Pioneer P-3 (X)

Pioneer P-3 (myös Pioneer-X, Atlas Able 4, Able 4B ja Able IVB) oli Nasan rahoittama ja operoima, Jet Propulsion Laboratoryn sekä Space Technology Laboratoryn (STL, nyk. TWR) valmistama ja Yhdysvaltain ilmavoimien marraskuussa 1959 laukaisema Pioneer-ohjelman laukaisussa räjähtänyt kuuluotain. Lento oli nimeltään Able 4 Atlas, jonka hyötykuormana oli Pioneer P-3 -luotain.
Tausta.
Alkuperäinen suunnitelma.
Vuoden 1958 elokuun ja marraskuun aikana Yhdysvaltain ilmavoimat yrittivät saada Thor-Able -nimisellä kantoraketilla kolme kuuluotainta Kuun kiertoradalle. "Project Able-1:ksi" nimetystä luotainsarjasta (Pioneer 0, 1 ja 2) yksikään ei päässyt Kuun kiertoradalle. Nämä luotaimen yhdessä Yhdysvaltain maavoimien kahden kuuluotaimen kanssa (Pioneer 3 ja 4) muodostivat Advanced Research Projects Agencyn (ARPA) rahoittaman hankkeen nimeltä "Operaatio Mona". Kuitenkin jo ennen näitä kuulentoja ilmavoimat alkoivat yhdessä "Project Able-1:n" luotainten valmistajan Space Technology Laboratoryn (STL, nyk. TWR) kanssa suunnittelemaan jatkoa kuuluotaimille. Kohteena olisivat Kuu ja Venus, josta silloin tiedettiin vähän ja uskottiin, että Venuksella Marsin tavoin saattaisi esiintyä maan ulkopuolista elämää, mikä teki planeetasta houkuttelevan tutkimuskohteen.
Lokakuussa 1958, kun Nasa aloitti toimintansa lähes kaikki Yhdysvaltain asevoimien tieteelliset avaruusohjelman siirrettiin Nasalle. Tähän sisältyi "Operaatio Monan" tulevat lennot sekä Yhdysvaltain ilmavoimien suunnitteilla olleet jatkolennot.
Marraskuussa samana vuonna Nasa käytännössä hyväksyi ilmavoimien jatkolennot osaksi Nasan Pioneer-ohjelmaa ja aloitti kahden Venus-luotaimen valmistelun tavoitteenaan laukaista ne kesäkuun 1959 laukaisuikkunan aikana. Venus-luotainten laukaisun jälkeen suunnitelmana oli laukaista kiertolaisluotain Kuuhun.
Muutos suunnitelmaan.
Suunnitelmat muuttuivat kevään 1959 aikana, kun neuvostoliittolainen Luna 1 -luotain onnistuneesti laukaistiin tammikuussa 1959 ja, kun Yhdysvaltain neljä ensimmäistä kuuluotainta epäonnistuivat laukaisussa Pioneer-ohjelman lyhyen tähtäimen tavoitteita muutettiin.
Uuden suunnitelman mukaan STL:n valmistamat luotaimet laukaistaisiin siten, että jokainen laukaisu pohjautuisi aiempien laukaisujen tuloksiin. Ensimmäinen lento oli nimeltään Able 3, jonka satelliitin Nasa nimesi S-2:ksi. Sen oli tarkoitus laukaista Thor-Able raketilla 12 tunnin pituiselle Maan kiertoradalle elokuussa 1959. Seuraava lento oli nimeltään Able 4 Atlas, jonka hyötykuorman Nasa nimesi P-3:ksi. Lennon tarkoitus oli laukaista luotain Kuun kiertoradalle syyskuussa 1959 uudella Atlas-Able -kantoraketilla. Marraskuussa oli tarkoitus laukaista Able 4 Thor -lento, jonka Nasa nimesi P-2:ksi. Lennon oli tarkoitus laukaista luotain avaruuteen kohti Venuksen kiertorataa Thor-Able -kantoraketilla. Alun perin suunnitellun Venus-luotaimen valmistukseen ja laukaisemiseen kesäkuuhun 1959 mennessä ei ollut riittävästi aikaa ja resursseja.
Laukaisu.
Laukaisun valmistelut.
Syyskuun Atlas C:n onnettomuus.
Suurin este luotaimen laukaisemisessa oli Atlas D:n saatavuus. San Diegossa sijaitsevan General Dynamicin Convair-osasto ei pysynyt kysynnän tahdissa, joten Atlas D:tä oli vähän saatavilla. Vaikka Pioneer P-3 oli tärkeä kansalliselle arvovallalle, sen tärkeysjärjestys oli alempi kuin puolustushankkeiden ja Nasan Mercury-ohjelman. Jotta luotain saataisiin laukaistua 3. lokakuuta 1959 avautuvan neljän päivän laukaisuikkunan aikana, päätettiin korvata Atlas D:n Atlas C:llä.
Laukaisua varten Atlas 9C pystytettiin Cape Canaveralin Launch Complex 12 27. elokuuta 1959. Kun Atlas 9C oli tarkastettu kantoraketin ylemmät Able-vaiheet lisättiin Atlas 9C:n päälle. 24. syyskuuta rutiinimaisen 24 sekunnin pituisen tarkastuksen aikana, kun muutama sekunti testin aloittamisen jälkeen Atlas 9C:n polttoaineletku repesi, mikä aiheutti tulipalon raketissa, joka lopulta johti räjähdykseen tuhoten raketin ja vaurioittaen vakavasti laukaisualustaa. Hyötykuormaa, Pioneer P-3:a ei ollut asennettu kantorakettiin.
Atlas D.
Seuraavaa laukaisuyritystä varten Nasa otti Mercury-ohjelmastaan Atlas D:n Pioneer P-3:n kantoraketiksi. Atlas 20D oli tarkoitus olla Mercury-ohjelman miehittämättömän Big Joe -testilennon varakantoraketti, mutta kun testilento oli saavuttanut tavoitteensa varalla olevaa kantorakettia ei enää tarvittu. Koska aika ei riittänyt laukaista luotainta lokakuun lopussa avautuvaan seuraavaan laukaisuikkunaan, laukaisua siirrettiin 26. marraskuuta avautuvaan laukaisuikkunaan. Launch Complex 12 ollessa poissa käytöstä Atlas 20D pystytettiin Launch Complex 14:n laukaisualustalle 19. lokakuuta ja laukaisun valmistelut aloitettiin. Kantorakettien ylempien vaiheiden kiinnitys Atlas 20D:hen alkoi 9. marraskuuta ja Pioneer P-3 asennettiin kantorakettiin 13 päivää myöhemmin.
Laukaisu Atlas D:llä.
Pioneer P-3 laukaistiin Floridan Cape Canaveral Air Force Stationin laukaisualusta Launch Complex 14:ltä 26. marraskuuta 1959 kello 7.26 UTC Atlas D -kantoraketilla. Luotain oli ensimmäinen, joka laukaistiin Atlas D -kantoraketin ylemmän vaiheen kanssa, joka mahdollisti kantoraketin kuljettaa suuremman määrän hyötykuormaa, kuin raketin aiemmat versiot. 45 sekuntia laukaisusta raketin kolmannen vaiheen muovinen suojakuori alkoi irrota raketista, mikä johti raketin kolmannen vaiheen, missä Pioneer P-3 sijaitsi, irtoamiseen ja räjähtämiseen. Komentokeskus menetti yhteyden rakettiin 104 sekunnin jälkeen laukaisusta.
Luotaimen huippukorkeus Maasta oli 1 000 kilometriä.
Onnettumuuden syy.
Kantoraketin lasikuitusuojus oli pettänyt laukaisun jälkeisen liian suuren paine-eron vuoksi.
Luotaimen tehtävät.
Nasan tavoitteena oli lähettää kattavavilla mittalaitteilla varustettu luotain Kuun kiertoradalle ja saada perustietoa Kuun ympäristöstä ja sen pinnasta.
Luotaimen suunniteltuja tehtäviä Kuun kiertoradalla olivat:
Rakenne.
Palloa muistuttava Pioneer P-3 oli metrin levyinen ja pituudeltaan 1,4 metriä. Luotaimen pohjaan oli asennettu Vernier-rakettimoottori. Luotaimen sivuilla oli kolme kooltaan 60x60 cm aurinkokennoa, jotka latasivat luotaimen akkuja. Luotaimen sisällä oli suuri pallomainen hydratsiinisäiliö, jonka päällä oli kaksi pienempää palloa muistuttavia typpisäiliöitä. Hydratsiinisäiliö tuotti polttoainetta Vernier-rakettimoottorille, joka tekisi kiertoradan korjausliikkeitä Kuun kiertoradalla. Typpisäiliö tuotti polttoainetta toiselle moottorille, joka hidastaisi luotaimen nopeutta sopivalle Kuun kiertoradalle. Raketin pohjassa oli kaksi UHF-dipoliantennia sekä pitkä VLF-antenni. Luotaimen yläosassa oli kaksi UHF-antennia. Budjettiongelmista ja tiukasta aikataulusta huolimatta P-3 -kuuluotain oli aikansa Nasan kehittynein ja suurin tieteellinen avaruusalus.