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Pioneer 10

sonda spaziale lanciata nel marzo 1972

IlPioneer 10(originariamente designata comePioneer F) è unasonda spazialestatunitense, avente massa di258kg,che completò la prima missione versoGiove.[2]In seguito divenne la prima sonda spaziale a superare lavelocità di fugadalsistema solare.La missione è stata sviluppata e diretta dall'Ames Research CenterdellaNASA,mentre laTRWha costruito ilPioneer 11,la sonda sua gemella.

Pioneer 10
Emblema missione
Immagine del veicolo
Dati della missione
OperatoreAmes Research Center
NSSDC ID1972-012A
SCN05860
Fly-bydiGiove
EsitoMissione conclusa
Attualmente in viaggio verso la stellaAldebaran
VettoreAtlas-Centaur
Lancio3 marzo1972[1]
Luogo lancioCape Canaveral Launch Complex 36
Proprietà del veicolo spaziale
Potenza155W
CostruttoreTRW
Programma Pioneer
Missione precedenteMissione successiva
Pioneer 9Pioneer 11

La sonda è stata lanciata il 3 marzo 1972 da unAtlas-CentaurdaCape CanaveralinFlorida.Tra il 15 luglio 1972 e il 15 febbraio 1973 è diventato il primo veicolo spaziale ad attraversare lafascia principale.Il 6 novembre 1973 cominciò a fotografare Giove da una distanza di 25 000 000 km e trasmise un totale di 500 immagini circa. Il massimo avvicinamento al pianeta avvenne il 4 dicembre 1973, a una distanza di 132.252 km. Durante la missione gli strumenti a bordo vennero usati per studiare la fascia degli asteroidi, l'ambiente gioviano,ilvento solare,iraggi cosmicie, successivamente, i luoghi più lontani dell'eliosfera.[2]

Le comunicazioni radio con la sonda sono state perse il 23 gennaio 2003 a causa del calo di potenza elettrica alla sua radio trasmittente quando l'oggetto si trovava ad una distanza di 80UA(pari a 12 miliardi di km) dallaTerra,circa il doppio della distanza media Sole - Plutone.

Sviluppo

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Il Pioneer 10 nelle fasi finali di costruzione nell'impianto dellaTRW.

Neglianni sessantal'ingegnere aerospaziale statunitenseGary FlandrodelJet Propulsion Laboratoryconcepì una missione, chiamata "Planetary Grand Tour" che, sfruttando un raro allineamento deipianetidelsistema solare esterno,avrebbe permesso la loro esplorazione con un unico veicolo.[3]Questa missione sarebbe stata compiuta alla fine degli anni settanta dalle sondeVoyager,ma per prepararle meglio al loro scopo la NASA decise nel1964di lanciare un paio di sonde sperimentali verso il sistema solare esterno. L'Outer Space Panel, presieduto daJames Van Allenelaborò la logica scientifica per l'esplorazione dei pianeti esterni[4]mentre ilGoddard Space Flight Centersviluppò una proposta indicata come "Galactic Jupiter Probes", una coppia di sonde che, transitate per la fascia principale, avrebbero raggiunto Giove. Se lanciate nel 1972 e nel 1973 avrebbero potuto sfruttare dellefinestre di lancio,aperte per poche settimane ogni 13 mesi, caratterizzate dadelta-vparticolarmente convenienti per raggiungere il pianeta.[5]

La missione fu approvata dalla NASA nel febbraio del 1969[5]nell'ambito delProgramma Pioneer,[6]una serie di missioni spaziali statunitensi senza equipaggio lanciate tra il 1958 e il 1978. Le due sonde furono indicate come Pioneer F e G nella fase di sviluppo antecedente al lancio e successivamente Pioneer 10 e 11.

Il Pioneer 10 montato sul motore Star-37E, subito prima di essere incapsulato per il lancio.

Le due sonde costituirono il primo modello di una serie pensata per esplorare il sistema solare esterno, basato su varie proposte analizzate durante gli anni sessanta. I primi obiettivi per la missione furono individuati nell'esplorazione del mezzo interplanetario oltre l'orbita diMarte,della fascia degli asteroidi valutando anche il pericolo di una collisione incorso dalle sonde che avessero tentato di attraversarla, di Giove e del suo sistema[7].In una fase di sviluppo successiva si cercò di tener conto delle esigenze che avrebbero permesso unsorvolo ravvicinatodi Giove, avendo anche come obiettivo la valutazione degli effetti che le radiazioni presenti nell'ambiente attorno al pianeta avrebbero avuto sugli strumenti delle sonde.

Vennero proposti più di 150 esperimenti per la missione[4].La selezione di quelli che sarebbero stati condotti effettivamente dalle sonde avvenne in più fasi, con una serie di sessioni durante gli anni sessanta e la scelta finale avvenuta nei primi anni settanta. Le sonde avrebbero dovuto essere in grado di fotografare, anchepolarimetricamente,Giove e i suoisatelliti;effettuare osservazioni nell'infrarossoe nell'ultravioletto,rilevare asteroidi emeteoroidi,determinare la composizione delle particelle cariche e misurare icampi magnetici,le proprietà delplasmae iraggi cosmicie rilevare laluce zodiacale[7]durante la fase di operatività. Inoltre, accurate misurazioni dell'attenuazione dei segnali radio trasmessi dalla sonda mentre questa veniva ad essere occultata da Giove avrebbero potuto permettere di misurare alcune proprietà dell'atmosfera del pianeta,così come l'analisi dei dati telemetrici avrebbe potuto permettere di migliorare la stima della massa di Giove e delle sue lune[7].

Sebbene la proposta fosse stata avanzata dal Goddard Space Flight Center, fu l'Ames Research Centerguidato da Charles F. Hall a essere incaricato della direzione del progetto,[5]grazie alla maggiore esperienza con sonde stabilizzate a singolo-spin. Fu richiesta una sonda piccola e leggera, magneticamente pulita e capace di effettuare una missione interplanetaria. Sarebbero stati utilizzati moduli analoghi a quelli che avano già volato e dimostrato la loro resistenza a bordo delle sondePioneer 6, 7, 8 e 9[7].

Nel febbraio del 1970 l'Ames Research Center stipulò un contratto di 380 milioni di dollari conTRWper la costruzione delle sonde Pioneer F, G e dell'unità di riserva H, saltando il processo abituale di selezione dell'offerta più conveniente a causa dei tempi stretti. B. J. O'Brien e Herb Lassen guidarono la squadra che assemblò i veicoli.[8]La progettazione e la costruzione della sonda richiese circa 25 milioni di ore di lavoro complessivo.[9]

Per rispettare i programmi il primo lancio avrebbe dovuto aver luogo tra il 29 febbraio e il 17 marzo 1972 con arrivo su Giove nel novembre 1974. Questo fu poi anticipato al dicembre 1973 per non avere conflitti con altre missioni per l'utilizzo delDeep Space Networkper le comunicazioni e per evitare il periodo in cui la Terra e Giove sarebbero stati inopposizione.La traiettoria del Pioneer 10 nell'attraversamento del sistema di Giove fu selezionata per massimizzare la raccolta di informazioni sulle radiazioni presenti nel sistema e sulla resistenza ad esse della sonda. A questo scopo il massimo avvicinamento al pianeta fu programmato ad una distanza di tre raggi gioviani. La traiettoria scelta avrebbe inoltre permesso al veicolo di osservare il lato di Giove illuminato dal Sole.[10]

Disegno della sonda

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Rappresentazione schematica del Pioneer 10.

Il corpo principale del Pioneer 10 aveva la forma di unprismaalto 36 centimetri, di base esagonale, avente lato di 76 centimetri. Ospitava ilpropellenteper controllare l'orientamento della sonda e 8 degli 11 strumenti scientifici. L'equipaggiamento era protetto daimeteorititramitepannelli a sandwichconhoneycombinalluminio.Coperture diBoPETekaptonprovvedevano alcontrollo termicopassivo. Poiché i componenti elettrici nel compartimento generavano calore dissipando una potenza compresa tra 70 e 120 W, erano presenti anche degli schermi mobili (louvers) regolabili in base alle necessità.[11]

La sonda aveva una massa al lancio di260kg[2],di cui 36 diidrazinaliquida monopropellente in un serbatoio sferico di42cmdi diametro[11].L'orientamento del veicolo era regolato attraverso 6propulsorida4,5N[12],montati in 3 coppie. A una di esse era assegnato il compito di mantenere la sonda in rotazione attorno al proprio asse ad una velocità costante di 4,8giri al minuto;un'altra direzionava il propulsore principale, mentre la terza regolava l'assetto.A quest'ultima era demandata il controllo della sonda nelle manovre di scansione conica per tracciare la Terra nella sua orbita. Le informazioni sulla navigazione erano ottenute da unsensore stellarecapace di rilevareCanopoe da due sensori solari.

Sistema elettrico

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Duegeneratori termoelettrici a radioisotopiSNAP-19 del Pioneer 10.

Il Pioneer 10 era dotato di quattrogeneratori termoelettrici a radioisotopiSNAP-19, posizionati alle estremità di due bracci a tre aste, lunghi 3 metri e inclinati di 120° rispetto all'asta del magnetometro. Questo perché si riteneva che fosse una distanza sicura dai sensibili strumenti scientifici trasportati a bordo. Gli RTG fornivano complessivamente una potenza di155Wal lancio, che si sarebbe ridotta a 140 W al momento del sorvolo di Giove. La potenza necessaria ad alimentare tutti i sistemi della sonda era di 100 W[2].I generatori erano alimentati daplutonio-238(238Pu) racchiuso in una capsula a più strati protetta da una copertura di grafite[13].

Nella fase di sviluppo era stato richiesto che lo SNAP-19 fornisse energia per almeno due anni nello spazio, requisito largamente superato durante la missione[14].Il238Pu ha un'emivitadi 87,74 anni; dopo 29 anni quindi la radiazione generata dagli RTG sarebbe stata l'80% della sua intensità al lancio. Tuttavia a causa del deterioramento dei giunti delletermocoppieche convertono in energia elettrica il calore generato dal decadimento del238Pu, la riduzione nell'energia fornita dai quattro dispositivi è stata molto più veloce e nel 2005 la potenza in uscita totale era di 65 W. Quando la potenza disponibile è scesa al di sotto della soglia dei 100 W si è operata una razionalizzazione nell'attivazione degli strumenti.[11]

Sistema di comunicazione

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Il sistema di comunicazione della sonda presentava delleridondanzee si componeva di un'antennaad altoguadagnodal fascio quindi piuttosto stretto, di un'antenna omnidirezionalee di una a medio guadagno. Il piatto parabolico dell'antenna ad alto guadagno aveva 2,74 metri di diametro ed era realizzato in alluminio con struttura a sandwich a nido d'ape. La stabilizzazione a singolo-spin garantiva che fosse mantenuto il puntamento verso la Terra dell'antenna ad alto guadagno, il cui asse coincideva con quello di rotazione della sonda.[11]Ogni trasmettitore assorbiva 8 W e trasmetteva dati inbanda Sa2110MHzin uplink dalla Terra e 2292 MHz nel downlink alla Terra attraverso ilDeep Space Network.I dati erano codificati in modo convenzionale e la maggior parte degli errori di comunicazione poteva quindi essere corretta dall'attrezzatura di ricezione sulla Terra.[2]La velocità di trasmissione dei dati al lancio era di256bit/scon un ritmo di degrado di1,27mbit/sal giorno.[11]

A differenza delle successive sonde Voyager, le due Pioneer erano dotate di processori dalla capacità di calcolo molto limitata, che non permetteva loro di operare in modalità semi-automatica. Le lunghe sequenze di comando venivano quindi sviluppate dagli operatori a terra e successivamente trasmesse alla sonda che le eseguiva. La sonda era anche in grado di mantenere in memoria fino a cinque comandi delle 222 possibilità che erano state previste. Ciascuna sonda era dotata di un'unità di archiviazione dei dati e ciascuna aveva unamemoriadi6144B.L'unità di telemetria digitale era utilizzata per convertire i dati raccolti in uno dei 13 formati previsti prima della loro trasmissione sulla Terra.[2]

Strumenti scientifici

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Helium VectorMagnetometer(HVM)
Questo strumento ha misurato la struttura fine del campo magnetico interplanetario, mappato il campo magnetico gioviano e fornito misurazioni dello stesso per valutare l'interazione del vento solare con Giove. Il magnetomentro consisteva in una cella caricata con elio e montata su un braccio lungo 6,6 metri per isolare parzialmente lo strumento dal campo magnetico della sonda.[15]
QuadrisphericalPlasmaAnalyzer
Guardava attraverso un buco nella grande antenna a forma di piatto per individuare particelle del vento solare provenienti dal Sole.[16]
Charged ParticleInstrument (CPI)
Ha rilevato raggi cosmici nel Sistema Solare.[17]
Cosmic RayTelescope (CRT)
Ha ottenuto dati sulla composizione delle particelle che compongono i raggi cosmici e i loro campi energetici.[18]
Geiger Tube Telescope (GTT)
Ha rilevato l'intensità, lo spettro energetico e la distribuzione angolare degli elettroni e protoni lungo il percorso della sonda attraverso le fasce di radiazioni di Giove.[19]
TrappedRadiationDetector (TRD)
Includeva:
  • un contatore Cerenkov sfocato che rilevava la luce emessa da una direzione particolare secondo le particelle che passavano davanti ad essa, registrando gli elettroni da 0,5 a 12 MeV;
  • un rilevatore di dispersione di elettroni da 100 a 400 keV;
  • un rilevatore di minima ionizzazione consistente in un diodo a stato solido che misurava le particelle a ionizzazione minima (<3 MeV) e i protoni in un intervallo tra 50 e 350 MeV.[20]
  • Principal investigator:R. Fillius / University of California San Diego
  • Data:NSSDC data archive
MeteoroidDetectors
Dodici pannelli di celle pressurizzate, montati dietro all'antenna principale, che registrarono gli impatti penetranti di piccoli meteoridi.[21]
Asteroid/Meteoroid Detector (AMD)
AMDguardava nello spazio attraverso quattro telescopi per inseguire le particelle vicine, da piccole polveri a grandi asteroidi lontani.[22]
UltravioletPhotometer
La luce ultravioletta veniva percepita per determinare le quantità di idrogeno ed elio nello spazio e su Giove.[23]
ImagingPhotopolarimeter(IPP)
L'esperimento di fotografia faceva affidamento sulla rotazione della sonda spaziale per perlustrare con un piccolo telescopio attorno al pianeta, con lo scopo di acquisire, nella luce rossa e blu, sottili strisce di immagini larghe solo 0.03°. Queste strisce vennero poi processate per costruire un'immagine del pianeta.[24]
InfraredRadiometer
Forniva informazioni sulla temperatura delle nuvole e sull'uscita di calore da Giove.[25]
  • Principal investigator:Andrew Ingersoll / California Institute of Technology

Il veicolo di lancio

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Il veicolo di lancioAtlasaveva una spinta di 1823,771kN,ottenuta da due booster da 778,44 kN, un motore di spinta ausiliaria di 266,893 kN e due motoriVernierda 3,002 kN. I propellenti utilizzati eranoossigeno liquido(LOX) eRP-1[26].

Il secondo stadio Centaur ha due motori con una spinta totale di 129,888 kN[26].Questo motore trasportava i pannelli diinsolazioneche venivano gettati appena usciti dall'atmosfera terrestre e venivano usati per ridurre l'aumento di temperatura, causa dell'evaporazione dell'idrogeno liquido (LH2) durante il volo attraverso l'atmosfera[26].I propellenti utilizzati erano idrogeno liquido e ossigeno liquido[26].

Il terzo stadio TE364-4 alimentato a combustibile solido sviluppava approssimativamente 66,723 kN di spinta[26].Questo stadio inoltre avviava la rotazione della sonda[26].

Profilo di missione

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Lancio e prima fase di crociera: la fascia principale

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Il lancio

Il Pioneer 10 è stato lanciato il 3 marzo1972alle 01:49:00 UTC (2 marzo ora locale) dal Space Launch Complex 36A delKennedy Space Center,inFlorida,a bordo di unvettoreAtlas-Centaur.Il terzo stadio consisteva in un TE364-4a propellente solidosviluppato specificatamente per le missioni Pioneer ed ha fornito circa66700N(15 000libbre) di spinta e avviato la rotazione della sonda a 60 rpm.[27]L'estensione dei tre bracci della sonda, avvenuta venti minuti dopo il lancio, rallentò la rotazione a 4,8 rpm - valore che fu mantenuto costante per tutta la durata del viaggio. Il lanciatore operò per 17 minuti, fornendo al Pioneer 10 la velocità di51682km/h.[28]

Stabilito il primo contatto attraverso l'antenna ad alto guadagno, fu attivata la maggior parte degli strumenti per eseguire delle prove mentre la sonda attraversava lefasce di radiazione della Terra.Novanta minuti dopo il lancio, la sonda raggiunse lo spazio interplanetario[28];oltrepassò laLunain 11 ore[29],divenendo l'oggetto più veloce mai lanciato dall'uomo fino ad allora[10].Due giorni dopo il lancio vennero attivati tutti gli strumenti scientifici, a partire dal rilevatore dei raggi cosmici. La fase di attivazione fu completata in dieci giorni.[29]

Durante i primi sette mesi di viaggio la sonda eseguì tre manovre di correzione di rotta. Fu verificato lo stato di funzionamento degli strumenti a bordo del veicolo, con ifotometriche furono utilizzati per osservare Giove e la luce zodiacale, mentre con altri strumenti venivano misurati i raggi cosmici, i campi magnetici e ilvento solare.L'unico inconveniente occorso durante questo intervallo di tempo fu il guasto del sensore stellare, che obbligò ad utilizzare i restanti sensori solari per rilevare l'assetto del veicolo da allora in avanti[10].

La traiettoria

Nell'attraversamento dellospazio interplanetario,il Pioneer 10 rilevò per la prima volta atomi dielio.Rilevò inoltreionialtamente energetici di alluminio esodionel vento solare. Il Pioneer 10 fu la prima sonda ad entrare nellafascia principale(15 luglio 1972), posta tra le orbite di Marte e Giove. I progettisti si attendevano un attraversamento della fascia in sicurezza, dal momento che la traiettoria seguita avrebbe portato il Pioneer 10 ad avvicinarsi a non meno di 8,8 milioni di km dagliasteroidiconosciuti. Uno degli avvicinamenti più stretti avvenne con l'asteroide307 Nikeil 2 dicembre 1972.[29]

Gli esperimenti a bordo misurarono una carenza di particelle più piccole delmicrometro(µm) nella fascia, se confrontata con lo spazio in prossimità della Terra. La densità delle particelle di polvere dal diametro compreso tra 10 e 100 µm non variò significativamente durante il viaggio dalla Terra alle località più lontane della fascia principale, mentre la densità delle particelle con diametro compreso tra 100 µm a 1 mm triplicò nella fascia principale. Non furono rivelati nella fascia frammenti più grandi di un millimetro, suggerendo che questi dovessero essere rari; sicuramente molto meno comuni di quanto atteso. La sonda non subì alcuna collisione che potesse danneggiarla ed emerse pienamente operativa all'altro lato della fascia principale il 15 febbraio 1973.[6][29]

Sorvolo di Giove

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Traiettoria del Pioneer 10 nell'attraversamento delsistema di Giove.

Le prime prove degli strumenti fotografici iniziarono il 6 novembre 1973, quando il Pioneer 10 distava 25 milioni di km da Giove. I dati ricevuti tramite il Deep Space Network confermarono il loro funzionamento. Fu quindi inviata alla sonda una serie di 16 000 comandi, che avrebbero controllato le sue operazioni nelsorvolo ravvicinatonei seguenti sessanta giorni. L'8 novembre, il Pioneer 10 attraversò l'orbita della luna più esterna allora nota,Sinope.Ilbow shockdellamagnetosfera giovianafu attraversato il 16 novembre, come indicato da un calo della velocità del vento solare da 451 a 225 km/h. Lamagnetopausafu poi passata il giorno successivo. Gli strumenti della sonda confermarono che il campo magnetico di Giove era inverso rispetto a quello terrestre. Il 29 del mese vennero oltrepassate le orbite della maggior parte delle lune esterne.[29]

Il fotopolarimetro acquisì immagini di Giove nellalunghezza d'ondadel rosso e del blu; da queste, ne furono prodotte di artificiali nel verde, che permisero di comporre le immagini in "veri colori" consegnate alla stampa. Il 26 novembre furono ricevute 20 immagini; dal 2 dicembre, la qualità delle immagini raccolte dal Pioneer 10 superò quella delle migliori che potevano essere ottenute attraverso i telescopi sulla Terra. La NASA decise di mostrarle in tempo reale, fatto per il quale il Programma Pioneer ricevette unPremio Emmy.[29]Durante il sorvolo di Giove furono raccolte di più di 500 immagini in totale; le distorsioni geometriche in esse introdotte dal moto della sonda furono successivamente corrette da rielaborazioni computerizzate.[29]

Immagine di Giove acquisita dal Pioneer 10.

La traiettoria percorsa dalla sonda era prossima al piano equatoriale magnetico di Giove, in prossimità del quale si concentra la radiazione degli ioni presente nella magnetosfera del pianeta.[29]I flussi di picco furono 10 000 volte più potenti di quelli massimi registrati attorno alla Terra[29].Dal 3 dicembre, l'intensità delle radiazioni raggiunse livelli tali da determinare errori nei comandi del Pioneer. Molti di questi furono corretti tramite interventi d'emergenza, ma un'immagine diIoe alcune immagini ravvicinate di Giove furono perse. Analoghi falsi comandi si manifestarono anche durante l'allontanamento dal pianeta[29].Il Pioneer 10 riuscì con successo a fotografareGanimedeedEuropa.L'immagine di Ganimede mostrò un basso albedo nel centro e in prossimità del polo sud, mentre il polo nord apparve più luminoso. Europa era troppo lontano perché fosse possibile ottenere un'immagine dettagliata, quindi alcunecaratteristiche d'albedorisultarono in seguito illusorie.[29]

Isatelliti mediceiripresi dal Pioneer 10.

La scelta della traiettoria era stata compiuta anche per osservare Io dal retro, riuscendo così ad analizzarne l'atmosferacon esperimenti radio. Fu così dimostrato che all'incirca 700 km sopra la superficie del lato illuminato di Io era presente unaionosfera,la cui densità era di 60 000 elettroni per centimetro cubo sul lato diurno e 9 000 sul lato notturno. Risultò invece inaspettata la scoperta che Io orbitasse dentro una nuvola di idrogeno estesa per 805 000 km, con un'altezza e una larghezza di 402 000 km. Si ritenne che le rilevazioni in prossimità di Europa attestassero una struttura analoga, ma di 110 000 km.[29]

Nel momento del massimo avvicinamento la velocità della sonda era di 132 000 km/h[29].La sonda transitò ad una distanza di 132 252 km dall'atmosfera superiore di Giove. Furono raccolte immagini dellaGrande Macchia Rossae delterminatore,dopodiché le comunicazioni cessarono mentre la sonda passava dietro il pianeta[29].I dati dell'occultazione radio permisero di misurare la struttura verticale delle temperature nell'atmosfera superiore, rilevando un'inversione di temperatura tra le altitudini corrispondenti a10×10100mbardi pressione. Le temperature al livello di 10 mbar erano tra i −122 e i−113°C,mentre quelle a 100 mbar erano tra −183 e −163 °C.[29]La sonda generò una mappa di Giove nell'infrarosso, che confermò l'opinione che il pianetairradiassepiù calore di quanto ne ricevesse dal Sole.[29]

Durante l'allontanamento del pianeta furono riprese immagini della falce crescente di Giove[29].Mentre si dirigeva verso l'esterno, la sonda passò nuovamente il bow shock. Poiché questo fronte è sempre in movimento nello spazio a causa della sua interazione dinamica con il vento solare, il veicolo l'attraversò per ben 17 volte prima di uscire completamente dalla magnetosfera gioviana.[29]

Immagini riprese dal Pioneer 10 nella fase di allontanamento di Giove.

Seconda fase di crociera

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Il Pioneer 10 oltrepassò l'orbita diSaturnonel 1976 e l'orbita diUranonel 1979[29].Il 13 giugno 1983 superò l'orbita diNettuno,il pianeta più distante dal Sole in quel momento, e quindi divenne il primo oggetto costruito dall'uomo a lasciare lo spazio nelle vicinanze dei pianeti del sistema solare. Durante questa seconda fase di crociera, la sonda proseguì a raccogliere dati e informazioni sul mezzo interplanetario, comunicandoli regolarmente a terra[11].Nonostante la sonda fosse ancora funzionante, la sua missione è stata terminata ufficialmente dalla NASA il 31 marzo 1997, quando si trovava ad una distanza di 67 UA dal Sole.

Analisi dei dati del tracciamento radio dei Pioneer 10 e 11, nella fase in cui le sonde si trovavano a distanze comprese tra 20 e 70 UA dal Sole, hanno rivelato un debole ma anomalo spostamentoDopplerdella frequenza del segnale. Ciò indicava che le sonde erano soggette ad un'accelerazione costante di(8,74±1,33)×10−10m/s²diretta approssimativamente verso il Sole. Sebbene si sospettasse che l'effetto derivasse da unerrore sistematico,gli studiosi non riuscivano ad individuarne l'origine e furono avanzate numerose ipotesi per quella che fu definita l' "Anomalia Pioneer".Slava Turyshev e colleghi hanno condotto un'analisi dettagliata dei dati nel 2012 ed individuato la fonte dell'anomalia in un'asimmetria nell'irraggiamentodel calore da parte della sonda (parte del calore irradiato dalla sonda viene riflesso nella direzione opposta al Sole dalla superficie della grande antenna parabolica).

La NASA ha continuato a seguire il debole segnale del Pioneer 10 attraverso il Deep Space Network anche dopo la conclusione della missione, allo scopo di formare i nuovi controllori di volo nel processo di acquisizione dei segnali radio dallo spazio profondo. IlNASA Institute for Advanced Conceptsha applicato lateoria del caosper estrarre dati coerenti dal segnale che progressivamente si faceva sempre più debole.

L'ultima ricezione riuscita della telemetria è avvenuta il 27 aprile 2002; i segnali successivi erano appena rilevabili e non fornirono dati utilizzabili. L'ultimo segnale ricevuto dal Pioneer 10 risale al 23 gennaio 2003, quando la sonda era a 12 miliardi km (80 UA) dalla Terra. Tentativi successivi non hanno avuto successo. Nonostante ciò, è stato condotto un ultimo tentativo (senza successo) la sera del 4 marzo del 2006, perché dopo di allora l'antenna della sonda avrebbe perso il corretto allineamento con la Terra. La NASA concluse che la potenza generata dalle unità RTG fosse ormai scesa sotto la soglia necessaria al funzionamento del trasmettitore. Da allora non sono stati effettuati ulteriori tentativi di contatto.

Cronologia della missione

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Rendering del Pioneer 10 a Giove
Data Ora(UTC) Evento
3 marzo 1972 01:49:04 Lancio[30]
25 maggio 1972 Attraversamento dell'orbita diMarte[30]
15 luglio 1972 Ingresso nellafascia principale[30]
15 febbraio 1973 Uscita dalla fascia principale[30]
6 novembre 1973 Inizio fase osservativa diGiove[30]
8 novembre 1973 Attraversamento dell'orbita diSinope[30]
16 novembre 1973 Attraversamento delbow shockdellamagnetosfera gioviana[30]
17 novembre 1973 Attraversamento dellamagnetopausa[30]
3 dicembre 1973 12:26:00 SorvolodiCallistoa 1 392 300 km[30]
3 dicembre 1973 13:56:00 Sorvolo diGanimedea 446 250 km[30]
3 dicembre 1973 19:26:00 Sorvolo diEuropaa 321 000 km[30]
3 dicembre 1973 22:56:00 Sorvolo diIoa 357 000 km[30]
4 dicembre 1973 02:26:00 Massimo avvicinamento da Giove, a 200 000 km[30]
4 dicembre 1973 02:36:00 Attraversamento piano equatoriale di Giove[30]
4 dicembre 1973 02:41:45 Iniziooccultazionedi Io[30]
4 dicembre 1973 02:43:16 Termine occultazione di Io[30]
4 dicembre 1973 03:42:25 Inizio occultazione di Giove[30]
4 dicembre 1973 03:42:25 Ingresso nell'ombra di Giove[30]
4 dicembre 1973 04:15:35 Termine occultazione di Giove[30]
4 dicembre 1973 04:47:21 Uscita dall'ombra di Giove[30]
1º gennaio 1974 Inizio della Pioneer Interstellar Mission[30]
13 giugno 1983 Attraversamento dell'orbita diNettuno[30]
31 luglio 1997 Termine ufficiale della missione. Il contatto è mantenuto per registrare la telemetria della sonda.[30]
17 febbraio 1998 IlVoyager 1supera il Pioneer 10 divenendo l'oggetto più distante dal Sole a 69,419 UA[30]
2 marzo 2002 Ricezione della telemetria con successo: 39 minuti di dati vennero ricevuti ad una distanza di 79,83 UA dal Sole.[30]
27 aprile 2002 Ultima ricezione della telemetria con successo: 33 minuti di dati ricevuti a una distanza di 80,22 UA.[30]
23 gennaio 2003 Ultimo segnale ricevuto dalla sonda. Ricezione molto debole e segnali seguenti difficilmente recuperati.[30]
7 febbraio 2003 Tentativo di contattare la sonda fallito.[30]

Stato attuale

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Il francobollo commemorativo
La traiettoria della sonda nel 2012

Il 1º gennaio2019il Pioneer 10 si trovava a 121,69UA(circa 19 miliardi di chilometri) dallaTerraad unavelocità di fugadi 12,04 km/s relativa al Sole, allontanandosi ogni anno di 2,54 UA[31],e sarà superato nel 2023 daVoyager 2.La luce solare impiega 14,79 ore per raggiungere il Pioneer 10 e la sua luminosità dalla sonda è di −16,6[31].Il Pioneer 10 è diretto verso la costellazione del Toro[31].

Se lasciati indisturbati, i Pioneer 10 e11,così come le due sondeVoyagere laNew Horizons,lasceranno ilSistema Solareper raggiungere lo spaziointerstellare medio.La traiettoria seguita dal Pioneer 10 lo porterà in direzione della stellaAldebaran,attualmente ad una distanza di circa 65 anni luce. Se Aldebaran non avesse velocità relativa, ci vorrebbero più di 2 milioni di anni per raggiungerla.[11]

Un'unità di backup,Pioneer H,è attualmente in mostra nella galleria "Milestones of Flight" alNational Air and Space MuseumdiWashington.[32]Molti elementi della missione furono critici per la pianificazione delProgramma Voyager.[33]

Film ufficiale della missione

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Jupiter Odyssey, il film ufficiale della missione fatto dall'Ames Research Centerper i Pioneer 10 e 11, è stato prodotto da George Van Valkenburg Productions, e guadagnò numerosi premi internazionali, incluso un Golden Eagle dal Council negli International Nontheatrical Events del 1975.

Note

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  1. ^(EN)Pioneer 10 Launch informationArchiviatoil 13 agosto 2009 inInternet Archive..
  2. ^abcdefch8,suhistory.nasa.gov.URL consultato il 10 maggio 2016.
  3. ^(EN) Roger D. Launius,Frontiers of Space Exploration,Greenwood Publishing Group, 1º gennaio 2004,ISBN978-0-313-32524-3.URL consultato il 10 maggio 2016.
  4. ^ab(EN) J. A. Bleeker, Johannes Geiss e M. Huber,The Century of Space Science,Springer Science & Business Media, 30 settembre 2002,ISBN978-0-7923-7196-0.URL consultato il 10 maggio 2016.
  5. ^abc(EN) William E. Burrows,This New Ocean: The Story of the First Space Age,Random House Publishing Group, 29 settembre 2010,ISBN978-0-307-76548-2.URL consultato il 10 maggio 2016.
  6. ^ab(EN) Eric Burgess,By Jupiter: Odysseys to a Giant,Columbia University Press, 1º gennaio 1982,ISBN978-0-231-05176-7.URL consultato il 10 maggio 2016.
  7. ^abcdch2,suhistory.nasa.gov.URL consultato il 10 maggio 2016.
  8. ^(EN) Davis Dyer,TRW: Pioneering Technology and Innovation Since 1900,Harvard Business Press, 1º gennaio 1998,ISBN978-0-87584-606-4.URL consultato il 10 maggio 2016.
  9. ^(EN) Mark Wolverton,The Depths of Space: The Story of the Pioneer Planetary Probes,National Academies Press, 4 giugno 2004,ISBN978-0-309-16779-6.URL consultato il 10 maggio 2016.
  10. ^abc(EN) William E. Burrows,Exploring space: voyages in the solar system and beyond,Random House, 1º gennaio 1990,ISBN978-0-394-56983-3.URL consultato il 10 maggio 2016.
  11. ^abcdefgJohn D. Anderson, Philip A. Laing e Eunice L. Lau,Study of the anomalous acceleration of Pioneer 10 and 11,inPhysical Review D,vol. 65, n. 8, 11 aprile 2002,DOI:10.1103/PhysRevD.65.082004.URL consultato il 10 maggio 2016.
  12. ^Pioneer 10-11,suastronautix.com.URL consultato il 10 maggio 2016(archiviato dall'url originaleil 20 novembre 2010).
  13. ^E. A. Skrabek e John W. McGrew,Pioneer 10 and 11 RTG performance update,1º gennaio 1987.URL consultato il 10 maggio 2016.
  14. ^G. L. Bennett, E. A. Skrabek,Power performance of US space radioisotope thermoelectric generators,sudx.doi.org.
  15. ^NASA - NSSDCA - Experiment - Details,sunssdc.gsfc.nasa.gov.URL consultato il 10 maggio 2016.
  16. ^Quadrispherical Plasma Analyzer,sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  17. ^Charged Particle Instrument (CPI),sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  18. ^Cosmic-Ray Spectra,sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  19. ^Geiger Tube Telescope (GTT),sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  20. ^Jovian Trapped Radiation,sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  21. ^Meteoroid Detectors,sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  22. ^Asteroid/Meteoroid Astronomy,sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  23. ^Ultraviolet Photometry,sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  24. ^Imaging Photopolarimeter (IPP),sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  25. ^Infrared Radiometers,sunssdc.gsfc.nasa.gov,NASA / National Space Science Data Center.URL consultato il 19 febbraio 2011.
  26. ^abcdef(EN)NASA - The Pioneer Missions,sunasa.gov.URL consultato l'11 maggio 2016.
  27. ^(EN)NASA - NASA Glenn Pioneer Launch History,sunasa.gov.URL consultato il 10 maggio 2016(archiviato dall'url originaleil 13 luglio 2017).
  28. ^ab(EN) John H. Rogers,The Giant Planet Jupiter,Cambridge University Press, 20 luglio 1995,ISBN978-0-521-41008-3.URL consultato il 10 maggio 2016.
  29. ^abcdefghijklmnopqrsFimmel, Richard O.; van Allen, James; Burgess, Eric,Pioneer: first to Jupiter, Saturn, and beyond,Washington D.C., USA, NASA Scientific and Technical Information Office, 1980.
  30. ^abcdefghijklmnopqrstuvwxyzaaabPioneer 10 Full Mission Timeline,sudmuller.net.URL consultato l'11 maggio 2016(archiviato dall'url originaleil 23 luglio 2011).
  31. ^abcSonde che abbandonano il Sistema Solare,suheavens-above.com.URL consultato il 12 maggio 2016.
  32. ^Exhibitions | National Air and Space Museum,sunasm.si.edu.URL consultato il 12 maggio 2016(archiviato dall'url originaleil 15 aprile 2012).
  33. ^(EN) William E. Burrows,Exploring space: voyages in the solar system and beyond,Random House, 1º gennaio 1990,ISBN978-0-394-56983-3.URL consultato il 12 maggio 2016.

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