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Das Pioneer Programm

Einleitung

Die Pioneer Sonden sind anders als das Mariner Programm kein homogenes Programm. Es handelt sich vielmehr um ein Sammelsurium von mindestens 7 Sondentypen:

Die Programme Pioneer 10+11 und Pioneer Venus werden in eigenen Aufsätzen besprochen. Dies liegt daran, dass diese Sonden ein anderes Ziel als die anderen Sonden hatten, und auch erheblich komplexer waren. Sie in diesen Artikel aufzunehmen, würde den Rahmen des Artikels sprengen.

Auch das Pioneer P Programm habe ich herausgenommen, denn diese Sonden laufen auch unter dem Programmnamen "Atlas Able V". Es gibt keinen offiziellen Namen, da dieser erst nach einem Start vergeben wurde (siehe auch Pioneer 0 und Pioneer E). Da sie selbst von der NASA totgeschwiegen werden (keine einzige Sonde erreichte auch nur die Umlaufbahn) habe ich zum Andenken an dieses vergessene Programm ihm einen eigenen Artikel gewidmet.

Dieser Artikel behandelt also die Sonden Pioneer 0-9 und E. Dabei werden ähnliche Sonden zusammengefasst und nur auf die Unterschiede in den Missionen eingegangen.

Pioneer 0-2

Pioneer 0-2In den Jahren 1958/59 gab es einen Wettlauf zwischen der Sowjetunion und den USA. Ziel war es im Weltraum Erstleistungen zu vollbringen. Dabei konnte die Sowjetunion einige eindrucksvolle Erstleistungen vorweisen wie den ersten Satelliten im Weltraum (Sputnik 1) und das erste Lebewesen im Weltraum (Laika an Bord von Sputnik 2). Nun verlagerte sich das Rennen auf das nächste erreichbare Ziel : Den Mond.

Erstaunlicherweise gab es bei den USA dabei zwei Programme. Eines von der US-Army, geleitet von Wernher von Braun und eines von der Air Force. Beide bauten Mondsonden. Pioneer 0-2 waren die Sonden der Air Force. Beide gingen auf eine Initiative namens "Red Socks" des JPL unter der Leitung von William Pickering zurück. Nachdem die Sowjets den ersten Satelliten gestartet haben wollte man zumindest den ersten Flugkörper zum Mond starten. Pickering bot an den Satelliten auf Basis des Explorer Satelliten zu bauen und meinte bis zum Juni 1958 damit fertig zu sein. Er schlug 9 Starts vor um Fehlstarts auszugleichen und die Sonde nach und nach zu verbessern. Wie bei anderen Programmen der USA kam es nun aber zum Streit unter den Waffengattungen wer das Programm durchführen sollte und man kam zu dem verhängnisvollen Entschluss das Programm zwischen den Waffengattungen aufzuteilen. Am 17.3.1958 gab Präsident Eisenhower den Startschuss für das Programm, das drei Starts der Air Force (USAF) und zwei der Army umfasste.

Die Air Force nutzte eine Mittelstreckenrakete des Typs Thor und erweiterte diese um die beiden Oberstufen der Vanguard Rakete, die Stufen Able und Altair. Die Rakete wurde daher als Thor-Able benannt und zur Unterscheidung von Pioneer 3+4 erhielten auch die Sonden manchmal diesen Namen.( "Thor Able")

Diese Kombination der Stufen zweier Trägerraketen konnte etwa 45 kg zum Mond befördern. Die Pioneer 0-2 Sonden hatten eine kreiselförmige Gestalt: Um einen zentralen Zylinder herum gab es zwei Kegelstümpfe. Der Durchmesser betrug 74 cm und die Höhe 76 cm (mit Raketenantrieb, 45 cm ohne). Die Gesamtmasse betrug je nach Typ zwischen 38.1 und 39.6 kg. Durch den Zylinder zog sich ein kleiner Feststoffantrieb (TX-8-6) von 11.1 kg Masse. Die Düse des Feststoffmotors ragt auf dem Bild links aus der Sonde heraus. Er sollte die Sonde in einen 29.000 km hohen Mondorbit einschießen. Die Sonde wurde von TRW (damals Space Technology Laboratories) gebaut.

Ein zweiter Ring von sehr kleinen Feststoffantrieben befand sich am anderen Ende der Sonde. (Im Bild rechts) Sie dienten der Bahnangleichung. Es waren 8 kleine Antriebe. Waren alle abgefeuert, so konnte der Ring abgeworfen werden. Die Stabilisierung erfolgte durch Rotation der Sonde um ihre Längsachse. Sie rotierte mit 1.8 Umdrehungen pro Minute.

Das Gehäuse bestand aus laminiertem Fiberglas und war mit hellen und dunklen Streifen überzogen um die Temperatur im inneren der Sonde besser zu regeln. Die Kommunikation erfolgte durch zwei Dipolantennen. Eine für die Experimente und eine für das TV System. Die Funkfrequenzen im UHF Band betrugen 108.35 MHz zur Erde und 115 MHz von der Erde. Die Sendeleistungen betrugen 0.3 W (Telemetrie und Daten) und 50 W für das TV Experiment. Die Stromversorgung geschah durch Silber und Quecksilberbatterien. Eine Lebensdauer von 2 Wochen im Orbit war vorgesehen. Die Sonden wurden vor dem Start mit ultraviolettem Licht desinfiziert, falls Sie auf den Mond treffen sollten und dieser Leben beinhaltet.

Experimente

Die Experimente wogen je nach Sonde zwischen 15.6 und 17.8 kg. Zuerst wollte man nur eine Fernsehkamera mitführen. Die Hinweise des Explorer 1 Satelliten auf einen Strahlungsgürtel führte zur Aufnahme weiterer Experimente für Strahlungs- und Teilchendetektion. Kernstück aller 3 Sonden waren folgende Experimente:

Betrieb der kleinen FeststoffraketenMagnetometer

Das Magnetometer war ein Einachsen-Suchkeulenmagnetometer. Es maß das Magnetfeld senkrecht zur Spinnachse der Sonde. Der Messbereich betrug 0,6 nT bis 1.200 nT. Das Magnetfeld wurde 52 mal pro Sekunde bestimmt.

Ionenkammer

Eine 43 cm³ große Kammer aus Aluminium war mit spektroskopisch reinem Argon gefüllt. Ein eintreffendes Ion verursachte eine Ionisation des Argons. Dieses prallte auf die Wand und erzeugte eine Spannung. Diese wurde gemessen. Der Messbereich betrug 0.5 Röntgen/Stunde bis 10 Millionen Röntgen pro Stunde. Ein Messzyklus dauerte 180 Sekunden, gefolgt von 20 Sekunden Kalibrierung. Elektronen mussten mindestens eine Energie von 1 MeV besitzen, Protonen eine von 5 MeV und Alpha Teilchen eine von 200 MeV, um detektiert zu werden.

Mikrometeoritendetektor

Ein dünne Diaphragma Membran war an ein Mikrofon gekoppelt. Ein auftreffendes Teilchen hätte die Membran in Schwingungen versetzt, diese wären vom Mikrofon aufgenommen worden. Lautstärke und Zeitdauer des Abklingen hätten Rückschlüsse auf die Energie des Teilchens zugelassen.

TV Experiment.

Das 3.7 kg schwere Experiment wurde laufend verbessert während der Sondenentwicklung. Bei Pioneer 0+1 war es noch eine einfache Sulfidphotozelle, die das Licht von einem parabolischen Spiegel maß und in Strom umsetzte. So, dass durch Bewegung der Sonde um die Achse und um den Mond ein Infrarotbild erzeugt werden konnte.

Bei Pioneer 2 wurde die Photozelle durch ein Photometer abgelöst, verbunden mit Elektronik und einem Bandrekorder um die Daten langsam aufzuzeichnen und dann schnell abzuspielen. Der Ausrichtungswinkel von 135 Grad zur Spinnachse war so bestimmt worden, das Bewegung des Raumschiffs und Rotation ein verzerrungsfreies Bild von je 128 Zeilen mit 128 Punkten ergaben. Trotzdem war das Experiment mit 1.4 kg leichter als das von Pioneer 0+1. Aus 6.400 km Entfernung betrug die theoretische Auflösung von 40 km (0,5 Grad).

Temperatursensor

Temperaturmessungen an der Außenseite der Kapsel sollten Hilfestellung für folgende Missionen leisten.

Pioneer 2 trug noch einen Detektor für kosmische Strahlen. Dies war ein Proportionalzähler nach Tscherenkow Prinzip funktionierte, der von 6 weiteren Proportionalzählern umgeben war. Ein Tscherenkow Detektor weist die gleichnamige Strahlung nach die entsteht, wenn ein Teilchen ein Medium mit einer Geschwindigkeit durchquert die höher als die Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium ist. Dann hinterlässt Sie eine Art "Überschallwelle", welche Teilchen des Mediums zur Aussendung von Licht bewegt.

Missionen

Pioneer 0 bei der IntegrationAlle Pioneer Sonden die mit der Thor-Able starteten, taten dies in eine direkte Mondübergangsbahn. Dies bedeutet, dass die Rakete wie ein ballistisches Geschoß den Mond anvisiert und die Sonden nach Brennschluss die Erde mit Fluchtgeschwindigkeit verlassen. Heute werden Sonden zuerst in einer Erdumlaufbahn befördert, dann zum Mond geschickt. Man ist so flexibler beim Startzeitpunkt und kann eine präzisere Bahn erreichen. Erreicht eine Sonde nicht ihre Sollgeschwindigkeit, so verbleibt Sie in einer elliptischen Umlaufbahn. Beim direkten Start hingegen verhält sich die Sonde in diesem Fall wie ein Geschoß : Nach Erreichen einer Gipfelhöhe fällt es zurück zur Erde.

Die Thor Able startete neben den 5 Pioneer Sonden (0-2, und 5) noch die Satelliten Transit 1, Explorer 6 und Tiros 1. Daneben gab es Starts von Rückkehrkapseln und Tests von Wiedereintrittsköpfen. Insgesamt wurde die Rakete zwischen dem 24.4.1958 und 1.4.1960 16 mal eingesetzt, davon 10 mal erfolgreich, 2 Teilerfolge und 4 Fehlstarts.

Nach 2.6 Tagen wäre die Sonde durch Zündung des Feststoffantriebs in eine 29.000 km hohe Mondumlaufbahn eingeschossen worden. Ob dies - ohne Möglichkeit einer Kurskorrektur - so gelungen wäre, ist fraglich. Man denke hier an die gescheiterten Missionen von Ranger und Luna. Zu diesem Zeitpunkt war das Erreichen einer so genauen Bahn ohne Kurskorrektur weit jenseits dessen, was die Technik leisten konnte. Viele Mondsonden der ersten Jahre verpassten diesen um einige Tausend Kilometer. In diesem Orbit sollten die Sonden bis zu 2 Wochen Messungen machen und auch die Mondrückseite mit dem Kameraexperiment erfassen.

Start einer Pioneer Sonde mit einer Thor AblePioneer 0

Als erste Raumsonde überhaupt (37 Tage vor dem ersten Start einer Luna Sonde der Sowjets) startete Pioneer 0 am 17.8.1958 vom Launchpad 17A. Die Sonde war schon im Juni fertig gestellt worden. Doch schon nach 77 Sekunden war alles vorbei. Die Thor Rakete explodierte in 15.2 km Höhe, 16 km vom Startplatz entfernt. Eine Turbopumpe war ausgefallen. Sie hatte sich festgefressen, wodurch ein Feuer ausbrach. Man konnte die Telemetrie der Sonde noch weitere 123 Sekunden verfolgen, bis sie auf dem Ozean aufschlug.

Pioneer 0 war mit 38.1 kg die leichteste der Sonden. Die Bezeichnung "Pioneer 0" wurde nachträglich der Sonde gegeben, um den Fehlschlag etwas zu vertuschen. Hätte man gewusst, was noch folgen würde, so wäre die Bezeichnung "Pioneer -1" wohl besser gewesen.

Pioneer 1

Nach einem Versuch der Sowjets am 23.9.1958 eine Luna Sonde zu starten, folgte am 11.10.1958 der nächste Versuch der Air Force. Bei Pioneer 1 sah es zuerst so aus, dass der Start klappen würde. Die 38.3 kg schwere Sonde verließ die Erde. Doch bald zeigte sich, dass der Sonde etwas an Geschwindigkeit fehlte. Die Thor hatte 10 Sekunden zu früh abgeschaltet. (Andere Quellen: die Able Oberstufe) Auch der Winkel war um 3.5 Grad zu falsch. (Dies bedeutet eine Kursabweichung von mehr als 30.000 km beim Mond).

Man zündete nun die Feststoffantriebe im Kopf, doch die addierten nur 45 m/s. Ein Versuch die Sonde mit dem zweiten Feststoffmotor in eine elliptische Erdumlaufbahn zu bringen scheiterte, da durch tiefe Temperaturen der Zünder ausgefallen war.

So erreichte die Sonde nur eine Gipfelhöhe von 113.854 km und trat nach 43 Stunden 17 Minuten nach dem Start wieder in die Erdatmosphäre ein.

Dabei konnte das Magnetometer und die Ionendichte einige Daten über die äußeren Strahlungsgürtel sammeln. Insgesamt jedoch war das Experiment ein Fehlschlag. Pioneer 1 war auch der erste Start eiern planetaren Sonde, der live vom Fernsehen übertragen wurde.

Pioneer 2

Nach einem weiteren Fehlstart der Sowjets am 11.10.1958, lediglich 15 Stunden nach dem Start von Pioneer 2, sollte die letzte Raumsonde der Air Force das Rennen entscheiden. Am 8.11.1958 startete Pioneer 2, mit 39.6 kg Startgewicht die schwerste des Trios. Sie verfügte noch einen Detektor für kosmische Strahlen, so das die Nutzlastmasse hier 17.8 kg betrug. Zudem war das TV Experiment verbessert worden.  Die Quecksilberbatterien für die Zündung des Feststoffantriebs hatte man durch temperaturunempfindlichere Nick-Cadmiumbatterien ersetzt.

Doch die zweite Stufe, die Able schaltete sich vorzeitig ab. Zusätzlich zündete die dritte Stufe, die Altair nicht, weil ein Draht bei der Stufentrennung gebrochen war. Die Sonde erreichte eine Gipfelhöhe von 1550 km und stürzte dann zurück zur Erde. Es gab keine Messungen von der Sonde. Sie verglühte nach 45 Minuten bei 28.7 Nord, 1.9 Ost über Nordwestafrika.

Damit waren alle drei Versuche der Air Force eine Mondsonde zu starten gescheitert.

Pioneer 3+4

Pioneer 4Die Sonden der Army wurden unter der Leitung des Teams aus Huntsville mit Wernher von Braun und den "Deutschen" erstellt. Die Army stellte die Trägerrakete, während die Sonde selbst am JPL entwickelt wurde. Obgleich dieses Team eine schon länger eingeführte Trägerrakete - die Juno II - verwendete, kam es erst als zweites zum Zuge. Ob hier die gleichen Überlegungen zum Trage kamen, wie beim Start Vanguard / Explorer (als Wernher von Braun erst loslegen dürfte, als Vanguard 1 auf dem Startisch explodiert war, weil man nicht den ersten Satelliten der USA von einem Deutschen gestartet haben wollte) konnte der Autor leider nicht validieren. Eventuell spielen aber auch die Wünsche nach Änderung der Instrumentierung hier eine Rolle.

Pioneer 3+4 waren wesentlich kleinere und leichtere Sonden als Pioneer 0-2, da die Trägerrakete Juno erheblich weniger leistungsfähig als die Thor war. Pioneer 3+4 waren spitzkegelige Sonden mit einer Höhe von 58 cm und einem Durchmesser von 25.5 cm. Sie wogen nur 6.1 kg. Die Sonde bestand aus einer dünnen Fieberglashülle überzogen mit Goldfolie und dunklen Steifen für die Temperaturkontrolle. Diese sollten die Temperatur im inneren zwischen 10 und 50 Grad Celsius halten um das ordnungsgemäße Funktionieren der Batterien und Sender zu gewährleisten. Bei Pioneer 4 maß man eine Innentemperatur von 43 Grad Celsius. An der Spitze gab es eine kleine Antenne mit einem nur 0.18 W starken Sender, der bei 960.05 MHz im L-Band sendete. (Antennengewinn +2.5 dbi). Wie Pioneer 0-2 war die Sonde nur von Batterien angetrieben. Sie war jedoch für einen Mondvorbeiflug und nicht einen Mondorbit gebaut worden.

Durch die Rotation der letzten Raketenstufe rotierte die Sonde 400 mal pro Minute nach dem Start. 10 Stunden nach dem Start löste ein Timer eine Befestigung von zwei 7 g schweren Massen. An einem 1.5 m langen Draht nahmen Sie den größten Teil des Drehmomentes auf und verlangsamten die Rotation auf 6 Umdrehungen pro Minute.

Im unteren Teil des Kegels befanden sich die beiden Experimente. Es handele sich zum einen um einen Geiger-Müller Zähler. Er bestand aus zwei Röhren. Ein Anton 302 Typ war von 17 binär gestaffelten Zählern umgeben. Dieser hatte einen Sättigungspunkt von 10 Röntgen/Stunde. Ein Anton 213 Typ war für hohe Belastungen ausgelegt. Er sättigte erst bei 100 Röntgen/Stunde. Zusammen könnten beide Zähler bis zu 200.000 Impulse pro Sekunde erfassen. Erfasst Elektronen mit mehr als 2,2 MeV und Protonen mit mehr als 30 MeV Energie. Federführend war Dr. James Van Allen für dieses Experiment.

Ein zweites Experiment war eine technologisches. Man wollte zuerst eine Fernsehkamera bei Pioneer 4 mitführen, diese entfiel aber. Getestet wurde aber ein Lichtsensor. Dieser bestand aus zwei Photozellen, gekoppelt an eine Optik. Nur wenn ein Objekt hell und groß genug war beide Photozellen zu treffen und einen Strom dort zu erzeugen, sollte seine Kamera ausgelöst werden. Das Ziel war also ein System, welches eine Kamera automatisch aktiviert, wenn im Sichtfeld sich ein helles Objekt befindet.

Geplant war zuerst die erste Sonde Pioneer 3 mit der oben beschriebenen Konfiguration zu starten und auf der zweiten dann die Geigerzähler wegzulassen und dafür eine 1.5 kg schwere Minikamera die 35 mm Film belichtet, der dann entwickelt und abgetastet wird. Man rechnete mit einer Auflösung von 32 km bei 32000 km Entfernung. In den ursprünglichen Planungen sollte Pioneer 3 zuerst den Mond in größerer Entfernung passieren und dabei Aufnahmen machen. Pioneer 4 wäre dann näher an den Mond herangeführt worden um ihn zu umrunden und die Mondrückseite zu erfassen.

Unter dem Eindruck der von Explorer 1, 3 und 4 entdeckten Teilchengürtel der Erde änderte man diese Strategie. Zum einen befürchtete man, dass die Teilchen die Kamerabilder unbrauchbar machen würden indem sie den Film schwärzen. Zum anderen erschien es nun wichtig diese Teilchengürtel genauer zu erforschen und festzustellen wie weit diese in den Raum reichten. Dies schien auch für zukünftige Mondmissionen welche die Gürtel durchqueren sollten wichtiger zu sein. So ersetzte der Lichtsensor als Auslösung der Kamera die Kamera selbst und dafür konnte man den Geigerzähler bei beiden Missionen mitführen.

Missionen

Start von Pioneer 4Beide Sonden wurden mit einer Juno II Trägerakete gestartet. Eine Juno II war eine verlängerte Jupiter-C (auch Juno I genannt) Mittelstreckenrakete, ergänzt um drei feste Oberstufen. Im Vergleich zur Rakete waren diese Oberstufen relativ klein und hatte eine geringe Leistung. Dadurch erklärt sich die niedrige Nutzlast (Alleine die letzte Stufe, die auch auf eine Mondbahn gelangte wog schon nach dem Ausbrennen mit 4.57 kg fast genauso viel wie die Sonde). Beide Sonden sollten den Mond nach 33.75 Stunden passieren. Der Vorgänger dieser Rakete, die Juno I hatte den ersten Satelliten der NASA Explorer 1 gestartet. Die Juno II flog zehnmal zwischen dem 6.12.958 und dem 24.5.1961. Davon scheiterten fünf Starts. Neben den beiden Pioneer Sonden wurde mit dieser Rakete noch Satelliten der Reihe Explorer gestartet.

Pioneer 3

Am 6.12.1958, weniger als einen Monate nach dem Fehlstart von Pioneer 2 startete Pioneer 3. Es wiederholte sich das Schicksal von Pioneer 1. Die Jupiter Stufe schaltete sich 3.7 Sekunden zu früh ab, da der Treibstoff verbraucht war. Dadurch fehlte der Sonde 1030 km/h an Geschwindigkeit. Auch der Einschusswinkel war mit 71 Grad größer als geplant (67 Grad), was zu einer größeren Monddistanz geführt hätte. Auf dem Weg zum Gipfelpunkt in 103.200 km Höhe entdeckte die Sonde zwei bisher unbekannte Strahlungsgürtel zwischen 4800 und 16000 km Höhe. Diese ließen sich beim Rückfallen auf die Erde erneut nachweisen. Da James van Allen, der das Experiment entwickelt hatte diese Strahlungsgürtel postuliert hatte, wurden diese als "Van Allen Gürtel" benannt. So hatte Pioneer 3 zwar nicht den Mond erreicht, aber eine wichtige wissenschaftliche Entdeckung gemacht. Die Sonde tauchte 38 Stunden 7 Minuten nach dem Start wieder in die Erdatmosphäre ein.

Obgleich die Sonde von der Army entwickelt worden war trug die Trägerrakete zum ersten Mal die Insignien der künftigen Weltraum Organisation der USA: "NASA", die kurz zuvor, am 1.10.1958 gegründet worden war.

Pioneer 4

Nachdem am 2.1.1959 die Sonde Luna 1 den Mond passiert hatte, war das Rennen für die USA verloren. Nun konnte man sich mit dem nächsten Start mehr Zeit lassen und ihn besser vorbereiten. Dr. Van Allen drängte darauf sein Geierzählerexperiment nochmals mitzunehmen um die Strahlungsgürtel zu bestätigen. Man entschloss sich diesem nachzugeben, da der Photosensor beim ersten Flug nicht getestet wurde und so das Kameraexperiment sehr riskant gewesen wäre. Eine wissenschaftliche Erkenntnis abzusichern schien sinnvoller zu sein als ein neues Experiment zu versuchen, von dem man nicht wusste ob es klappen würde. Am 3.3.1959 startete Pioneer 4. Diesmal erreichte die Sonde die nötige Endgeschwindigkeit um den Mond zu passieren. Die Sergeant Feststoffraketen der zweiten Stufe brannten zu lange und brachten die Sonde so auf einen zu schnellen Kurs. Anstatt den Mond nach 33.75 Stunden zu passieren, tat dies die Sonde schon nach 30.25 h. Dadurch war die Vorbeiflugdistanz höher: 59.545 km anstatt 32.000 km. Dies reichte nicht aus, um den Lichtdetektor auszulösen. Falls man also das Kameraexperiment mitgeführt hätte, so wäre es gescheitert, da der Sensor die Kamera nicht ausgelöst hätte.

Messungen des Geigerzählers und Telemetrie gab es von der Sonde bis in 655.000 km Entfernung, 82 Stunden nach dem Start. Damit hatte das "Von Braun" Team wieder zwei Erstleistungen erbracht: Sie startete die erste Sonde welche die Strahlungsgürtel der Erde bestimmte und die erste Amerikanische Sonde welche das Erde-Mond System verließ. Mehr über die ersten Jahre der Raumfahrt finden Sie im Artikel "Sputnikschock". Ergänzend dazu gibt es den Artikel "Wettlauf zum Mond".

Pioneer 5

Pioneer 5Innerhalb dieser Reihe war Pioneer 5 eine Einzelmission. Sie wurde wie Pioneer 0-2 mit einer Thor Able gestartet und hatte eine gewisse Ähnlichkeit mit den Sonden des Pioneer P Programms. Sie wog nur 43.2 kg und hatte die Aufgabe den interplanetaren Raum zwischen Sonne und Venus zu erforschen. Die Sonde wurde von TRW gebaut. Es handelte sich um eine Kugel mit 0.66 m Durchmesser. Von ihr standen vier Solarpaneele ab, die so angeordnet waren, dass mindestens eines von der Sonne beschienen war. Der Sondengrundkörper basierte auf dem Explorer 6 Satelliten.  Mit Solarpanels hatte Sie eine Spannweite von 1.4 m. Die Sonde wurde spinstabilisiert. Thermometer maßen an verschiedenen Stellen die Temperatur.

Die Sonde sollte zuerst einen Venusvorbeiflug durchführen, wurde aber nach dem erfolgreichen Start der Mondsonde Lunik 1 zu einer Sonde umfunktioniert, welche den interplanetaren Raum untersuchte. Denn das nächste Startfenster für Venus öffnete sich erst im Februar 1961 und man befürchtet, die Sowjets könnten wie beim Mond bei diesem Startfenster eine schwere Sonde starten die die Venus vorher erreichen könnte, was auch der Fall war: am 12.2.1961 startete Venera 1

Neu war das System "Telebit". Es war das erste System an Bord einer Sonde, welches Daten digital übertrug. Dazu gab es zwei Sender einen 5 Watt und einen 150 Watt Sender (letzterer mit dem 5 W Sender als Vorverstärker). Diese enorme Sendeleistung war wegen der ungerichteten Antenne nötig. Die hohe Sendeleistung war nur durch eine Batterie möglich, welche Strom zwischenspeicherte, da die Solarpaneele nur ein Zehntel der Leistung lieferten. Ein analoges Sendesystem gab es als Ergänzung dazu. Gesendet wurde mit 1,8 oder 64 Bit/sec. Man hoffte die Kommunikation bis in 80 Millionen km Entfernung aufrechtzuerhalten.

Die Stromerzeugung der Solarzellen limitierte die Sendezeit auf vier Perioden von je 25 Minuten pro Tag in denen die Sonde in der Reichweite der Radioteleskope der Bodenstationen war.. Ein Bandrekorder speicherte die Daten bis zur nächsten Kommunikationssitzung. Bis zum Ausfall übertrug die Sonde während der Kommunikationszeit mit der Erde von 138.9 Stunden etwa 3 Millionen Bits.

Experimente

Die Sonde hatte vier Experimente im Gesamtgewicht von 18.1 kg an Bord. Das war gemessen an der Startmasse eine reichhaltige Instrumentierung.

Schon der Start verschob sich vom Januar 1960 bis zum März. Am 11.3.1960 wurde die Sonde in einen Orbit mit 0.806 / 0.995 AE Entfernung von der Sonne befördert. Die Sonde war für eine minimale Lebensdauer von 1 Monat ausgelegt und überschritt diese auch nur gering. Man erhoffte sich eine Funktion über einen Orbit, also acht Monate. Doch schon beim Start gab es Probleme. Das erste war eine Unterperformance der Trägerrakete, welche die Sonde nur auf 11,126 km/s anstatt 11,26 km/s beschleunigte. Damit würde sie den Venusorbit nicht kreuzen, sondern erreichte eine Sonnenumlaufbahn mit einem sonnennächsten Punkt von 120,6 Millionen km und einem sonnenfernsten von 148,4 Millionen km. Geplant war eine Sonnenumlaufbahn mit einer Periode von 295 anstatt 312 Tagen. Schon in den ersten Tagen gab es Probleme im Sendesystem. 2 Tage lang konnte es von Helikalen Antennen der NASA verfolgt werden, danach waren nur noch die beiden großen Radioteleskope von Jordell Bank und Hilo auf Hawaii dazu fähig. Ein Deep Space Network gab es damals noch nicht. In den ersten Tagen konnte man feststellen, das das Erdmagnetfeld ausgedehnter war als angenommen und bis 14 Erdradien nachweisbar war, vorher war der Rekord bei 6 Erdradien gelegen. In einer Woche registrierte der Mikometeoritendetektor 87 Einschläge, während die Sonde 1,6 Millionen km zurücklegte. Ende März registrierten die Proportionalzähler mehrere Sonnenausbrüche, die man mit aktiven Zonen die 7-8 Tage vorher entstanden verbinden konnte, 20 Minuten später erreichten die Partikel die Erde. Das erlabte eine erste Abschätzung der Geschwindigkeit der Teilchen. gleichzeitig wurden weniger Teilchen registriert die von Quellen außerhalb des Sonnensystems stammten, was ein verstärktes interplanetares Magnetfeld bedeutete während eines solchen Ausbruchs. Leider waren die Messungen des Magnetmeters gestört, auch weil es zu nahe an metallischen Teilen der Sonde war.

Am 30.4.1960 war Jordell  Bank die letzte Station die die Telemetrie empfangen konnte und auch sie hatte Probleme mit dem nun zu schwachen 5 Watt Sender. Man schaltete um auf den 150 Watt Sender, doch die Batterie hatte Elektrolytflüssigkeit verloren und damit stark an Leistung. Es gelang noch zwischen dem 8 und 21 Mai einige sporadische Übertragung von Messwerten. Danach konnte man nur noch den 5 Watt Sender empfangen, doch das Signal war zu schwach um Daten zu extrahieren, nur noch die Trägerwellen konnte empfangen werden. Am 26.6.1960 kam in 36.2 Millionen km Entfernung der letzte Kontakt zustande. Die Sonde hatte 107 Tage lang gearbeitet und 275 Millionen km zurückgelegt. Sie wird in etwa 100.000 Jahren von der Erde eingefangen werden und dann wahrscheinlich verglühen. Es gab ein Reserveexemplar von Pioneer 5, doch verzichtete man darauf es zu starten. Eine Auswertung der Dopplerverschiebung (die Sonde konnte ein empfangenes Signal auf bei einem 16/17 der Empfangsfrequenz wieder absenden erlaubte es die astronomische Einheit zu bestimmen. Man erhielt 149.544.300 ± 13.700 km. Vorher war der Wert 149.527.000 ± 10.000 km. Der Wahre Wert beträgt 149.597.870 km.

Pioneer 6-9

Pioneer 6Die folgenden Sonden waren nun keine Mondsonden, sondern Sonden zur Erforschung der Sonnenaktivität und der Auswirkung auf den interplanetaren Raum Diese Sonden wurden nun in größerem Abstand  nach den ersten Pioneer Sonden gestartet, die ja alle innerhalb eines halben Jahres gestartet wurden.

Pioneer 6-9 gingen auf einen Vorschlag für eine interplanetare Sonde zurück die sich bis zu 44.85 Millionen km von der Erde entfernen sollte und den Raum zwischen Erde und Sonne untersuchen sollte. Entsprechende Ideen wurden 1962 veröffentlicht. Die Sonden wurden vom AMES Forschungszentrum der NASA in Auftrag gegeben, während die anderen Raumsonden der NASA meist vom JPL stammten (unter anderem die Mariner Raumsonden).  Das Space Technologie Laboratory in Rendondo Beach, Kalifornien war verantwortlich für das Grunddesign bei dem ein einfacher Aufbau, ein schneller Bau und geringe Kosten sowie die Möglichkeiten für den Einbau verschiedenster Experimente im Vordergrund standen.

Pioneer 6-9 waren zylindrische Raumsonden von 0.94 m Durchmesser und 0.81 m Höhe. Die Außenhaut aus Aluminium in Honigwabenbauweise war mit 10368 Silizium Solarzellen belegt. Darüber hinaus gab es noch Batterien für die Stromversorgung. Sie lieferten in Erdnähe 83 Watt an elektrischer Leistung. Bei 0.8 AE Entfernung waren es 100 Watt und in 1.2 AE Entfernung 60 Watt. Für wissenschaftliche Experimente standen 15 Watt in 1.2 AE Entfernung, 30 Watt in 1 AE und 55 Watt in 0.8 AE Entfernung zur Verfügung. Der Leistungsbedarf betrug 30 Watt für die Datenübermittlung und Auswertung. 15 Watt für sonstige Systeme und 10 Watt für Experimente, also nominell 55 Watt. Neun Konverter wandelten den Strom um. Die Batterie war nur für die Startperiode vorgesehen und nicht wieder aufladbar. Die Silber-Zinkbatterie hatte eine Kapazität von 2 Ah.

Die Sonden waren spinstabilisiert und rotierten um die Achse senkrecht zu den Solarzellen. Die Korrektur einer Fehllage erfolgte durch Druckgasdüsen, die mit Stickstoff betrieben wurden. Weiterhin stabilisierten zwei Stangen die Sonde, da diese das Bestreben hatten parallel zum interplanetaren Magnetfeld ausgerichtet zu sein. Eine Stange hatte eine Düse für das Druckgas. Ein dritter Ausleger von 1.8 m Länge trug das Magnetometer. Die drei je 1,65 m langen Stangen waren auch nötig damit es keine Unwucht durch das Magnetometer gab.

20 Jalousien wurden durch Bimetallfedern betätigt um die Temperatur im inneren konstant zu halten. Die Bimetallfedern verformten sich wenn eine Temperaturgrenze überschritten wurden und die Louver reflektierten die Sonnenstrahlung und kühlten so das Innere ab. Die Temperatur im Inneren schwankte zwischen 4.5 Grad bei 1.2 AE Entfernung und 26.7 Grad in 0.8 AE Entfernung.

Ein Bandlaufwerk konnte Date der Experimente zwischenspeichern. Der Speicher von Electronic Memories Inc. hatte eine Kapazität von 15.232 Bits. Vom Boden aus konnten 5 Datenraten (512, 256, 64, 16 und 8 Bit/sec) und 4 Datenformate und 4 Betriebsmodi ausgewählt werden. Ab einer Entfernung von 80 Millionen km von der Erde war nur noch ein Senden mit 8 Bit/sec möglich. Drei Datenformate übertrugen wissenschaftliche Daten mit je 32 Worten à 7 Bit. Ein viertes Format übermittelte Telemetriedaten. Die vier Arbeitsmodi waren :

Die Sender hatten eine Leistung von 8 Watt und 5.25 Watt. (Hochgewinnantenne und zwei  Rundstrahlantennen). Der Antennengewinn betrug 11 db bei der Hochgewinnantenne bei einer Sendefrequenz von 2300 MHz. Sie befanden sich an der Ende eines 1,52 m langen Auslegers der durch die Spinnachse ging.

Die Sonde hatte zwei Empfänger bei 423.3-MHz und der 2/17 Subharmonischen Frequenz von 49.8-MHz an Bord. Diese wurden auch als Experiment benutzt um Signalverzögerungen bei verschiedenen Frequenzen durch das interplanetare Medium zu bestimmen. Analoges machte man mit dem S-Band Sender, der bei 2295 MHz sendete. Neben der Durchleuchtung des interplanetaren Mediums versuchte man auch relativistische Effekte nachzuweisen, wenn das Funksignal nahe an der Sonne vorbei führte. Die Sonden wurde von der Erde aus über Kommandos gesteuert und verfügten über keinen Computer.

Die Sonden wurden wie schon Pioneer 0-2 und 5 von TRW gefertigt. Geplant war eine Serie von fünf Raumsonden, die ursprünglich in einem Abstand von 6 Monaten (dies war die vorgesehene Lebensdauer) gestartet werden sollten.

Die Startmasse betrug bei Pioneer 6-7 jeweils 62.3 kg. Bei Pioneer 8+9 betrug die Startmasse 65 kg und bei Pioneer E 67 kg. Die Sonden rotierten mit 60 ± 6 Umdrehungen pro Minute um ihre Längsachse. Diese war senkrecht zur Ekliptik ausgerichtet. Der Drift der Rotationsachse betrug nach 6 Monaten maximal 0.2 Grad. 2 Grobe und 2 Feine Sonnensensoren dienten der Ausrichtung auf die Sonne. Dazu gab es einen Referenzsensor für wissenschaftliche Messungen.

 

Experimente

Pioneer 6-9 und EDie Sonden hatten sechs Experimente im Gesamtgewicht von 15.9 kg an Bord. Bei Pioneer 8+9 waren es acht Experimente im Gesamtgewicht von 20 kg.

Sonnenwind Faraday Cup

Ein mehrteiliger Faraday Cup Detektor mit zwei halbkreisförmigen, koplanaren Faraday Cups wurde benutzt um Ionen und Elektronen des Sonnenwindes zu untersuchen. Das Instrument hatte 14 kontinuierliche Kanäle zwischen 75 und 9485 V für Ionen und 4 Kanäle von 90 bis 1580 V für Elektronen. Die Detektoren waren parallel zur Ekliptik angeordnet und die Linie welche die Detektoren verband, ging durch die Ekliptik. Während einer Rotation der Sonde wurden 28 Messungen gemacht, die je einen Winkel von 11.25 Grad in der Ekliptik abdeckten.

Neben der Spannung wurde auch der Strom aller 28 Sektoren gemessen und der größte gemessene Strom wurde übermittelt (Stromstärke und Sektionsnummer aus dem er stammte). Eine Komplette Messung aller Sektoren und Kanäle dauerte 32 Sekunden. Die Zeit zwischen zwei Messungen hing von der Bitrate ab.

Kosmische Strahlen Detektor

Dieses Experiment nutzte vier Siliziumdetektoren um die Anisotropie und Fluktuationen von solaren Protonen und Alpha Teilchen zu studieren. Protonen wurden in den Bereichen von 0.6-13.9, 13.9-73.2, 73.2-175 und >175 MeV detektiert. Bei Alpha Teilchen betrugen die Bereiche 2.4-55.6, 55.6-293, und >294 MeV. Die zeitliche Auflösung lag zwischen 0.4 Sekunden pro Messung und eine Messung alle 28 Sekunden, abhängig von der Bitrate. Der Detektor machte einen 360 Grad Scan über die Ekliptik in einer Sekunde.

Elektrostatischer Analysator

Dieses Experiment bestimmte die Intensität von Ionen und Elektronen im Sonnenwind. In 16 logarithmisch angeordneten Schritten wurde die Entladung beim Auftreffen auf den Detektor gemessen, mit Werten zwischen 200 und 10.000 V. Blenden sorgten dafür das Teilchen nur aus bestimmten Winkeln eintreffen konnten. Es gab vier 15 Grad Winkel, sowie je zwei 20 Grad und 30 Grad Winkel.

Die Modi variierte je nach Datenrate. Bei 512 Bit dauerte ein Zyklus zum Auslesen aller Sektoren und Kanäle 400 Umdrehungen, dies entsprach 400 Sekunden. Bei niedrigen Datenraten fasste man Sektoren und Kanäle zusammen. Bei den niedrigsten übermittelte man nur den Totalen Fluss und das Maximum.

Magnetometer

Die Sonde verfügte über ein einaxiales Fluxgate Magnetometer. Dies war an einem Ausleger angebracht. Durch Rotation der Sonde konnte dieses trotzdem die Vektoren des interplanetaren Mediums bestimmen. Normalerweise wurde 1 Messung pro Sekunde gemacht. Der Messbereich lag bei max. ± 64 nT mit einer Auflösung von ± 0.25 nT. Bei Datenraten unter 16 Bit/sec wurde nur der Durchschnitt errechnet.

Anisotropie der Kosmischen Strahlung

Dieses Experiment maß die Richtung aus der kosmischen Strahlung kam. Es bestand aus zwei Kristallen aus Cäsiumiodid, die gegeneinander angeordnet wurden. Photomultiplier verstärkten das Messsignal. Sortiert wurden die Signale durch 3 Analysatoren, empfindlich von 7.4-44.0, 44.0-77.1 und 123.8-303.8 MeV. Gewonnen wurden nur die maximale Pulshöhe und die Anzahl der Signale pro Intervall. Die Sektoren aus denen Signale erhalten wurden, konnten je nach Menge zwischen 89.5 und 11.2 Grad eingegrenzt werden. Es dauerte zwischen 14 und 112 Sekunden um einen Messzyklus zu absolvieren.

Radioempfänger

Zwei Radioempfänger bei 423.3-MHz und der 2/17 Subharmonischen Frequenz von 49.8-MHz wurden benutzt um das interplanetare Medium zu durchleuchten. Eine 46 m Antenne auf der Erde sandte Signale zu diesen und das Raumfahrzeug überprüfte ob es zwischen beiden Frequenzen Laufzeitunterschiede gab. Diese wurden nicht beobachtet.

Pioneer 8+9Experimente von Pioneer 8-9 und E

Diese Sonden hatten weitere Experimente an Bord. Weiterhin wurden die anderen Experimente verbessert, so hatten z.B.. Pioneer 9+E ein Dreiachsenmagnetometer anstatt dem Einachsenmagnetometer. Bei anderen Experimenten gab es weitere Messbereiche oder sie wurden empfindlicher. Ich gehe hier auf diese Unterschiede nicht ein und empfehle den Interessierten beim NSSC die genaue Instrumentierung anzusehen.

Plasmawellen Detektor

Eine Dipolantenne fungierte als Empfänger für Radiowellen die vom Plasma erzeugt wurden. Ein 0-423 MHz Empfänger war an drei Kanäle gekoppelt:

Bei höchster Datenrate wurde die Messung alle 7.47 Minuten wiederholt.

Staubdetektor

Man verwandte nun einen verbesserten Detektor, nachdem der Staubteilchendetektor bei Pioneer 5 sehr bald gesättigt war. Ein Film war über ein Gitter gespannt und bildete den Frontschild. In 5 cm Abstand gab es einen zweiten Film, ebenfalls über einem Gitter, gekoppelt an einen Akustikempfänger. Das Gitter hatte 16 × 16 Maschen, jede mit einem Flächeinhalt von 3 cm². Es konnte detektiert werden aus welchem Gitter der Einschlag kam. Wurde beim ersten Detektor ein Einschlag registriert, so startete dies einen Zähler der mit 4 MHz lief. Beim Einschlag auf den zweiten Film wurde dieser gestoppt. So konnte man die Geschwindigkeit bestimmen. Vor dem Flug wurde das Experiment mit Staubteilchen von 0.1 Picogramm (1/1000.000.000.000 g) - 1 Nanogramm (1/1000.000.000 g) Gewicht und Geschwindigkeiten von 2-10 km/s kalibriert.

Missionen

Die Missionen die Daten über die Aktivität der Sonne liefern sollten wurden zwischen Ende 1965 und Mitte 1969 gestartet. Da man von einer Lebensdauer von 6 Monaten ausging startete man zuerst in einem kurzen Intervall. Als sich zeigte, dass die Sonden wesentlich länger aktiv waren startete man die folgenden im größeren Abstand. Die Sonden hatten keinen direkten Bezug zum Apolloprogramm. Sie warnten also nicht vor Sonnenstürmen. Sie lieferten jedoch Informationen wie häufig , intensiv diese sind und wie lange sie dauern.

Es zeigte sich auch das das Starten vonn mehreren Sonden von Vorteil war. Am 28.11967 konnte man durch Messungen von Pioneer 6 und 7 und der Erde die wahrscheinliche Region für eine Sonneneruption durch Triangulation ermitteln. 1973 ermittelte Pioneer 6 Daten vom Kometen Kohoutek, als sie sich quer zu diesem befand während Pioneer 8 durch den Kometenschweif flog. Am 23 und 24.11.1968 war Pioneer 6 die erste Sonde die von der Erde aus hinter der Sonne vorbeizog. Die Abschwächung des Radiosignals durch die solare Korona wurde genutzt um mehr über diese Plasmaregion zu erfahren. Im Oktober 1982 passierten sich Pioneer 6 in 9 in 2,4 Millionen km Distanz. Das nutzte man um das Plasmainstrument von Pionier 8 neu zu kalibrieren, dessen Kalibrierung kurz nach dem Start ausgefallen war. Am 20.3.1986 passierte Pioneer 7 den Kometen Halley in 12,1 Millionen km Entfernung und ergänzte die Messungen der Halley Flotte die sich damals dem Kometen nähert.

Pioneer 6 StartPioneer 6

Pioneer 6 startete am 16.12.1965. Obgleich sie die älteste der Sonden sie, war sie am 8.12.2000, als Sie zu ihrem 35.sten Geburtstag kontaktiert wurde noch in Betrieb. Eine Delta E brachte die 62.3 kg schwere Sonde in eine Bahn die zwischen 0.813 und 0.983 AE Entfernung lag. Die Sonde machte also Messungen zwischen der Erde und der Venus. Der Orbit hatte eine Umlaufsdauer von 310.9 Tagen.

Das Gewicht der Nutzlast betrug 15.9 kg. Weitere 15.9 kg wog die Ausrüstung zur Datenübermittlung und Datenauswertung. 12.7 kg wog die Energieversorgung aus Batterien und Solarpanelen. Die Struktur machte 15.8 kg und der Treibstoff zur Lageregelung 3.8 kg aus.

Die Sonde lieferte wie die anderen Sonden Daten für die Vorhersage von Sonnenstürmen für 1000 Nutzer, darunter Flugzeuglinien, Stromerzeuger, das Militär. Die Sonde überlebte ihre "Design-life time" (vom Hersteller garantierte Betriebszeit)  von 6 Monaten bei weitem. Am 6.7.1970 fiel das Magnetometer aus. Im August 1980 deaktiviere sie sich selbst, weil man zu lange keinen Funkkontakt mit ihr aufnahm. Sie konnte aber wieder reaktiviert werden. Am 15.12.1995 fiel der primäre Sender aus. Am 15.7.1996 konnte jedoch auf den sekundären Sender umgeschaltet werden. Damals waren noch drei Experimente betriebsbereit. Die NASA kontaktierte zu diesem Zeitpunkt die Sonde noch ein bis zweimal pro Jahr und empfing etwa für eine Stunde Daten. Es erschien ihr zu teuer weitere "Antennenzeit" des Deep Space Networks zu opfern und die NASA erklärt die Mission am 31.3.1997 für beendet. Sie wurde aber trotzdem noch genutzt und zwar zur Schulung von Missionsbetreuern der Lunar Prospektor Mission. Am 8.12.2000 kam zum 35.sten Geburtstag wieder ein Kontakt zustande. Es wurden jedoch keine Experimente aktiviert. Der Plasmaanalysator und der Detektor für kosmische Strahlen sind noch funktionsfähig. Durch die abnehmende Leistung der Solarzellen kann man die Sonde mittlerweile nur noch im sonnennächsten Punkt ansprechen, sonst liefern die Solarpanels zu wenig Leistung. Es ist damit zu rechnen, dass innerhalb der nächsten Jahre auch dafür die Leistung nicht mehr ausreichen wird. Seit Ende 2000 gab es keinen weiteren Funkkontakt mehr.

Pioneer 7

Am 16.8.1966 startete Pioneer 7. Da man von Pioneer 6 nur eine Lebensdauer von 6 Monaten erwartete, war es nun an der Zeit eine Folgesonde zu starten. Der Start erfolgte wie bei Pioneer 6 mit einer Delta E.

Anders als Pioneer 6 wurde Pioneer 7 in eine Bahn zwischen Erde und Mars gesandt. Die Entfernung von der Sonne beträgt 1.009-1.125 AE. Die Umlaufsdauer beträgt 402.9 Tage.

Die nominellen Bahnen waren 0.8-1.0 AE für Pioneer 6 und 1.0-1.2 AE für Pioneer 7. Dies erlaubte vergleichende Messungen mit Pioneer 6, der sich immer innerhalb der Erdbahn befand. Am 7.9.1968 konnte die Sonde so den magnetischen Schweif der Erde untersuchen. 1977 registrierte Pioneer 7 den magnetischen Schweif der Erde sogar noch in 19.3 Millionen km Entfernung von der Erde - 3 mal weiter als bisher. Am 12.3.1986 flog Pioneer 7 in 12.3 Millionen km an Halley vorbei und beobachtete die Wechselwirkung zwischen dem Wasserstoffschweif des Kometen und dem Sonnenwind.

Wie Pioneer 6 wird die Sonde immer wieder vom Deep Space Network angefunkt. Allerdings seltener als Pioneer 6, da sie ja nicht der Rekordhalter ist. Der letzte Kontakt, der von der NASA veröffentlicht wurde, war am 31.3.1995. Damals war noch ein Instrument aktiv.

Pioneer 8

Pioneer 8 wurde am 13.12.1967 mit einer Delta E-1 gestartet. Da Pioneer 6 und 7 länger als geplant aktiv waren, konnte man sich mehr Zeit lassen. Die Instrumentierung wurde verbessert und erfasste nun auch die Detektion von Staub und Plasmawellen. Die Startmasse stieg so leicht auf 65.36 kg an. Wie Pioneer 7 erreichte auch diese Sonde einen Orbit zwischen Erde und Mars mit einer Entfernung von 0.992 × 1.088 AE von der Sonne und einer Umlaufszeit von 387.5 Tagen. Am 18.1.1968 durchquerte die Sonde en Magnetschweif der Erde. Am 23.7.1995 kam kein Kontakt mit dem Primärsender der Sonde zustande. Am 22.8.1996 schaltete man daher auf den Reservesender um. Im Juni 2001 war der Detektor für elektrische Felder noch immer aktiv.

Delta L StartPioneer 9

Die 65.36 kg schwere Pioneer 9 Sonde wurde am 8.11.1968 mit einer Delta E Rakete in die exzentrischste Bahn aller Sonden dieser Serie befördert. Es war eine 0.754 × 0.99 AE Bahn mit einer Umlaufszeit von 297.6 Tagen. Mit gestartet als Sekundärnutzlast wurde der Test and Training Satellite (TETR-B), der die Kommunikation für Apollo erproben sollte. Die Sonde war im Betrieb bis zum 19.5.1983. Das SETI Projekt versuchte noch bis zum 3.3.1987 Kontakt herzustellen, als dies nicht gelang, wurde die Sonde für funktionsuntüchtig erklärt. Unter der Viererbande von Pioneer 6-9 ist es die einzige die heute nicht mehr arbeitet. Allerdings sind auch 14 Jahre Lebensdauer kein schlechter Wert, vor allem, wenn man bedenkt, dass die Sonde nur für 6 Monate ausgelegt war.

Pioneer E

Die 67 kg schwere Pioneer E Sonde sollte am 27.8.1969 zusammen mit einem TETR Satelliten starten. Die Sonde war identisch instrumentiert zu Pioneer 8. 31 Sekunden nach dem Start gab es eine Fehlfunktion des Hydrauliksystems der Delta L Rakete. (Bild links) Dies führte zum Verlust der Lageregelung nach 213 Sekunden, 4 Sekunden vor Brennschluss der Thor Stufe. Die Oberstufe Delta konnte diese Abweichung nicht mehr kompensieren und die Rakete wich immer mehr vom Kurs ab. Nach 484 Sekunden wurde die Rakete vom Sicherheitsoffizier gesprengt. Damit endeten die sonst so erfolgreichen Pioneer Sonnensonden mit einem Fehlstart.

Man blieb der Tradition treu einem Fehlstart keine "echte" Nummer zu geben (Pioneer 0 war auch mal als Pioneer 1 gedacht). In anderen amerikanischen Programmen wie Mariner oder OSO bekamen dagegen auch Fehlstarts eine echte Nummer. Die Bezeichnung E zeigt, wie chaotisch das Pioneer Programm intern organisiert wurde: Es war die fünfte der Serie von Sonnensonden, die intern mit einem Buchstaben gekennzeichnet wurden. (Pioneer A = Pioneer 6, Pioneer B = Pioneer 7, Pioneer C = Pioneer 8, Pioneer D = Pioneer 9). So bekam die Sonde keinen offiziellen Namen, sondern nur der interne Name wurde als Bezeichnung verwendet. Damit es nicht zu einfach wird, liefen die Sonden Pioneer 10+11 auch zuerst unter der Bezeichnung Pioneer F+G. Für die Trägerrakete Delta war es für 27 Jahre der letzte Start einer Planetensonde.

Zusammenfassung

Nach einigen Fehlschlägen im Mondprogramm entwickelte sich das Pioneer Programm mit den Sonden Pioneer 6-9 zu einem Programm, bei dem auch heute noch, nach mehr als 35 Jahren die Sonden aktiv sind. Das Pioneer Programm wurde später durch zwei Jupitersonden und zwei Venussonden fortgesetzt. Diese finden Sie in separaten Aufsätzen auf dieser Website. Die Pioneer Sonden werden auch von anderen Programmen zweckentfremdet. So nutzt SETI die schwachen Signale der Sonden als Tests für neue Empfängerelektronik. Die letzten Angaben über die Kontakte der NASA stammen vom Zeitpunkt der Überarbeitung dieses Artikels am 23.3.2004.

Eine wichtige Erkenntnis neben den wissenschaftlichen Ergebnissen war, dass der interplanetare Staub keine größere Gefahr für bemannte Missionen ist.

Startdaten

Erfolg bei der folgenden Tabelle heißt kein Fehlstart, nicht Erfolg der Mission

Starts der Pioneer Raumsonden

Nr. Startnummer Datum Nutzlast Trägerrakete Erfolg
1 1958-F09 17.08.1958 Able I (Pioneer) Thor Able I
2 1958 ETA 11.10.1958 Pioneer 1 Thor Able I
3 1958-F19 08.11.1958 Pioneer 2 Thor Able I
4 1958 THE 06.12.1958 Pioneer 3 Juno II
5 1959 NU 03.03.1959 Pioneer 4 Juno II
6 1960 ALP 11.03.1960 Pioneer V Thor Able IV
7 1965-105 16.12.1965 Pioneer 6 Thor Delta E
8 1966-075 17.08.1966 Pioneer 7 Thor Delta E1
9 1967-123 13.12.1967 Pioneer 8 Thor Delta E1
10 1968-100 08.11.1968 Pioneer 9 Thor Delta E1
11 27.08.1969 Pioneer E Thor Delta L
12 1972-012 03.03.1972 Pioneer 10 Atlas SLV-3C Centaur
13 1973-019 06.04.1973 Pioneer 11 Atlas SLV-3D Centaur
14 1978-051 20.05.1978 Pioneer Venus Orbiter Atlas SLV-3D Centaur
15 1978-078 08.08.1978 Pioneer Venus Multiprobe Atlas SLV-3D Centaur
Gesamt Starts Erfolge Erfolgreich [%]
Gesamt 15 12

Online Quellen

NSSDC Query: NASAs Katalog der Raumsonden und Satelliten

Deep Space Chronicle (PDF einzeln laden: Linkadresse + 1959.pdf, 1960.pdf etc....)

Enzyklopaedia Astronautica

NASA Pionieer Miissions

Artikel zuletzt geändert am 30.4.2017

Dieser Text stammt von Bernd Leitenberger
© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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