ไพโอเนียร์ 10

ไพโอเนียร์ 10  (เดิมได้ชื่อว่า ไพโอเนียร์เอฟ) เป็นยานสำรวจอวกาศอเมริกัน หนัก 258 กิโลกรัม ซึ่งบรรลุภารกิจแรกที่ดาวพฤหัสบดี จากนั้น ไพโอเนียร์ 10 เป็นยานอวกาศลำแรกที่ถึงความเร็วหลุดพ้นจากระบบสุริยะ ศูนย์วิจัยเอมส์นาซาในรัฐแคลิฟอร์เนียเป็นผู้ดำเนินโครงการสำรวจอวกาศดังกล่าว และทีอาร์ดับเบิลยูเป็นผู้ผลิตยาน

พื้นหลังภารกิจ

ประวัติ 
ในปี 1960 Gary Flandro วิศวกรการบินและอวกาศชาวอเมริกันจาก NASA Jet Propulsion Laboratory ได้คิดภารกิจที่เรียกว่า Planetary Grand Tour ซึ่งจะใช้ประโยชน์จากการจัดตำแหน่งที่หายากของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ในที่สุดภารกิจนี้จะสำเร็จในช่วงปลายทศวรรษ 1970 โดยยานโวเอเจอร์ 2 ลำ แต่เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับภารกิจนี้ นาซาตัดสินใจในปี 2507 ว่าจะทดลองส่งยานสำรวจคู่หนึ่งไปยังระบบสุริยะชั้นนอก กลุ่มผู้สนับสนุนชื่อ Outer Space Panel และมีนักวิทยาศาสตร์อวกาศชาวอเมริกันชื่อ James A. Van Allen เป็นประธาน ได้หาเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ในการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบ NASA Goddard Spaceflight Center ได้รวบรวมข้อเสนอสำหรับ "Galactic Jupiter Probes" คู่หนึ่งที่จะผ่านแถบดาวเคราะห์น้อยและเยี่ยมชมดาวพฤหัสบดี สิ่งเหล่านี้จะเปิดตัวในปี 2515 และ 2516 ในช่วงกรอบเวลาที่เหมาะสมซึ่งเกิดขึ้นเพียงไม่กี่สัปดาห์ทุกๆ 13 เดือน การเปิดตัวในช่วงเวลาอื่นจะมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าในแง่ของความต้องการจรวด

ได้รับการอนุมัติจาก NASA ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2512 ยานอวกาศแฝดถูกกำหนดให้เป็น Pioneer F และ Pioneer G ก่อนการเปิดตัว ต่อมาพวกเขาได้รับการตั้งชื่อว่า Pioneer 10 และ Pioneer 11 พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Pioneer ซึ่งเป็นชุดของภารกิจอวกาศไร้คนขับของสหรัฐอเมริกาที่เปิดตัวระหว่างปี 1958 และ 1978 โมเดลนี้เป็นรุ่นแรกในซีรีส์ที่ได้รับการออกแบบสำหรับการสำรวจ ระบบสุริยะชั้นนอก. ตามข้อเสนอที่เผยแพร่ตลอดช่วงทศวรรษที่ 1960 วัตถุประสงค์ของภารกิจในยุคแรกเริ่มคือการสำรวจสื่อระหว่างดาวเคราะห์ที่ผ่านวงโคจรของดาวอังคาร ศึกษาแถบดาวเคราะห์น้อยและประเมินอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับยานอวกาศที่เดินทางผ่านแถบนี้ และสำรวจดาวพฤหัสบดีและสภาพแวดล้อม วัตถุประสงค์ในขั้นตอนการพัฒนาในภายหลังรวมถึงการสำรวจที่เข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีอย่างใกล้ชิดเพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบของรังสีสิ่งแวดล้อมรอบดาวพฤหัสบดีที่จะมีต่อเครื่องมือยานอวกาศ

มีการทดลองทางวิทยาศาสตร์มากกว่า 150 รายการสำหรับภารกิจนี้ การทดลองที่จะดำเนินการกับยานอวกาศได้รับเลือกเป็นชุดของช่วงการวางแผนในช่วงทศวรรษ 1960 จากนั้นจึงสิ้นสุดในต้นปี 1970 การทดลองเหล่านี้จะดำเนินการถ่ายภาพและโพลาไรเมตรของดาวพฤหัสบดีและดาวเทียมหลายดวง ทำการสังเกตการณ์ดาวพฤหัสบดีด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอัลตราไวโอเลต ตรวจหาดาวเคราะห์น้อยและอุกกาบาต กำหนดองค์ประกอบของอนุภาคมีประจุ และวัดสนามแม่เหล็ก พลาสมา รังสีคอสมิก และแสงจักรราศี การสังเกตการสื่อสารของยานอวกาศขณะที่มันผ่านหลังดาวพฤหัสบดีจะช่วยให้วัดบรรยากาศของดาวเคราะห์ได้ ในขณะที่ข้อมูลการติดตามจะช่วยปรับปรุงการประมาณมวลของดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ของมัน

ศูนย์วิจัย NASA Ames แทนที่จะเป็น Goddard ได้รับเลือกให้จัดการโครงการซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Pioneer ศูนย์วิจัยเอมส์ภายใต้การดูแลของชาร์ลส์ เอฟ. ฮอลล์ ได้รับเลือกเนื่องจากเคยมีประสบการณ์กับยานอวกาศที่หมุนไม่เสถียรมาก่อน ข้อกำหนดดังกล่าวเรียกร้องให้มียานอวกาศขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ซึ่งสะอาดทางแม่เหล็กและสามารถปฏิบัติภารกิจในอวกาศได้ มันคือการใช้โมดูลยานอวกาศที่ได้รับการพิสูจน์แล้วใน Pioneer 6 ถึง 9 ภารกิจ

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2513 Ames ได้ทำสัญญามูลค่ารวม 380 ล้านดอลลาร์สหรัฐแก่ TRW Inc. สำหรับการสร้างยาน Pioneer 10 และ 11 ทั้งสอง โดยผ่านขั้นตอนการประมูลตามปกติเพื่อประหยัดเวลา B. J. O'Brien และ Herb Lassen นำทีม TRW ที่ประกอบยานอวกาศ การออกแบบและสร้างยานอวกาศต้องใช้แรงงานประมาณ 25 ล้านชั่วโมง วิศวกรจาก TRW กล่าวว่า "ยานอวกาศลำนี้รับประกันการบินระหว่างดาวเคราะห์เป็นเวลา 2 ปี หากส่วนประกอบใดขัดข้องภายในระยะเวลารับประกันดังกล่าว เพียงส่งยานอวกาศกลับมาที่ร้านของเรา แล้วเราจะซ่อมให้โดยไม่คิดค่าใช้จ่าย"

เพื่อให้เป็นไปตามกำหนดการ การปล่อยครั้งแรกจะต้องมีขึ้นระหว่างวันที่ 29 กุมภาพันธ์ถึง 17 มีนาคม เพื่อให้ยานไปถึงดาวพฤหัสบดีในเดือนพฤศจิกายน 1974 ภายหลังมีการแก้ไขให้มาถึงในเดือนธันวาคม 1973 เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งกับภารกิจอื่น การใช้ Deep Space Network เพื่อการสื่อสาร และพลาดช่วงเวลาที่โลกและดาวพฤหัสบดีจะอยู่คนละฟากของดวงอาทิตย์ วิถีการเผชิญหน้าของ Pioneer 10 ได้รับเลือกเพื่อเพิ่มข้อมูลที่ส่งคืนเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีรอบดาวพฤหัสบดี แม้ว่าสิ่งนี้จะสร้างความเสียหายให้กับบางระบบก็ตาม มันจะเข้ามาภายในรัศมีประมาณสามเท่าของดาวเคราะห์ ซึ่งคิดว่าใกล้ที่สุดเท่าที่จะเข้าใกล้ได้และยังคงรอดพ้นจากการแผ่รังสี เส้นทางโคจรที่เลือกจะทำให้ยานอวกาศมองเห็นด้านที่มีแสงแดดส่องถึงได้ดี

โครงการไพโอเนียร์