpiła szybka utrata LOX ciśnienie w zbiorniku i zmiany w spalinach silnika Atlasa wskazujące na głód utleniacza. W T + 73 sekund Atlas doświadczył całkowitego rozpadu strukturalnego i utraty telemetrii. Górne stopnie kontynuowały transmisję danych aż do zderzenia z oceanem. Ładunek spadł do Oceanu Atlantyckiego 12 do 20 km (7 do 12 mil) od Cape Canaveral w wodzie o głębokości około 20 metrów (65 stóp). Operacja ratownicza Marynarki Wojennej odzyskała części rakiety nośnej i ładunek. Bezpośrednia przyczyna awarii była niejasna, ale uważano, że jest ona związana albo z poluzowaniem się adaptera łączącego stopnie Able z Atlasem i wbiciem w zbiornik LOX, albo z uderzeniami aerodynamicznymi w pojeździe nośnym. Odzyskany drugi stopień Able nie wykazywał żadnych oznak zapłonu ani działania silnika, a najbardziej prawdopodobną przyczyną awarii było uważane za aerodynamiczne wygięcie adaptera Able, które następnie rozerwało zbiornik LOX Atlasa. Uszkodzony wzmacniacz nadal latał przez kilka sekund później, ale zawalenie się konstrukcji przedniej części Atlasa w połączeniu z utratą ciśnienia LOX w układzie zasilania paliwem pędnym spowodowało wyłączenie silnika i samozniszczenie pojazdu.

W wyniku tej awarii i Mercury-Atlas 1 pięć miesięcy wcześniej z powodu podobnego epizodu zginania aerodynamicznego w przedniej części zbiornika LOX, GD / A zaczął wymagać, aby wszystkie kombinacje górnego stopnia / ładunku Atlas przeszły odpowiednie testy dynamiki strukturalnej.

Awaria została opisana jako „szczególnie rozczarowująca”, ponieważ była to ostatnia premiera z serii sond Able, ponieważ jej następca, program Ranger, był w trakcie prac. Ostatecznie amerykański program kosmiczny nie doczekał się w pełni udanej sondy księżycowej aż do Rangera 7 cztery lata później. Oznaczało to również ostateczne wystrzelenie pierwszej generacji sond księżycowych, które wykorzystywały bezpośrednie trajektorie wznoszenia i ustąpiły miejsca sondom drugiej generacji, które miały orbity parkingowe.

Projekt statku kosmicznego

Pioneer P-31 był praktycznie identyczny z wcześniejszym satelitą Pioneer P-30 , który uległ awarii, kulą o średnicy 1 metra z układem napędowym zamontowanym na dnie, co daje całkowitą długość 1,4 metra. Masa konstrukcji i skorupy ze stopu aluminium wynosiła około 30 kg, a jednostek napędowych około 90 kg. Cztery panele słoneczne, każdy o wymiarach 60 x 60 cm, zawierające 2200 ogniw słonecznych w 22 100-ogniwowych guzkach, wystających z boków kulistej skorupy w konfiguracji „koła łopatkowego” o łącznej rozpiętości około 2,7 metra. Panele słoneczne ładowały akumulatory niklowo-kadmowe . Wewnątrz skorupy większość objętości zajmował duży kulisty zbiornik hydrazyny, zwieńczony dwoma mniejszymi kulistymi zbiornikami azotu i rakietą wtryskową 90 N, aby spowolnić statek kosmiczny i wejść na orbitę księżycową, która została zaprojektowana tak, aby mogła wystrzelić dwa razy podczas misja. Do spodu kuli przymocowana była rakieta z noniuszem 90 N do napędu w połowie kursu i manewrów na orbicie księżycowej, którą można było wystrzelić cztery razy.

Wokół górnej półkuli zbiornika hydrazyny znajdowała się platforma oprzyrządowania w kształcie pierścienia, na której znajdowały się baterie w dwóch paczkach, dwa nadajniki i zwrotnice UHF 1,5 W, moduły logiczne do instrumentów naukowych, dwa odbiorniki poleceń, dekodery, bufor / wzmacniacz, trzy konwertery , telebit, skrzynka dowodzenia i większość instrumentów naukowych. Dwie dipolowe anteny UHF wystawały z górnej części kuli po obu stronach dyszy rakiety wtryskowej. Z dna kuli wystawały dwie dipolowe anteny UHF i długa antena VLF. Nadajniki pracowały na częstotliwości 378 MHz.

Kontrolę termiczną planowano osiągnąć za pomocą 50 małych urządzeń typu „łopatki śmigła” na powierzchni kuli. Same ostrza były wykonane z materiału odblaskowego i składały się z czterech łopatek, które przylegały do ​​powierzchni, pokrywając czarny wzór pochłaniający ciepło namalowany na kuli. Cewka termoczuła została przymocowana do ostrzy w taki sposób, że niskie temperatury wewnątrz satelity powodowały kurczenie się cewki i obracanie ostrzy oraz odsłonięcie powierzchni pochłaniającej ciepło, a wysokie temperatury powodowały zakrywanie przez ostrza czarnych wzorów. Na powierzchni kuli zamontowano również kwadratowe radiatory, które pomagają odprowadzać ciepło z wnętrza.

Wyposażenie pokładowe

Instrumenty naukowe składały się z komory jonowej i rury Geigera-Müllera do pomiaru całkowitego strumienia promieniowania , proporcjonalnego licznika promieniowania do pomiaru promieniowania wysokoenergetycznego, licznika scyntylacyjnego do monitorowania promieniowania niskoenergetycznego, spektrometru scyntylacyjnego do badania ziemskiego (i możliwego księżycowe) pasy promieniowania , odbiornik VLF dla naturalnych fal radiowych , transponder do badania gęstości elektronów oraz część magnetometrów bramki strumienia i cewki wyszukiwania zamontowanych na platformie instrumentu. Na kuli zamontowano sondę plazmową, aby zmierzyć rozkład energii i pędu protonów powyżej kilku kilowoltów, aby zbadać wpływ promieniowania rozbłysków słonecznych. Na kuli zamontowano również detektor mikrometeorytów i skaner słoneczny. Jedyną różnicą między Pioneerem P-31 a wcześniejszym Pioneerem P-30 było dodanie detektora półprzewodnikowego wrażliwego na protony o niskiej energii na satelicie oraz zaprojektowanego przez STL rubidowego standardowego eksperymentu częstotliwości umieszczonego na kapsule przymocowanej do wzmacniacza. Całkowita masa pakietu naukowego wraz z elektroniką i zasilaczem wyniosła około 60 kg. Całkowity koszt misji oszacowano na 9–10 mln dolarów.

Linki zewnętrzne

• Główny katalog NSSDC: statek kosmiczny Pioneer P-31
• Archiwum dokumentów laboratoriów technologii kosmicznej
• Fascynująca historia pierwszego na świecie silnika kosmicznego