29 maart 2024

NASA viert 40 jaar Pioneer 11 (+ video)

Pioneer 11 Saturnus

Credit: NASA Ames Research Center

Veertig jaar geleden, in april 1973, werd een kleine maar ambitieuze ruimtesonde gelanceerd vanaf Cape Canaveral: Pioneer 11. Deze volgde in de voetsporen van z’n zustersonde Pioneer 10. Pioneer 11 was eigenlijk bedoeld als back-up voor Pioneer 10 en beide sondes zijn dan ook vrijwel identiek. Het enige verschil was dat Pioneer 11 één extra instrument met zich meedroeg: de Flux Gate Magnetometer.Aan het begin van 1974 bleek de reis van Pioneer 10 naar Jupiter een fantastisch succes te zijn – de sonde had geen schade opgelopen door de asteroïdengordel, weinig blijvende stralingsschade opgelopen en veel meer wetenschappelijke gegevens verzameld dan verwacht. Nadat Pioneer 10 de ontmoeting met Jupiter zonder kleerscheuren had overleefd, besloten de mensen van NASA om Pioneer 11 tijdens z’n reis bij te sturen, waardoor de sonde na Jupiter op weg zou gaan naar misschien wel de mooiste planeet van het zonnestelsel: Saturnus. Hiertoe werd gebruik gemaakt van de zwaartekracht van Jupiter om de sonde een gigantische duw in de rug te geven.Na enige druk van het team dat werkte aan de Voyagers (de opvolgers van de Pioneers) is besloten dat Pioneer 11 dezelfde route zou volgen als de Voyagers later zouden doen, zodat getest kon worden of de reis wel veilig zou zijn. Om dat te doen, zou Pioneer 11 veel dichter langs Jupiter moeten scheren dan Pioneer 10 eerder had gedaan. Ondanks protesten van het Pioneer-team, vloog Pioneer 11 op 2 december 1974 op slechts 42.000 km afstand van de wolkentoppen van Jupiter (terwijl de afstand bij Pioneer 10 200.000 km was). De route van Pioneer 11 ging over de polen, om de intense stralingsgordels bij de evenaar van Jupiter te ontwijken. Hierdoor konden de poolgebieden van Jupiter voor het eerst in kaart gebracht worden. Daarnaast wist Pioneer 11 de meest gedetailleerde foto’s te maken van de Grote Rode Vlek en kon de massa van de maan Callisto berekend worden.

Pioneer 11 diagram

Credit: NASA/JPL-CalTech.

Nu had Pioneer 11 een dubbele status: het was zowel een wetenschappelijke missie als een demonstratiemissie. Dit resulteerde in een verhitte discussie bij NASA: welke route langs Saturnus zou Pioneer 11 moeten nemen? De beroemde Voyager-missies waren al twee jaar onderweg toen Pioneer 11 arriveerde bij Saturnus. De Voyagers waren veel geavanceerder (en duurder) dan de Pioneers. De beroemde “Grand Tour” van Voyager 2 (waarbij Jupiter, Saturnus, Uranus én Neptunus bezocht zouden worden) vereiste een risicovolle passage door de A-ring van Saturnus, omdat de zwaartekrachtslinger anders ontoereikend zou zijn om bij Uranus en Neptunus te arriveren.Net als bij de eerdere reis van Pioneer 10 door de asteroïdengordel, waren wetenschappers bezorgd dat een passage door de A-ring zou resulteren in een beschadigde of defecte ruimtesonde. Probleem was dat de samenstelling van de ringen van Saturnus destijds nog niet bekend was. Het materiaal in de ringen (dat, zo weten we nu, vooral uit waterijs bestaat) zou kleiner moeten zijn dan 1 millimeter (waardoor het risico op schade heel laag zou zijn) , of groter moeten zijn dan 1 centimeter (waardoor de afstand tussen de deeltjes groot genoeg zou zijn om de ruimtesonde te laten passeren). Als het materiaal tussen deze twee extremen in zou zitten, zou een catastrofale botsing vrijwel onvermijdelijk zijn.Aangezien ze al meer gekregen hadden dan verwacht, was het Pioneer-team in staat om in stijl afscheid te nemen van hun geliefde Pioneer 11. Zij opperden het idee om de ruimtesonde op een veel risicovollere route te sturen, dwars door de mysterieuze binnenringen van Saturnus. Hierdoor zou de wetenschappelijke effectiviteit van de missie gemaximaliseerd worden en kon bovendien bepaald worden of er inderdaad een D-ring bestond, tussen de heldere C-ring en de wolkentoppen. Het Pioneer-team was er klaar voor om Pioneer 11 op een onzeker en verraderlijk pad te sturen, in naam van de wetenschap. Het Voyager-team beschouwde Pioneer echter als wegvoorbereider van hun meer geavanceerde missie en zij stonden erop dat Pioneer 11 dezelfde route zou nemen als Voyager 2 twee jaar later zou gaan nemen: door de buitenste E-ring.

Pioneer 11 persconferentie

De legendarische ruimte-wetenschapper James van Allen rookt een pijp tijdens de Pioneer 11-persconferentie in 1974.  Credit: NASA/Ames

Beide kanten hadden steekhoudende argumenten: het Pioneer-team stelde dat de “verre” route te ver zou zijn voor zowel Pioneer 11 als Voyager 2 om de metingen te verrichten waar de wetenschappers geïnteresseerd in waren. Het Voyager-team stelde daarentegen dat de risicovolle passage door de ringen niet gedaan kon worden zonder dat Pioneer 11 de route eerst had uitgetest.Uiteindelijk werd in het NASA-hoofdkwartier besloten dat de missie van Voyager 2 belangrijker was. Een succesvolle passage van Voyager 2 langs Uranus en Neptunus zou betere wetenschap opleveren dan een nauwe passage van Pioneer 11 langs Saturnus. Het team van Pioneer 11 kreeg de dag erna teleurstellend nieuws te verwerken: Pioneer 11 zou de “veilige” en “saaie” route door de buitenringen nemen.De beslissing om Pioneer 11 te degraderen van voortrekker tot proefkonijn viel in bijzonder slechte aarde bij de grootste aanhangers van de Pioneer-missie – met name de wetenschappers die gehoopt hadden op een kans om hun instrumenten volledig te benutten. Maar na verloop van tijd verdwenen alle protesten als sneeuw voor de zon.

This video from the NASA archive shows animation of Pioneer’s planned journey, launch footage, operations and artist conceptions of its science operations. (The red laser beams illustrate the method Pioneer used to take pictures since it was spin-stabilized.)Het was destijds een controversiële beslissing, maar Pioneer 11 had hierdoor wel een onvervangbare rol bij het enorme succes van Voyager 2 en het voltooien van de Great Tour. Ondanks de veranderde route, wist Pioneer 11 twee nieuwe manen en een nieuwe F-ring te ontdekken (Pioneer 11 kwam in september 1979 zelfs bijna in botsing met één van de nieuwe manen). De ruimtesonde had ook het magnetische veld van Saturnus en de algemene structuur van het inwendige van de planeet in kaart gebracht. Ten slotte wist Pioneer 11 ons te vertellen dat de temperatuur op Titan veel te laag is voor leven.De missie van Pioneer 11 zou eigenlijk slechts 21 maanden duren (net lang genoeg om Jupiter te bereiken), maar in werkelijkheid wist de ruimtesonde nog decennia na het einde van z’n basismissie te functioneren. De belangrijkste mijlpaal van Pioneer 11 – de eerste ontmoeting met Saturnus – vond acht plaats na de geprojecteerde levensduur van de ruimtesonde. Inmiddels is Pioneer 11, na Pioneer 10 en de beide Voyagers, het vierde door mensenhanden gemaakte object dat bezig is om het zonnestelsel te verlaten.De missie van Pioneer 11 kwam ten einde op 30 september 1995, toen het laatste signaal van de sonde ontvangen werd. Op dat moment kostte het een radiosignaal al 12 uur om de aarde te bereiken. Op dit moment bevindt Pioneer 11 zich op 13 miljard kilometer van de zon en vliegt het in de richting van het sterrenbeeld Schild.

Pioneers Voyagers paths

De routes van de beide Pioneers en beide Voyagers. Klik voor een grotere versie.  Credit: NASA

Bron: Physorg.

Share

Speak Your Mind

*