Pioneer 5 (P-2)

Pioneer 5 (myös Pioneer V, Pioneer P-2 ja Able 4) oli Nasan maaliskuussa 1960 laukaisema Pioneer-ohjelman avaruusluotain. Pioneer 5 matkasi Auringonkeskeiselle kiertoradalle ja yhteys siihen katkesi 26. kesäkuuta 1960 36,4 miljoonan kilometrin pituisen matkan jälkeen. Luotain kiertää edelleen Aurinkoa.
Tausta.
Suunnitelma Venus-luotaimesta.
Vuonna 1959 Yhdysvaltain ilmavoimat aloitti Advanced Research Projects Agencyn (ARPA) alaisuudessa yhteistyön Yhdysvaltain ensimmäisten kuuluotainten valmistajan STL:n (Space Technology Laboratory, nyk. TWR) kanssa Venus-luotaimen kehityksen. Suunnitelmana oli tutkia Venusta ja sen lähiavaruutta Venuksen ohilennon aikana. Osapuolet olivat vakuuttuneita siitä, että luotain ja sen kantoraketti olisivat valmiita kesäkuun 1959 Venuksen laukaisuikkunaa varten. Kun ARPA oli aikeissa edetä luotainhankkeessa Nasa perustettiin ja 1. lokakuuta 1958 kaikki ARPAn hallinnoimat avaruushankkeet siirrettiin Nasalle. Marraskuussa 1958 Nasa aloitti Venus-luotaimen valmistelut tavoitteenaan laukaista se kohti planeettaa tulevan laukaisuikkunan aikana.
Kuitenkin suunnitelmiin tuli muutos, kun Neovostoliiton Luna 1 -luotain laukaistiin onnistuneesti kohti Kuuta ja kun neljä Yhdysvaltain kuuluotainta olivat epäonnistuneet laukaisussa Nasa päätti laukaista yhden Venus-luotaimista Kuuhun toivossa, että se pääsisi Kuun kiertoradalle ennen Luna 1:tä. Tämä yhdessä rahoituksen puutteen sekä kantorakettien niukan saatavuuden seurauksena merkitsi sitä, että lentoa Venukseen jouduttiin lykkäämään.
Lykkäys tarkoitti sitä, että ensimmäisen Venus-luotaimen laukaisua täytyi siirtää seuraavaan laukaisuikkunaan, vuoden 1961 alkuun. Tämä merkitsi sitä, että Neuvostoliitto pystyisi lähettämään oman luotaimensa Venukseen vielä kesäkuun 1959 laukaisuikkunan aikana ja saavuttamaan ensimmäisen Venuksen ohilennon ennen Yhdysvaltoja. Tämän seurauksena Nasa hyväksyi Yhdysvaltain ilmavoimien suunnitelman kevyemmästä ja yksinkertaisemmasta Venus-luotaimesta, jonka voisi laukaista vielä vuoden 1959 laukaisuikkunan aikana vähemmän tehokkaalla, mutta paremmin saatavilla olevan Thor-Able -kantoraketin avulla. Vähemmän tehokkaamman kantoraketin takia luotaimessa olisi vain minimaalinen määrä mittalaitteita. Massarajoitus hyötykuormalle oli 36 kg. Kuitenkin jopa pienemmän luotaimen valmistuksessa kesti paljon kauemmin kuin kuusi kuukautta, joten lopulta Yhdysvallat eivät laukaisseet luotainta Venukseen kesäkuun 1959 laukaisuikkunan aikana. Myöskään Neuvostoliitto ei laukaissut luotainta Venukseen 1959 laukaisuikkunan aikana, vaikka oli suunnitellut laukaisevansa muutaman Venus-luotaimen nimeltä 1V kesäkuun laukaisuikkunan aikana. Neuvostoliitto ja Yhdysvallat joutuivat odottamaan 19 kuukautta seuraavan laukaisuikkunaan.
Muutos aurinkokeskeiselle kiertoradalle.
Nasa antoi luotaimelle nimeksi P-2 ja muutti sen suunnitelmaa siten, että luotain laukaistaisiin 295 päivää kestävälle aurinkokeskeiselle kiertoradalle. Luotain ei lentäisi Venukseen ja pysyisi planeettainvälisessä avaruudessa. Luotaimen oli tarkoitus kerätä tietoa planeettainvälisestä avaruudesta.
Laukaisu ja matka.
Laukaisun lykkäykset.
Pioneer 5:n Thor-Able IV -kantoraketti pystytettiin laukaisualustalle lokakuussa 1959. Lukuisten viivästysten jälkeen luotaimen laukaisua yritettiin kahdesti joulukuun puolivälissä. Viimeisin joulukuun laukaisuyrityksistä jouduttiin perumaan 36 tuntia ennen laukaisua luotaimen jännitemuuntimien vikaantumisen seurauksena. Joulukuusta laukaisupäivää siirrettiin 28. päiväksi tammikuuta 1960. Laukaisupäivää siirrettiin tammikuusta maaliskuun 1. päivään, koska Nasan insinöörit suosittelivat, että luotaimelle kannattaisi tehdä lisäkokeita ennen laukaisuyritystä. Helmikuun lopussa STL:n (nyk. TWR) insinöörit edelleen koittivat ratkaista viime hetken ongelmia luotaimen kanssa. Laukaisupäivää siirrettiin vielä 4.–8. päiväksi maaliskuuta. Kantoraketin kolmannessa vaiheessa havaittujen ongelmien vuoksi laukaisu siirrettiin 8. päiväksi maaliskuuta. 8. maaliskuuta 38 sekunnin jälkeen laukaisusta laukaisu keskeytettiin.
Laukaisu ja lentorata.
Kaikki ongelmat oli ratkaistu ja Pioneer 5 laukaistiin 11. maaliskuuta vuonna 1960 kello 13.00 Cape Canaveralin laukaisualusta Launch Complex 17A:sta, Floridasta Thor-Able IV -kantoraketilla. Laukaisun yhteydessä luotaimen mikrometeoroidien liikemääräspektrometri sekä valosähköinen ilmaisinkenno lakkasivat toimimasta. 322 sekunnin jälkeen kantoraketin nopeus oli 11,12 kilometriä sekunnissa. Vaikka nopeus oli 150 kilometriä sekunnissa hitaampi kuin suunniteltu, se oli tarpeeksi suuri saavuttaakseen Maan pakonopeuden jatkaen matkaansa aurinkokeskeiselle kiertoradalle. Pioneer 5:stä tuli kolmas luotain, joka saavutti aurinkokeskeisen kiertoradan Luna 1:n ja Pioneer 4:n jälkeen.
Kantoraketin nopeusvajauksen seurauksena luotain päätyi pidemmälle kiertoradalle ja ohittaisi lähimmillään Venuksen 12 miljoonan kilometrin päästä.
Pioneer 5 ylitti 30 päivän suunnitellun toimintaikänsä ja jatkoi tiedonvälitystä koko huhtikuun 1960 ajan. Kun luotain etääntyi Maasta sen signaalin voimakkuus heikkeni, mikä vaikeutti käyttökelpoisten tietojen saantia. Huhtikuun 30. päivään mennessä signaali oli heikentynyt niin paljon, että Pioneer 5 lopetti normaalin toimintansa ja lähetti sen jälkeen enää harvoin tietoa laitteistostaan. 8. toukokuuta 1960 luotain suoritti onnistuneesti yhteydenpitokokeen 150 watin lähettimellään ja 12,3 kilometrin etäisyydellä Maasta. Luotain lähetti viimeisen signaalinsa Maahan 26. kesäkuuta 1960 kello 11.31 UTC 36,4 miljoonan kilometrin etäisyydeltä, mikä oli silloinen pisin viestintäetäisyys. Pioneer 5 piti hallussaan ennätystä kaksi vuotta. Ennätyksen päihitti Mariner 2 -luotain. 
Pioneer 5 oli toiminnassa 106 päivän ajan, yli kolme kertaa sen suunnitellun käyttöiän. Luotain lähetti yli kolme miljoonaa bittiä dataa 139 toiminnassa olleen tunnin aikana. Nasan suunnittelmat tulevista Pioneer-luotaimista, joiden oli tarkoitus matkata Venukseen peruutettiin ja Nasa hyväksyi suunnitelman lähettää suurempia ja tehokkaampia luotaimia Venukseen.
Pioneer 5 kiertää yhä Aurinkoa.
Tehtävät.
Pioneer 5:n tehtävät olivat:
Rakenne.
Pioneer 5:n rakenne muistutti palloa ja oli halkaisijaltaan 66 cm. Se oli valmistettu alumiiniseoskuoresta. Palloon oli kiinnitetty neljä melaa muistuttavia aurinkokennoja. Kennojen etäisyys toisistaan oli 244 cm. Ne koostuivat 4 800 booripinnoitetusta piiaurinkokennosta, jotka olivat sijoitettuina 48 alumiinimoduuliin, joita oli 12 jokaisessa aurinkopaneelissa. Kennot latasivat kahta 14:n nikkelikadmiumakun sarjaa, jotka tuottivat 18 volttia virtaa. Luotaimen 5 watin lähettimen tehtävänä oli lähettää tietoja Telebit -telemetriajärjestelmästä. Se pystyi lähettämään 64, 8 ja 1 bitin sekuntinopeudella riippuen etäisyydestä Maasta ja vastaanottoantennista. Lähettimen teho pystyttiin nostamaan 150 wattiin. Lähetykset tapahtuivat 278 MHz:n taajuudella. Telemetria hyödynsi diplekseriä ja, se oli digitaalista sekä kaksivaiheisesti kantoaaltoon moduloitua. Vastaanotin pystyi toimimaan laaja- tai kapeakaistaisena. Viestintä toteutui neljännesaaltodipoliantennien välityksellä. Luotaimen kokonaismassa oli 43 kg.
Tutkimuslaitteisto.
Tutkimuslaitteiston kokonaismassa oli 19,5 kg.Nasa laukaisi 7. elokuuta 1959 S-2:ksi nimetyn satelliitin, joka testasi Pioneer 5:n ja Nasan myöhempien kuuluotainten järjestelmän ja laitteiston toimintaa. Se keräsi kahden kuukauden ajan tietoa 
magneettikentistä, säteilystä ja otti ensimmäisen Maan kiertoradalta otetun kuvan Maasta. Satelliitti sai myöhemmin nimekseen Explorer 6.
Kirjallisuutta.
Richter, Henry L. Jr.: "Instruments and Spacecraft, October 1957 - March 1965: Space Measurements Survey", s. 85–89. Nasa, 1966"." Teoksen verkkoversio 
Aiheesta muualla.
Artikkeleita
Dokumentteja