Sondy Pioneer

Už počas 60. rokov vytvorili špecialisti NASA predstavu o "veľkej ceste" k vonkajším planétam s využitím vzájomne výhodného postavenia jednotlivých planét na sklonku 70. rokov, keď bolo možné navyše využiť gravitáciu jednotlivých planét na urýchlenie a navedenie sondy do ďalšej etapy cesty. Výpočty ukázali, že takáto príležitosť sa naskytne až roku 2155! Ibaže nadšenie verejnosti z kozmického programu sa začalo vytrácať a nastával súmrak rozpočtu NASA, takže v roku 1972 pôvodne nákladný projekt "veľkej cesty" veľmi drasticky zoškrtávali. Pôvodný plán nahradil program Voyager,ktorý bol lacnejší, ale nakoniec dosiahol väčšinu cieľou "veľkej cesty" Ešte predtým, ako sa mal Voyager vydať za neznámym nebezpečenstvom, skrývajúcich sa v páse asteroidov - za obežnú dráhu Marsu, rozhodlo vedenie NASA pripraviť na štart menšiu a hlavne lacnejšiu sondu Pioneer. Na rozdiel od sond Mariner a Voyager, ktoré boli technické zložité, stabilizované okolo všetkých troch osí a na špeciálnych plošinách niesli množstvo vedeckých prístrojov, nové sondy Pioneer boli oveľa jednoduchšie, stabilizované iba rotáciou a niesli iba pevne upevnené vedecké prístroje. Hmotnosť sond sa podarilo udržať na 270 kg, čo umožnilo použiť nosnú raketu Atlas Centaur, posilnenú tretím stupňom na pevné palivo namiesto výkonnejšej, no aj nepomerne drahšej rakety Titan IIIE Centaur.Za obežnou dráhou Marsu je slnečný svit prislabý, aby tu ako zdroj energie mohli účinne slúžiť slnečné batérie. Preto sondu Pioneer (poradové číslo 10 a 11) vybavili štyrmi rádioizotopovými generátormi SNAP 19 (maximálny výkon 155 W, po piatich rokoch činnosti asi 100 W), pracujúcimi s plutóniom. Predpokladané obrovské vzdialenosti si vyžiadali aj inštaláciu veľkej parabolickej antény s priemerom 2,7 m, používanej na prenos rádiových signálov z vysielača s výkonom 8 W. Všetka elektronika, počítač a riadiace systémy sa nachádzali v šesťbokej kapsuli, v ktorej bolo aj 11 vedeckých prístrojov.Väčšina z nich bola určená na zvyčajné meranie kozmického žiarenia, kozmického prachu a magnetických polí. Sonda tohto typu bola primalá na to, aby mohla niesť pomerne ťažkú snímkovaciu televíznu kameru, preto odborníci na ňu umiestnili aspoň špeciálny zobrazovací fotopolarimeter, ktorý mohol snímať obraz planéty v pásoch, podľa rotácie sondy rýchlosťou asi 5 otáčok za minútu.

Výsledkom boli pomerne "hrubé" snímky, no hlavnou úlohou sond nebolo mapovanie planét - sonda mala iba dokázať, že pripravovaná sonda Voyager prekoná prenikavé žiarenie v okolí Jupitera, že sa môže vyhnúť zrážkam s balvanmi i čiastočkami prachu v páse asteroidov širokom 280 miliónov km a že zvládne i veľmi dlhý let medziplanetárnym priestorom.Obe sondy vydržali mimoriadne podmienky v oblasti vonkajších planét bez väčšieho poškodenia a ďalej vysielali signály s údajmi o medziplanetárnom priestore do riadiaceho strediska NASA v Ames Research Center. Pioneer 10 ako prvý prekročil pomyselné hranice slnečnej sústavy, keď v júni 1983 prekrížil obežnú dráhu Neptúna - až do roku 1999 najvzdialenejšej planéty. Rádioizotopový zdroj energie na palube a neustále zvyšovanie citlivosti príjimačov na Zemi mali podľa názorov vedcov udržať dlhodobé spojenie s oboma sondami. Ich dráhy vyberali veľmi starostlivo - podobne ako pri ich nasledovníčkach, sondách Voyager - aby každá opustila slnečnú sústavu iným smerom. Pokiaľ by existovala nejaká ďaľšia, desiata planéta, ukrytá kdesi za obežnou dráhou Pluta, prípadne iný ešte neznámy tmavý spoločník Slnka - ako predpokladajú niektorý vedci - mali by byť dráhy všetkých uvedených sond odlišné.Pioneer 10:Odštartoval 3. marca 1972 na miliardu km dlhú cestu k Jupiteru. Tretí stupeň nosnej rakety na pevné palivo urýchlil sondu na rekordnú rýchlosť 14,5 km/s, takže sa stala vôbec najrýchlejším kozmickým objektom, ktorý človek vytvoril (sonda Voyager neskôr dosiahla rýchlosť ). Pri takejto značnej rýchlosti je možné dokonca aj opustiť slnečnú sústavu. Sonde sa podarilo prekročiť obežnú dráhu Mesiaca po dlhých 12 hodinách, čo bolo šesťkrát rýchlejšie než klasické lunárne prieskumné sondy vysielané do tých čias zo Zeme. Po prvej korekcii dráhy sa rýchlosť zvýšila o ďalších 14 m/s, po druhej korekcii o 0,14 m/s. Medzitým už po 82 dňoch letu prekročil Pioneer 10 obežnú dráhu Marsu a v júli začal svoju deväťmesačnú púť naprieč pásmom asteroidov. Obavy z ochromenia sondy po náraze častíc "nebeských smetí" pohybujúcich sa 15-krát väčšou rýchlosťou než strela z pušky, sa ukázali prehnané. Sonda informovala iba o 16 nárazoch nepatrných častíc kozmického prachu. Na ceste k Jupiteru Pioneer 10 preťal najprv dráhu jeho najvzdialenejšieho mesiaca Sinope. Bolo to 8. novembra 1973. O 18 dní prenikol do magnetického poľa obrovského Jupitera. K najväčšiemu priblíženiu došlo 4. decembra, keď sonda preletela vo vzdialenosti 140 000 km nad hornou hladinou víriacich oblakov. Palubnú aparatúru čiastočne ochromila veľmi silná radiácia, ktorá je 19 000-krát silnejšia než v okolí Zeme. Až do 2. decembra vysielala sonda zábery, ktoré boli zreteľnejšie než pri pozorovaní akýmikoľvek astronomickými ďalekohľadmi z povrchu Zeme. Silná radiácia v okolí Jupitera však zavinila, že niektoré snímky z okamihov najväčšieho priblíženia sa z vysielania stratili.

Do riadiaceho strediska dorazilo viac než 300 snímok planéty vrátane pohľadu na veľkú červenú škvrnu, ktorú tvorí smršť a vír s priemerom takmer 23 000 km a dvíha sa asi 8 km nad okolité mračná. Po prvý raz si astronómovia mohli prezrieť aj zábery mesiačika Ganyméda zblízka. Silná gravitácia sondu urýchlila tak, že sa dostala na hyperbolickú dráhu a dnes je najvzdialenejším výtvorom ľudskej civilizácie vo vesmíre. Letí pritom rýchlosťou asi 12, 9 km/s zo slnečnej sústavy proti smeru pohybu Slnka do medzihviezdneho priestoru. Na palube sondy je odkaz prípadnej mimozemskej civilizácii v podobe pozlátenej platne, na ktorej je znázornený človek (muž a žena), prvok vodíka a naša poloha v medzihviezdnom priestore.Pioneer 11:Sonda Pioneer 11, ktorá bola takmer dvojčaťom Pioneera 10, odštartovala 6. apríla 1973. Dosiahla rýchlosť 14,3 km/s a po troch korekciách dráhy preletela 3. decembra 1974 vo výške 42 828 km nad oblakmi Jupitera v smere juh-sever a získala okrem iného zaujímavé snímky polárnych oblastí planéty a v bezprostrednej blízkosti zmerala radiačné pásy. Rádiovému signálu v tejto etape letu trvalo takmer 92 minút kým dorazil zo sondy na Zem. Potom nastala ďaľšia zaujímavá časť letu. Silná gravitácia totiž sondu Pioneer 11 urýchlila na novú dráhu, takže sa začala približovať k Slnku, ku ktorému sa dostala najbližšie - na 3, 75 astronomickej jednotky - vo februári 1976, aby 20. apríla 1977 znovu prekrížila dráhu Jupitera, ktorý sa však už v tom čase nachádzal celkom inde. V septembri 1978 po ďaľších korekciách Pioneer 11 nakoniec preletel ako prvý vyslanec ľudstva vo výške 30 000 km nad vonkajším okrajom prstencov planéty Saturn. Ani nie dvadsať rokov po prvých neúspešných pokusoch zasiahnuť Mesiac objektom vyrobeným ľudmi sa naplnil jeden z ďaľších snov autorov science-fiction. Sonda, v tom čase premenovaná na Pioneer-Saturn, sa 1. septembra 1979 priblížila na vzdialenosť 21 400 km k hornej vrstve oblakov Saturna, získala prvé pozorohudné snímky planéty i systému jej prstencov, objavila magnetické pole, dva nové prstence a jeden nový mesiac, okolo ktorého preletela vo vzdialenosti iba pár tisíc kilometrov.Technické údaje o sondách:Dátum štartu a čas: Pioneer 10: 1972-03-03 o 01:49:00 UTCPioneer 11: 1973-04-06 o 02:11:00 UTCVáha na orbite: 258.00 kgVýkon zdroja: 165.00 WRiadiaci blok: výška 36 cm, dĺžka jednej strany 71 cmParabolická anténa: 2,74 m priemer; 46 cm hĺbkaPríjmač dát: 2110 MHz, 8 WVysielač dát: 2292 MHz, 8 WPrenosová rýchlosť: 2048 bps na začiatku misie, 16 bps na konci misieOrientácia v priestore: na hviezdu Canopus a na Slnko.