Pioneer 11 (ook bekend as Pioneer G) is 'n onbemande ruimtetuig van 260 kg wat op 6 April 1973 deur NASA gelanseer is om die asteroïdegordel, die omgewing om Jupiter en Saturnus, sonwind en kosmiese strale te ondersoek. Die ruimtetuig is deel van die Pioneer-program. Dit was die eerste ruimtetuig wat Saturnus verken het en die tweede wat deur die asteroïdegordel gevlieg en Jupiter verken het.
Hierna het Pioneer 11 slegs die tweede van vyf kunsmatige voorwerpe geword wat 'n voldoende spoed bereik het om uit die sonnestelsel te ontsnap. Die laaste amptelike roetinekommunikasie met die ruimtetuig was op 30 September 1995 en die laaste bruikbare ingenieursdata is op 24 November 1995 ontvang. Die rede hiervoor is dat die ruimtetuig kragbeperkings het en die afstand van die Aarde af net te groot geraak het. 'n Sterker sender het 'n langer reikafstand, maar gebruik meer elektrisiteit.
Agtergrond van die sending Geskiedenis Die twee ruimtetuie Pioneer 11 en sy tweeling, Pioneer 10, se sendings is in Februarie 1969 goedgekeur. Hulle is die eerste ruimtetuie wat ontwerp is om die diepruimte te verken. Die sendingsdoelwitte is die gevolg van verskeie voorstelle en idees wat gedurende die 1960's bespreek is, en die eerste doelwitte is as volg uiteengesit: Verken die interplanetêre ruimte anderkant Mars se wentelbaan. Ondersoek die samestelling van die asteroïdegordel vanuit 'n wetenskaplike oogpunt en bepaal die gordel se moontlike risiko vir ander sendings na die buiteplanete. Verken die atmosfeer en omgewing van Jupiter.
Ná verdere beplanning is nog meer doelwitte geïdentifiseer: Karteer die magneetveld van Saturnus en bepaal sy intensiteit, rigting en struktuur. Bepaal hoeveel elektrone en protone van verskillende energieë voorkom in die baan wat die ruimtetuig deur die Saturnus-stelsel volg Bepaal en karteer die interaksie van die Saturnusstelsel met sonwind. Meet die temperatuur van Saturnus se atmosfeer asook dié van Titaan, Saturnus se grootste maan. Ontleed en bepaal die struktuur van die boonste atmosfeer van Saturnus waar die molekules na verwagting elektries gelaai sal wees en 'n ionosfeer sal vorm. Ontleed en karteer die termiese struktuur van Saturnus se atmosfeer met behulp van infrarooiwaarneming en integreer dit met radio-okkultasiedata. Verkry tolskanderingsfoto's in twee kleure, asook polarimetrie-meetings van Saturnus in verbyvlug. Verken die ringstelsel en die atmosfeer van Saturnus met S-band-radio-okkultasie. Bepaal die massa van Saturnus en sy groter mane meer akkuraat deur die effek wat hul gravitasievelde op die ruimtetuig se beweging het waar te neem. Die tuig moes benewens die vlak van die ringe ondersoek instel na waar dit veilig deurkruis kan word deur die latere Voyager-program se ruimtetuie sonder om ernstige skade te ondergaan.Mark, Hans: Pioneer Odyssey SP-349/396, Chapter 5, NASA-Ames Research Center, 1974
Pioneer 11 is gebou deur Trw Inc. en bestuur deur die NASA Ames Research Center as deel van die Pioneer-program. 'n Bystandeenheid, Pioneer H, is ook gebou en word tans uitgestal in die "Milestones of Flight"-afdeling van die Nasionale Lug- en Ruimtemuseum in Washington, D.C.. Baie gedeeltes van die Pioneer 11-sending was kritiek vir die beplanning van die Voyager-program.William E. Burrows, Exploring Space, (New York: Random House, 1990)
Ruimtetuigontwerp Die ruimtetuig se romp is in die vorm van 'n seskant, 36 cm diep, waarvan die kantpanele 76 cm lank is. Die romp het die aandrywingsmiddel bevat wat nodig was om die ruimtetuig se oriëntasie asook agt van die twaalf wetenskaplike instrumente te bedryf. Die ruimtetuig weeg 260 kg.
Posisiebeheer en aandrywing
Oriëntasie en posisiebeheer van die ruimtetuig is verskaf deur ses 4,5 N-stuwers, aangedryf deur die monodryfmiddel hidrasien. Een paar stuwers het 'n konstante tolspoed van 4,8 rewolusies per minuut verseker; een paar het voorwaartse aandrywing voorsien en die ander paar posisiebeheer. Inligting vir oriëntasie is verkry deur die skandering van die aarde se posisie in sy wentelbaan, 'n sensor wat die ster Canopus monitor en twee sensors wat die son se posisie monitor.
Kommunikasie Die ruimtetuig is toegerus met oortollige sendontvangerstelsels; die een is geheg aan die hoëwins-antenne en die ander aan die omnigerigte- en mediumwinsantenne. Elke sendontvanger se vermoë is 8 watt en ontvang data oor die S-band met die 2 110 MHz-frekwensie vanaf die Aarde en stuur data met die 2 292 MHz-frekwensie na die Aarde wat ter plaatse deur NASA se Diepruimtenetwerk gemonitor is. Net voor data deur die tuig versend is, het dit konvolusiekoderingstegnieke gebruik om foute in die ontvangde data op Aarde te korrigeer.
Krag regs|200px|SNAP-19 RTG Daar is vier SNAP-19-radioisotoop-termo-elektriese generators aan boord wat die sondeerder van krag voorsien. Hulle is geheg aan twee driestaafbalke, elk drie meter lank en 120 grade uit mekaar. links|200px|Deursnit van die SNAP 19 RTG Dit word beskou as 'n veilige afstand vanaf die sensitiewe wetenskaplike toerusting aan boord wat eksperimente moes uitvoer. Die gekombineerde krag tydens lansering was 155 W en dit het later afgeneem tot 140 W tydens die tog na Jupiter. Die ruimtetuig benodig 'n minimum van 100 W om al die stelsels aan te dryf.
Rekenaar Die meeste van die verwerking vir die sending is op Aarde gedoen en dan na die ruimtetuig versend, waar dit in die tuig se geheue gestoor is: tot vyf instruksies van 'n moontlike 222 wat deur die beheerstelsel aangewend kon word. Daar was twee instruksiedekodeerders aan boord van die ruimtetuig asook 'n instruksieverspreidingseenheid en 'n eenvoudige verwerker om hierdie aktiwiteite te beheer. Met hierdie stelsel moes die sendingoperateurs instruksies lank voor die tyd voorberei voordat dit na die ruimtetuig versend is. Daar was 'n datastoorfasiliteit aan boord met 'n vermoë van 6 144 grepe waar data van die verskillende instrumente gestoor kon word. Die digitale telemetrie-eenheid het dan die gestoorde data voorberei voor dit in een van dertien formate na die Aarde gestuur is.
Wetenskaplike instrumente Pioneer 11 het een meer instrument as Pioneer 10 aan boord gehad: 'n vloedhek-magnetometer. Heliumvektor-magnetometer 150pxMeet die fyn samestelling van die interplanetêre magneetveld, karteer Jupiter se magneetveld en doen magnetiese vloedmetings om sonwindinteraksie met Jupiter te bepaal.
Kwadrisferiese plasma-analiseerder 150pxDit loer deur 'n gaping van die groot paraboolantenne om deeltjies van die sonwind te identifiseer.
Gelaaidedeeltjie-instrument 150pxBespeur kosmiese strale in die sonnestelsel.
Kosmiesestraal-teleskoop 150pxVersamel data van die samestelling van die kosmiese straaldeeltjies en hul energievlakke.
Geigerbuis-teleskoop Bespeur en bepaal die intensiteit, energiespektrum en verspreiding van die elektrone en protone in die baan van die ruimtetuig namate dit deur die uitstralingsgordels van Jupiter en Saturnus beweeg.
Vasgekeerdestraling-bespeurder 150px Dit sluit 'n ongefokusde Cerenkov-teller in wat die lig bespeur wat in 'n bepaalde rigting uitgestraal word namate deeltjies daardeur beweeg voordat die elektrone se energieë (0,5 tot 12 eV) gemeet word, 'n elektron-verspreiderbespeurder vir elektrone met energieë van 100 tot 400 keV en ook 'n minimum-ioonbespeurder wat bestaan uit 'n vastestaat-diode wat die minimum-geïoniseerde deeltjies meet (<3 Mev) en ook protone in die bestek van 50 tot 350 MeV.
Meteoroïde-detektor 150pxTwaalf panele met drukseldetektors gemonteer aan die agterkant van die hoëwinsantenne om die deurdringingsimpak van klein meteoroïde te meet.
Asteroïde/Meteoroïde-detektor 150pxDie instrument fokus op die ruimte met vier nie-beeldteleskope om deeltjies te volg waarvan die grootte wissel van stof tot groot asteroïdes.
Ultraviolet-fotometer 150pxUltravioletlig vanaf Jupiter en Saturnus en die omliggende ruimte word gemeet om die hoeveelheid waterstof en stikstof te bepaal.
Beeldfotometer 150pxHierdie instrument se sukses was afhanklik van die tolvermoë van die ruimtetuig. 'n Klein teleskoop het nou stroke van slegs 0,03 grade wyd van die planeet in rooi en blou lig afgeneem. Die stroke is dan verwerk om 'n onafgebroke sigbare beeld van die planeet te skep.
Infrarooi-radiometer 150pxDie instrument verskaf inligting rakende die wolke se temperatuur en die hitte wat deur Jupiter en Saturnus uitgestraal word. Drieas-vloedhekmagnetometer 150pxDie instrument meet die magneetvelde van Jupiter en Saturnus; dit was nie aan boord van Pioneer 10 nie.
Sendingprofiel Tydlyn van tog Datum Mylpaal Ruimtetuig word om 02:11:00 lanseer Vlieg deur die asteroïdegordel Begin van Jupiter se verkenningfase Tyd Mylpaal Betree die Jupiterstelsel Verbyvlug van Kallisto op 786 500 km Verbyvlug van Ganumedes op 692 300 km Verbyvlug van Io op 314 000 km. Verbyvlug van Europa op 586 700 km. Betree Jupiter se skadu Begin van Jupiter-okkultasie Naaste punt aan Jupiter: 42 828 km Verlaat Jupiter se skadu Einde van Jupiter-okkultasie Verbyvlug van Amalthea op 127 500 km Fase eindig Begin van Saturnus se verkenningfase Tyd Mylpaal Betree die Saturnusstelsel Verbyvlug van Iapetus op 1 032 535 km Verbyvlug van Foibe op 13 713 574 km Verbyvlug van Huperion op 666 153 km Kruis ringe in dalende trajek Verbyvlug van Epimetheus op 6 676 km Verbyvlug van Atlas op 45 960 km Verbyvlug van Dione op 291 556 km Verbyvlug van Mimas op 104 263 km Naaste punt aan Saturnus op 20 591 km Begin van Saturnus-okkultasie Gaan Saturnus se skadu binne Verbyvlug van Janus op 228 988 km Einde van Saturnus-okkultasie Verlaat Saturnus se skadu Kruis ringe in dalende trajek Verbyvlug van Tethis op 329 197 km Verbyvlug van Enkelados op 222 027 km Verbyvlug van Kalipso op 109 916 km Verbyvlug van Rea op 345 303 km Verbyvlug van Titaan op 362 962 km Fase eindig Begin van Pioneer- interstellêre sending Nog meer... Instrument begin krag deel a.g.v. dalende generatoruitset. Verbyvlug van Pluto se wentelbaan Daaglikse roetinesendingtake word gestaak. Pioneer 11 is 6,5 miljard km vanaf die Aarde. Laaste sein ontvang
Lansering en baan Die Pioneer 11-ruimtetuig is op 6 April 1973 om 02:11:00 UTC lanseer deur NASA vanaf die Amerikaanse Lugmag se Kaap Canaveral-ruimtestasie: lanseerplatform 36A aan boord van 'n Atlas-Centaur-vuurpyl met 'n Star 37E-aandrywingsmodule. Die tweelingtuig, Pioneer 10, is reeds 'n jaar vroeër, op 3 Maart 1972, lanseer.
Pioneer 11 is lanseer in 'n baan wat direk op Jupiter gemik was sonder dat swaartekragslinger gebruik is. In Mei is die ruimtetuig se roete aangepas om verby Jupiter te vlieg op 'n noord-suidbaan wat 'n verbyvlug van Saturnus in 1979 moontlik sou maak. Hierdie aanpassing het sewentien pond aandrywingsmiddel gebruik, het 42 minute en 36 sekondes geneem en Pioneer se snelheid met 230 km/h vermeerder. Daar is ook twee aanpassings in die middel van die tog gedoen, naamlik op 11 April 1973 en 7 November 1974.
Verbyvlug van Jupiter Pioneer 11 het in November en Desember 1974 verby Jupiter gevlieg. Op 2 Desember was dit die naaste aan Jupiter, en het dit 42 828 km bo die wolke verbygevlieg. Die ruimtetuig het detailbeelde van die Groot Rooi Vlek na die aarde gestuur, benewens die eerste beelde van die ontsaglike poolgebiede. Dit het ook die massa van Jupiter se maan Kallisto bereken. Deur die swaartekragslinger-tegniek by Jupiter in te span, is die baan van die ruimtetuig verander en die snelheid vermeerder om na Saturnus te gaan. Op 16 April 1975 is die meteoroïde-detektorinstrument afgeskakel.
Verbyvlug van Saturnus