Tiên phong 10: Hướng đến hệ mặt trời bên ngoài!

Để chuẩn bị cho “Grand Tour” của Hệ Mặt Trời, các nhiệm vụ chuẩn bị là cần thiết. Tiên phong số 10 là người đầu tiên đến Sao Mộc và phải đối mặt với những thách thức khó khăn của môi trường rất khắt khe này. Một sứ mệnh bị lãng quên ngày hôm nay vì lợi ích của con cháu ông …

Và rất rủi ro cho thời gian của nó!

Lên đường đến sao Mộc, một bài tập phức tạp

Để hai tàu thăm dò Voyager có thể cất cánh vào năm 1977 và thực hiện “Grand Tour” đáng kinh ngạc đưa chúng đến gần Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, cần phải có sự chuẩn bị ráo riết như khi nó được thực hiện với các phương tiện trong tay. Năm 1964, ủy ban ra quyết định của NASA đã hiểu rằng những sứ mệnh như vậy là có thể thực hiện được, nhưng vào thời điểm đó, các phương tiện công nghệ chỉ giúp nó có thể bay qua Sao Kim và Sao Hỏa, và chưa có phương tiện nào có đủ khả năng cơ động để đi vào quỹ đạo Mặt Trăng. Vì vậy, để gửi các sứ mệnh qua Sao Mộc, cần có một thế giới. Tuy nhiên, một nhóm làm việc đã được thành lập, “Ban điều hành không gian bên ngoài”, do James Van Allen chủ trì. Công việc vận động hành lang cuối cùng cũng được đền đáp khi các công nghệ vệ tinh và công cụ khoa học tiếp tục phát triển. Vào tháng 2 năm 1969, NASA xác nhận dự án Pioneer 10 và 11. Ngay cả trước khi đặt chân lên Mặt trăng, Hoa Kỳ đang chuẩn bị gửi các tàu thăm dò tới Sao Mộc …

Nếu các tính toán và quan sát từ Trái đất (và thậm chí cả quỹ đạo) cung cấp thông tin chia sẻ của họ, thì quả thực rất khó để dự đoán toàn bộ chuyến đi. Ví dụ, về sự đi qua của vành đai tiểu hành tinh thì sao? Các nhà khoa học đã biết rằng nó sẽ không phải là một rào cản như trong các câu chuyện khoa học viễn tưởng, nhưng không biết mật độ của quần thể tiểu hành tinh ở đó, cũng như có sự hiện diện của bụi hay nhiễu động hay không… Và môi trường sống của sao Mộc cũng là chủ đề của nhiều suy đoán (đặc biệt là bức xạ điện từ và bức xạ của nó). Pioneer 10, sẽ vẫn là một tàu thăm dò “nhỏ” so với những gì đang được chuẩn bị cho tương lai, do đó sẽ có sứ mệnh quan trọng là đi qua gần sao Mộc, và truyền trong ít nhất hai năm để xác thực nguyên tắc của một hành trình dài.

Featherweight và hiệu suất tối đa

Với trọng lượng toàn bộ 259kg, Pioneer 10 thực sự là một chiếc xe rất hiệu quả trong thời đại của nó, đặc biệt là với ăng ten khổng lồ của nó, được thiết kế cho toàn bộ chiếc xe. Theo nghĩa đen là “xung quanh”, hơn nữa, kể từ khi ở trong không gian, tàu thăm dò được ổn định bằng cách quay: nó tự bật lên với tốc độ 4,8 số vòng quay trên phút, theo trục của ăng-ten, được ổn định theo hướng của Trái đất. Nhiệm vụ mang theo 11 dụng cụ khoa học nhỏ, được thiết kế để đo lường cụ thể các điều kiện mà phương tiện vận hành. Tấm phát hiện va chạm siêu nhỏ của thiên thạch, máy phân tích plasma, máy dò hạt năng lượng cao, từ kế, máy đo bức xạ, cần thiết để có thể ghi lại cụ thể hành trình của vành đai tiểu hành tinh và đặc biệt là vùng lân cận của Sao Mộc và các vệ tinh của nó. Vẫn có một cảm biến tạo ra hình ảnh, nhưng nó có một góc rất khép kín, tạo ra một loạt các dải hình ảnh sau đó phải được nhóm lại và sửa đổi để có được một “bức ảnh” trung thực.

Một sự cần thiết khác liên quan đến việc sản xuất năng lượng. Với sản lượng thời đó, không thể hình dung một sứ mệnh xa vời với các tấm pin mặt trời. Để tiết kiệm trọng lượng và làm cho Pioneer 10 trở nên khả thi, người ta đã quyết định trang bị cho nó 4 máy phát plutonium 238 RTG nhỏ: nhiệt do vật liệu tỏa ra được chuyển thành năng lượng điện, với tốc độ 155 watt vào ngày cất cánh. . Đây là một kỷ lục về thời gian, nhưng trừ khi bạn gặp vấn đề rất đặc biệt khi băng qua bầu khí quyển (các máy phát RTG được che chắn đặc biệt), điều này không đặt ra vấn đề khả thi. Việc thiết kế và sau đó là việc lắp ráp tàu thăm dò được giao cho công ty TWR, công ty này đã giữ đúng thời hạn của nó… Do đó, việc nâng cấp đã được thiết lập vào năm 1972!

Rủi ro cất cánh cao!

Pioneer 10 bay từ Florida đến Sao Mộc trên 2 Tháng 3 năm 1972 dưới sự khởi đầu của một tên lửa Atlas-Centaur, một hệ thống được coi là đáng tin cậy sau những gì đã có, chúng ta sẽ nói, những lần ra mắt mờ nhạt trong thập kỷ trước. Nhưng bệ phóng này không đủ để đưa tàu thăm dò đi theo quỹ đạo trực tiếp về phía khối khí khổng lồ. Vì vậy, chúng tôi đã thêm một tầng trên STAR-37E, không có gì khác ngoài một tên lửa đẩy rắn nhỏ được chuẩn bị đặc biệt cho nhiệm vụ này. Ngay cả khi Pioneer-11 gần như đã sẵn sàng (cả hai phương tiện đều được thiết kế trên cùng một cơ sở), phương tiện “10” vẫn được giới khoa học háo hức chờ đợi: phương tiện tiếp cận Sao Mộc vào tháng 12 năm 1973 của nó sẽ cung cấp dữ liệu để chuẩn bị cho các thiết bị bay sau, đặc biệt của hai tàu thăm dò Voyager… Cửa sổ phóng hạn chế được áp đặt bởi sự quay của các hành tinh.

Du lịch trong hòa bình

Trên thực tế, và để mọi người nhẹ nhõm, cuộc hành trình đến Sao Mộc được thực hiện hoàn toàn không có sự cố. Vành đai tiểu hành tinh bị băng qua mà không phát hiện thấy bất kỳ sự gia tăng lớn nào của bụi không gian, và vào cuối năm 1973, Pioneer 10 có thể tiếp cận Sao Mộc. Quỹ đạo được điều chỉnh cho một đoạn chỉ cách bề mặt của khối khí khổng lồ 132.000 km, điều này có vẻ như rất nhiều. Nhưng trên thực tế, nó nhỏ hơn một đường kính của Sao Mộc! Ngoài việc nghiên cứu môi trường từ trường, sự phát xạ của các hạt mang điện và chụp ảnh “bề mặt” của nó, Pioneer 10 sẽ trải nghiệm hiệu ứng súng cao su hấp dẫn và tăng tốc nhờ cách tiếp cận người khổng lồ này.

Chuyến bay đầu tiên của Sao Mộc này là một thành công vang dội. Bất chấp khó khăn liên quan đến việc chụp ảnh, những bức ảnh về hành tinh khổng lồ có chất lượng tốt hơn những gì có thể đạt được trên Trái đất và nhiều phép đo liên quan đến các mặt trăng chính của Sao Mộc, điều này đã làm nảy sinh nhiều ấn phẩm, và sẽ cho phép theo kế hoạch để chuẩn bị tốt hơn các điểm vượt đèn sau cho Pioneer 11 và đặc biệt là hai tàu thăm dò Voyager. Pioneer 10 đã sống sót rất tốt khi bay và thoát ra ở tốc độ cao trong khi tiếp tục liên lạc với mạng ăng ten đường dài của NASA, “Mạng không gian sâu”, đã phân bổ thời gian nghe cho nó.

Trên đường đến điều tuyệt vời

Pioneer 10 đã trở thành phương tiện đầu tiên lao vào vùng ngoài của Hệ Mặt trời, hướng tới chòm sao Kim Ngưu. Nó nằm ngay bên ngoài Vành đai Kuiper ngày nay, với một hành trình dài, rất dài trước khi nó không còn cảm nhận được ảnh hưởng của ngôi sao của chúng ta. Đối với nhiệm vụ trình diễn, nó vượt quá mọi mong đợi, bởi vì nhờ có máy phát RTG và khả năng quản lý năng lượng điện hoàn toàn không có lỗi, các đội mặt đất có thể tiếp tục nhận được dữ liệu nhất quán cho đến năm 2003! Kể từ đó, tín hiệu từ Pioneer 10 quá yếu để nhận được và tàu vũ trụ có lẽ đã nguội quá mức khiến các hệ thống bên trong của nó bị đóng băng.

Nếu một ngày nào đó chúng được phát hiện bởi những sinh vật khác, họ sẽ phải giải mã một trong những “tấm” nổi tiếng ở các mặt của nó, một nỗ lực ngắn gọn để giải thích nguồn gốc của tàu thăm dò và con người trông như thế nào.