Pioneer E

Pioneer E (myös Pioneer-E ja PL-694C) oli Nasan elokuussa 1969 laukaistu viides ja viimeinen Pioneer-ohjelman avaruussääluotain. Luotaimen oli tarkoitus tutkia planeettainvälistä avaruutta sekä avaruussäätä aurinkokeskeisellä kiertoradalta kuten luotaimen edeltäjät, Pioneer 6, 7, 8 ja 9. Pioneer E tuhoutui 484 sekunnin jälkeen laukaisusta eikä päässyt aurinkokeskeiselle kiertoradalle.
Tausta.
Pioneer-avaruussääluotainohjelma alkoi epävirallisena aurinkoluotainten tutkimuksena Ames Research Centerissä toukokuussa 1960. Aurinkoluotaintutkimus oli yritys osoittaa Amesin potentiaali avaruusluotainten hankkeiden hallinnoijana ja herättää Amesin ylimmän johdon kiinnostus tähän rooliin, joka poikkesi järjestön perinteisestä tehtävästä ilmailualan tutkimuskeskuksena. Aurinkoluotainten tutkimus julkaistiin 22. heinäkuuta Ames Reserch Centerin sisäisenä raporttina. Tutkimuksen nimi oli "A Preliminary Study of a Solar Probe" (suom. Alustava tutkimus aurinkoluotaimesta).
Vaikka Ames Research Centerissä syntyi huomattavaa vastustusta avaruusluotainprojektia kohtaan, muun muassa Amesin johtaja Smith J. DeFrance kannatti, ja 14. syyskuuta 1960 DeFrance perusti virallisen Ames Research Centerin aurinkoluotainryhmän, jonka johtajana toimi Charles F. Hall.Loppuvuodesta 1961 ja 1962 alkuvuodesta Hall yritti herättää kiinnostusta hankkeesta Nasan päämajalla. Yhdessä esityksessä Jesse Mitchell Nasan Office of Space Sciencesta kiinnostui Amesin luotaimesta. Mitchell myöhemmin järjesti tapaamisen Hallin ja Office of Space Sciencen apulaisjohtajan, Edgar M. Cortrightin kanssa. Palattuaan Ames Research Centerille Hall sai Amesin johdolta luvan jatkaa projektia. Lisäksi Ames suositteli, että teollisuusurakoitsija otettaisiin mukaan projektiin tekemään toteutettavuustutkimus. Teollisuusurakoitsijaksi valittiin Space Technology Laboratories (lyh. STL), (nyk. TWR). Huhtikuussa 1962 STL sai valmiiksi kaksi ja puoli kuukautta kestäneen toteutettavuustutkimuksensa. Projekti sai virallisen hyväksynnän Nasalta 9. marraskuuta 1962, kun Nasan apulaisjohtaja, Robert C. Seamans Jr. allekirjoitti projektin hyväksymisasiakirjan 9. marraskuuta 1962. STL:n toteutettavuustutkimuksen pohjalta Ames laati Pioneer-luotaimen tekniset tiedot ja julkaisi 29. tammikuuta 1963 tajouspyynnön. Kahdeksan yritystä vastasi tajouspyyntöön 4. maaliskuuta 1963.
Teknisesti kahden parhaimman tarjouksen välisen hintaeron vuoksi Nasa pyysi näitä yrityksiä, STL:ää ja Hughesia, jättämään uudet tarjoukset kiinteähintaisena kannustimena. Uudet tarjoukset vastaanotettiin 24. toukokuuta 1963 ja lopulta STL:n tarjous valittiin. Kirjallisen sopimuksen ehdot laadittiin heinäkuussa 1963 ja kirjallinen sopimus solmittiin 5. elokuuta 1963. Se valtuutti menot enintään 1,5 miljoonaan dollariin (nykyrahassa noin 15,8 miljardia dollaria, euroina noin 13 miljardia). Lopullinen sopimus neuvoteltiin myöhemmin, ja Nasa hyväksyi sen 30. heinäkuuta 1964.
22. helmikuuta 1966 Nasan muutti STL:n kanssa tehtyä sopimustaan luotaimista poistamalla viidennen luotaimen eli Pioneer E:n sopimuksesta budjettisyistä. Mutta 28. huhtikuuta 1966 sopimusta muutettiin siten, että Pioneer E valmistettaisiin ylimääräisistä varaosista.
Laukaisu.
Aikataulun myöhästymiset.
Pioneer E:n aikataulu myöhästyi useampaan kertaan, kuukaudella vuosien 1966 ja 1969 helmikuussa. Merkittävin aikataulun myöhästyminen tapahtui vuonna 1967, jolloin Pioneer E:n aikataulu myöhästyi yhdeksällä ja puolella kuukaudella.
Laukaisua edeltäneet tapahtumat.
Kun Pioneer E oli läpäissyt lähetystä edeltävän tarkastuksen TWR:n tehtaalla Kalifornian Redondo Beachissa se lennätettiin Cape Canaveraliin, jonne luotain saapui 18. heinäkuuta 1969. Saavuttuaan Cape Canaveraliin, aloitettiin viikkoja kestänyt sarja kokeita ja tarkastusmenettelyjä, joiden tarkoituksena oli varmistaa Pioneer E:n valmius ja yhteensopivuus sen laukaisualuksen, paikannusjärjestelmän sekä Eastern Test Range -laukaisukeskuksen kanssa. Luotaimen ja radiotaajuuksien tarkastukset alkoivat laukaisupäivänä, 27. elokuuta 1969, 8.35 paikallista aikaa. Lukuunottamatta ukkosmyrskyä, joka viivästytti laukaisutöitä väliaikaisesti, sää oli suotuisa laukaisulle; näkyvyys oli 13 kilometriä ja tuuli heikkoa.
Laukaisu.
Pioneer E laukaistiin yhdessä TETR-C-satelliitin kanssa Floridan Cape Canaveralin laukaisualusta Launch Complex 17A:sta 27. elokuuta 1969 kello 21.59 UTC kolmivaiheisella Thor-Delta L -kantoraketilla. 31 sekuntia laukaisusta kantoraketin ensimmäisen vaiheen hydrauliikkajärjestelmässä ilmeni vika, joka johti paineen menetykseen raketin ensimmäisessä 213 sekuntia laukaisusta vaiheessa sekä merkittävään suunnanmuutokseen. Raketin toinen vaihe toimi ongelmitta, mutta rakettia ei saatu enää takaisin alkuperäiseen suuntaan, joten Yhdysvaltain ilmavoimat lähettivät komentokeskuksesta signaalin räjäyttää raketti 484 sekuntia laukaisun jälkeen. Jos luotain olisi edennyt avaruuteen asti, se olisi nimetty Pioneer 10:ksi.
Laukaisualus.
Pioneer E laukaistiin Goddardin avaruuskeskuksen Office of Space Science and Applicationsin kolmivaiheisella Thor-Delta L -kantoraketilla. Pioneer E:n laukaisu oli Delta -kantorakettien 73. lento. Thor-Delta L:n pääurakoitsija oli McDonnell Douglas Corporation, joka valmisti kantoraketin Kalifornian Santa Monicassa. Kantoraketti oli yhteensä 32.3 metriä korkea ja painoi noin 90 700 kg. Pioneer E oli Thor-Delta L:n ensimmäinen lento.
Ensimmäinen vaihe.
Kantoraketin ensimmäinen vaihe oli muokattu Yhdysvaltain ilmavoimien Thor-kantoraketti. Se poltti RJ-1 -petrolia ja käytti hapettimenaan nestemäistä happea. Kantoraketin rakettimoottorin oli valmistanut North American Rockwelliin kuulunut Rocketdyne -osasto. Sen polttoaika oli 3 minuuttia 41 sekuntia, korkeus 22.86 metriä, leveys noin 2.4 metriä ja työntövoima 765 094 newtonia.
Apurakettimoottorit.
Ensimmäiseen vaiheeseen oli kiinnitetty Thiokol Chemical Corporationin kolme kiinteän ajoaineen Castor-II -apurakettimoottoria. Ne olivat korkeudeltaan 6 metriä, leveydeltään 0.8 metriä, niiden yhteinen työntövoima oli 680 600 newtonia, ne painoivat 13 400 kilogrammaa ja niiden polttoaika oli 39 sekuntia.
Toinen vaihe.
Pioneer E:n laukaisualuksen toinen vaihe oli valmistanut McDonnell Douglas, joka oli hyödyntänyt Aerojetin työntövoimajärjestelmää. Toisen vaiheen autopilotin pääurakoitsijoihin kuuluivat muun muassa Minneapolis-Honeywell, Texas Instruments ja Electro-solids Corporation. Raketin polttoaika oli 6 minuuttia 19 sekuntia. Polttoaineenaan se käytti UDMH:ta ja hapettimeen IRFNA:a. Toinen vaihe painoi noin 5 897 kilogrammaa, oli korkeudeltaan noin 4 metriä ja halkaisijaltaan noin 1,4 metriä. Sen työntövoima oli 34 696 newtonia.
Kolmas vaihe.
Kantoraketin kolmas vaihe käytti United Aircraftin FW-4 -rakettimoottoria. Kolmas vaihe painoi 317,5 kilogrammaa, oli korkeudeltaan 1.5 metriä ja halkaisijaltaan 50.8 senttimetriä. Sen polttoaika oli 32 sekuntia.
Tehtävät.
Luotain suunniteltiin mittaamaan: 
Rakenne.
Pioneer 6, 7, 8, 9 ja E:n järjestelmä ja rakenne perustui sen laukaisualuksen, Deltaan ja Deep Space Networkiin: päätös laukaista Pioneer E Deltalla tarkoitti, että luotaimien paino täytyi olla hieman yli 45 kilogrammaa sekä tutkimuslaitteiston 9–18 kilogrammaa. Lisäksi avaruussääluotainten tieteelliset tavoitteet vaikuttivat luotainten rakenteen suunnitteluun.
Luotain oli noin 89 senttimetriä korkea sekä noin 94 senttimetriä leveä. Pioneer E:n sivuilla oli yhteensä 10 368 aurinkokennoa, joista luotain olisi saanut 60 wattia tehoa. Luotaimen sivuilla oli myös kolme 1,5 metriä pitkiä puomia, joiden avulla luotaimen liiallinen pyörimisliike saataisiin pysäytettyä. Pioneer E oli rakennettu suurimmilta osin alumiinista ja siinä oli yhteensä yli 56 000 eri osaa. Luotaimen sisällä oli hopeasinkkiparisto, joka tuotti virtaa luotaimelle laukausun ajaksi. 
Pioneer E erosi edeltäjästään, Pioneer 9:stä, siten, että sen aurinkotunnistimen ultraviolettisuodattimet korvattiin paksulla lasisuojalla.
Tutkimuslaitteisto.
Laitteiston data olisi lähetetty takaisin Maahan ja yhdistetty Pioneer 6, 7, 8, ja 9:n, Mariner 4:n ja 5:n sekä planeettainvälisessä avaruudessa olevien Explorer -luotainten keräämien datojen kanssa.
Seuranta-, viestintä- ja ohjausjärjestelmä.
Jet Propulsion Laboratoryn vastuulla ollut Pioneer E:n seuranta-, viestintä- ja ohjausjärjestelmä koostui 25.9 metrin halkaisijan antenneista, jotka olivat osa maailmanlaajuista Deep Space Networkia (DSN). Pioneer E:n kokoonpano koostui vuonna 1960 rakennetusta Kalifornian Goldstonessa sijaitsevasta "Deep Space Station 12" eli "DSS"-antennista. Antennia kutsutaan myös nimellä "Echo". Australian Tidbinbillassa, lähellä Canberraa sijainneesta asemasta ja Espanjan Cebreroksella, lähellä Madridia sijainneesta asemasta. Myös Johannesburgissa sijaitseva asema oli osana kokoonpanoa Pioneer E:n laukaisun aikana. Asemat lähettivät datansa luotaimesta Ames Reseach Centerille. 
Näiden asemien lisäksi laukaisun aikana kokoonpanossa oli lukuisia muita asemia. Air Force Eastern Test Rangen asemat Cape Canaveralissa, Patrick Air Force Basessa, Grand Bahamassa, Grand Turkissa, Antiguassa, Ascensionissa ja Pretoriassa. Manned Space Flight Networkin (MSFN) asemat Merrittin saaressa, Bermudassa, Grand Bahamassa, Antiguassa, Ascensionissa, Antananarivossa ja USNS Vanguard -laivalla.
Näitä asemia oli tarkoitus täydentää lähes jatkuvalla seurannalla Pioneer E:n ensimmäisen 30 päivän ajan. Asemat olivat DSN-asemat Robledossa, lähellä Madridia, Australian Woomerassa ja Goldstonen Pioneer-asema sekä Manned Space Flight Networkin asemat Goldstonessa, Madridissa ja Honeysuckle Creekissä, lähellä Canberraa.
Jet Propulsion Laboratoryn Kalifornian Pasadenassa sijaitseva DSN Space Flight Operations Facility olisi vastannut Pioneer E:n ohjauksesta luotaimen ensimmäisten päivien ajan. Sen jälkeen komento olisi siirtynyt Ames Research Centerin vastuulle.
Asemien oli tarkoitus seurata Pioneer E:tä kolmesta viiteen vuotta.
Aiheesta muualla.
Nasan dokumentteja