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Lunes, 26 mayo 2014
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (326): Pioneer (A-E)

Pioneer (A-E)

Sonda; País: EEUU; Nombre nativo: Pioneer Block II

El conocimiento del medio extraterrestre fue siempre un objetivo prioritario para la NASA, en especial de aquel cercano a nuestro planeta, para cuya investigación se dedicaron innumerables misiones a lo largo de la historia de la astronáutica. Pero una vez los científicos empezaron a comprender lo que pasaba en las cercanías de la Tierra, se preguntaron si habría alguna diferencia junto a los demás planetas del sistema solar e incluso en el inmenso vacío alrededor del Sol. Por ello, reclamaron iniciar una serie de exploraciones del medio interplanetario que permitiesen hacer comparaciones y avanzar en nuestra comprensión de los fenómenos que allí se producían.

Los vuelos de las sondas a los planetas permitirían efectuar ese tipo de investigaciones, pero la NASA decidió crear una serie específica de vehículos dedicados a medir el entorno interplanetario, los cuales serían situados alrededor de nuestra estrella. Lanzados de forma relativamente rápida, podrían obtener datos desde diversos puntos del espacio. La organización de esta tarea sería encargada al centro Ames de la NASA.

Desde la creación de la agencia, y a diferencia del JPL o del propio Goddard SFC, el Ames Research Center, desde siempre dedicado sobre todo a la investigación de conceptos aerodinámicos y de reentrada de naves espaciales en la atmósfera, se había quedado ligeramente al margen respecto a la obtención de la responsabilidad en un proyecto importante. Pero, muy pronto, los ingenieros del Ames, firmemente interesados en la física solar y en las características del medio interplanetario, se sintieron tentados de organizar su propia misión experimental. Manteniendo su filosofía de investigación básica, veían necesario un estudio directo del medio ambiente existente alrededor del Sol para facilitar el desarrollo de futuras astronaves interplanetarias.
 
El personal del Ames empezó sus estudios sobre sondas solares de forma muy informal hacia mayo de 1960. La cuestión les atrajo lo suficiente como para desear llevar a cabo una misión de estas características sin delegar la responsabilidad en ningún otro centro de la agencia. El 22 de julio de 1960, se daba a conocer un informe interno titulado "Estudio preliminar de una Sonda Solar", como resultado de estos estudios. El 14 de septiembre de 1960 se formó el Ames Solar Probe Team, oficializando los análisis preliminares realizados hasta la fecha. Al mismo tiempo, en el seno de la NASA se estaban trazando ya planes para los experimentos que se construirían con la mente puesta en el "International Quiet Sun Year" ("El Año Internacional del Sol en Calma").  Varios de estos instrumentos serían instalados en diversos satélites artificiales, y algunos de ellos podrían ser usados también a bordo de las sondas solares.

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La propuesta del Ames agradó a los responsables de la agencia ya que una sonda exclusivamente solar gozaría de un punto de vista mucho mejor que el de cualquier satélite alrededor de la Tierra. El único problema era si el Ames sería capaz de dirigir un proyecto de estas características. Mientras tanto, el Ames había encargado a la empresa TRW un estudio sobre la posibilidad de crear una nave Pioneer interplanetaria. La compañía acabó el estudio en abril de 1962. El coste estimado del proyecto era entonces de unos 30 millones de dólares.  En él se contemplaba una sustancial mejora de los ingenios que una vez fueron desarrollados por Space Technologies Laboratory, mientras que para el lanzamiento se usaría el vehículo Delta. El concepto contemplado era pues de relativo bajo coste (comparado con los vehículos interplanetarios desarrollados por el JPL, tales como los Ranger o Mariner), y de limitadas capacidades tanto científicas como técnicas. La estructura de las Pioneer Block-II, como se las llamaría para distinguirlas de sus ilustres antecesoras, sería totalmente cilíndrica. La escasa capacidad de su vector, el prolífico Thor-Delta, obligaba a prescindir de algunas de las sofisticaciones que habían distinguido a las Mariner. Por ello, las Pioneer serían naves estabilizadas por "spin" (por rotación a lo largo de su eje longitudinal), lo cual evitaba complejos sistemas de navegación y orientación. Sin embargo, el continuo movimiento rotatorio ofrecería problemas suplementarios: los instrumentos no podrían apuntar hacia una dirección precisa y la antena de comunicaciones debía tener un diseño muy especial. Los científicos, por su parte, deseaban obtener información procedente de todas las direcciones (siempre en el mismo plano de la eclíptica) y recibirla en forma de flujo constante e ininterrumpido. Además, los instrumentos debían estar libres de interferencias magnéticas para no enmascarar los resultados. Los ingenieros de TRW se las apañaron bastante bien y los nuevos Pioneer resultaron ser bastante más sofisticados de lo esperado. Para garantizar un movimiento de rotación estable, la nave debía estar muy bien equilibrada, y a la vez, la orientación del eje de rotación podría ajustarse para que la antena siempre apuntase hacia la Tierra.

Para afrontar tamaño reto, el Ames preparó un plan maestro que debería dejar al centro en la disposición adecuada para organizar una misión de este tipo. En primer lugar estudiaría a fondo el concepto "sonda solar" y analizaría técnicamente su viabilidad. Después se dedicaría a implementar la estructura de dirección necesaria y, finalmente, organizaría un departamento especialmente dedicado a la empresa que debía llevarse a cabo. El plan fue aprobado por la NASA el 6 de noviembre de 1962. Durante la sesión, se definieron un total de 4 astronaves Pioneer que serían lanzadas entre 1965 y 1968.  Serían prácticamente idénticas y deberían funcionar en el espacio un mínimo de 6 meses. Consecutivamente colocadas en trayectorias alrededor del Sol, estudiarían nuestra estrella con un detenimiento nunca antes alcanzado, libres de la influencia atmosférica y magnética de la Tierra. Su presencia alertaría constantemente de la actividad solar y permitiría proteger las vidas de los astronautas frente a súbitas erupciones, potenciales creadoras de intensas tormentas magnéticas y radiactivas. Dos de ellas circularían en el interior de la órbita de la Tierra, las otras dos lo harían un poco más alejadas respecto a ésta. Si su vida útil se prolongaba, su operación simultánea podría controlar con precisión la velocidad de llegada de los diferentes sucesos que acaecían o procedían del Sol.

El documento definitivo que otorgaba validez al programa se firmó el 9 de noviembre de 1962. Unos meses después, se solicitaron las diferentes propuestas para la construcción industrial de las sondas (29 de enero de 1963) y para los experimentos que llevarían a bordo (1 de febrero de 1963). Transcurrido otro medio año, los instrumentos más apropiados fueron seleccionados hacia el 23 de julio mientras que la empresa TRW recibía su definitivo visto bueno el 5 de agosto de 1963.

Los ingenieros de la compañía trabajaron durante todo el otoño y parte del invierno, en constante comunicación con los técnicos del Ames R.C. Hacia abril de 1964, se aprobó el diseño final de la sonda, permitiendo que el contrato con TRW fuera ratificado satisfactoriamente el 5 de agosto. La compañía debería entregar a la agencia un total de cuatro sondas en orden de marcha más una de reserva.

La primera de ellas llegaría al Centro Espacial Kennedy el 5 de diciembre de 1965, diez días antes de su lanzamiento. El plan se estaba siguiendo pues sin apenas problemas.

La estructura de la Pioneer Block-II mantendría su imagen básica durante toda la serie. Sólo la naturaleza de alguno de los experimentos varió de una misión a otra. Por fortuna para los diseñadores de la astronave, el lanzador Thor-Delta había evolucionado sustancialmente desde que el plan base fuera esbozado en 1962.  Un aumento constante de su carga útil suavizó en parte las limitadas capacidades científicas de la sonda Pioneer. De todos modos, la forma y masa de las Pioneer resultaron severamente coartadas por la potencia de su lanzador y el tamaño de su carenado. Como la mayoría de los "spinners" o vehículos de estabilización por rotación, la Pioneer tenía forma cilíndrica. Medía 95 cm de diámetro por 89 cm de altura. La superficie exterior de la sonda estaba completamente cubierta de células solares, las cuales serían utilizadas para recargar constantemente las baterías y así proveer de electricidad a todos los instrumentos de a bordo. Sobre la Pioneer se encontraba una pértiga elevada que consistía en una antena de baja ganancia y otra de alta ganancia. El propio mástil daba forma a ambas. Equitativamente espaciados, tres mástiles más, cada uno de ellos de 2,09 metros, estaban unidos perpendicularmente a la superficie cilíndrica de la sonda. Uno de ellos tenía un magnetómetro en su extremo. Los demás mantenían la asimetría del conjunto, además de servir como soporte a las toberas de control de orientación del eje de giro. Distribuidos a lo largo de todo el cilindro se hallaban los sensores solares, y en la parte inferior, otra antena especial (que se usaría para un experimento de propagación de ondas de radio). En el interior de la sonda se encontraba todo lo necesario para el funcionamiento de la nave y el resto de experimentos: una sonda de plasma, un analizador de plasma, un telescopio de rayos cósmicos y un detector de rayos cósmicos. Bajo la pequeña Pioneer se había instalado un depósito presurizado con gas, el cual sería usado para el sistema de orientación, y la estructura de adaptación a la tercera fase del cohete portador.

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Además de los experimentos enumerados, el movimiento de la sonda propiciaría indirectamente otro: el análisis de la mecánica celeste (distancias y trayectorias). La ocultación de la nave tras el Sol en su trayectoria de circunvalación propiciaría también el estudio de la propagación de las ondas de radio procedentes de la nave a través de la corona solar.

Durante los días iniciales de diciembre, la sonda Pioneer-6 (también llamada Pioneer-A, la primera de la serie Block II) sufrió las últimas pruebas y verificaciones que la validarían para su inmediato despegue. Su masa final quedó establecida en unos 63 Kg, una cifra muy modesta.

Su despegue se produjo el 16 de diciembre de 1965, desde Cabo Cañaveral, gracias a un cohete Delta-E. La órbita heliocéntrica elegida para la sonda debía quedar ligeramente en el interior de la propia de la Tierra, de modo que el vector actuó acelerando en dirección contraria a la seguida por nuestro planeta a lo largo de su órbita. Esta velocidad negativa, sumada a la velocidad orbital de salida (evidentemente la misma que posee la Tierra alrededor del Sol), produjo una disminución en la magnitud de la velocidad de la Pioneer, permitiéndole orbitar el Sol más cerca de él que nuestro planeta. De forma elíptica, esta órbita sería recorrida por la Pioneer en unos 311 días, haciéndole sobrepasar muy pronto la vertical de la Tierra y posibilitándole una operación totalmente independiente. El afelio (punto de máxima lejanía respecto al Sol) de la Pioneer se encontraría aproximadamente a 0,985 Unidades Astronómicas de la estrella, y el perihelio (punto de máxima aproximación) a unas 0,814 U.A.

Con todos los instrumentos funcionando a pleno rendimiento, la Pioneer-6 empezó a mostrarnos cuán compleja es la estructura de la heliosfera solar. Los procesos que afectan al medio ambiente espacial eran sin duda más elaborados de lo esperado por entonces. Las medidas sobrepasaban en 10 veces la calidad de anteriores observaciones y demostraban la necesidad de un continuo escrutinio de la actividad del Sol. La sonda detectó durante los primeros meses de su misión repentinas y frecuentes tormentas de viento solar, aparentemente relacionadas con zonas especialmente activas de la superficie solar. Durante los espectaculares instantes en los que las protuberancias hacían notar su presencia, los sensores de la nave informaban cumplidamente del aumento de rayos cósmicos percibido.

La Pioneer-6 no sólo estudió el espacio interplanetario en relación al Sol sino que también pudo analizar el campo magnético terrestre, las partículas ionizadas, etcétera, en los momentos en que la nave se acercaba a la Tierra.

Sobrepasada la expectativa de vida de la sonda en un amplio margen, la Pioneer-6 empezaría a trabajar en conjunción con su compañera, la Pioneer-7. Con esta última situada en una órbita ligeramente superior a la de la Tierra, ambas pudieron aportar numerosa información sobre la velocidad de expansión del viento solar, gracias al cálculo diferencial de tiempos entre el paso de los eventos solares por la posición de la Pioneer-6 y el paso a través de la órbita de su compañera.

La número 6 continuó funcionado ininterrumpidamente durante años, rompiendo todos los récords de operatividad desde el inicio de la aventura espacial. Llegó incluso a observar acontecimientos no directamente relacionados con su misión, como la presencia del cometa Kohoutek. Desde entonces, continuó proporcionándonos información del Sol, no sólo en la época de máxima quietud durante la cual fue lanzado, sino también en los momentos de máxima actividad. El viento solar procedente del Sol alcanzaba a la Pioneer cuatro días después de su emisión, mientras que los rayos cósmicos, mucho más rápidos, completaban su viaje rectilíneo en apenas 40 minutos.

Sobrepasados los 25 años de servicio, los contactos con la Tierra se producirían intermitentemente, en los momentos en que las estaciones de seguimiento no se encontraban ocupadas en otras misiones de mayor prioridad. Junto a sus sucesoras, la Pioneer-6 se convirtió en el perfecto vigía de la meteorología solar, de la actividad de nuestra estrella. En noviembre de 1988, sobrevoló la Tierra a muy corta distancia, apenas a un millón y medio de kilómetros. Muchos de los técnicos que participaron en su construcción se habían retirado ya, pero algunos la recordaban aún, sin duda.

Hacia diciembre de 1995, su amplificador principal falló, así que en julio de 1996 la NASA ordenó activar su unidad de reserva. En 1997 aún se ordenó la activación de algunos de sus instrumentos y se comprobó que funcionaban perfectamente. En el año 2000 se produjo un breve contacto con el vehículo, antes de dejarlo descansar definitivamente.

Para completar la primera parte del programa de observación, era necesario lanzar otra sonda solar. Para esta misión fue preparada la Pioneer-7, que como se ha dicho sería colocada en una órbita ligeramente mayor que la de la Tierra. Equipada con los mismos instrumentos que su predecesora y calibrada de un modo similar, podría analizar la cola geomagnética de la Tierra y medir la distancia a la cual ésta se extendía. Su programa de observaciones incluía diversas metodologías, aunque destaca sobre todo ello el uso de ocultaciones lunares.

Para conseguir esta órbita "superior", la nave debía verse acelerada ligeramente respecto a la velocidad de la Tierra. La sonda pesaba casi lo mismo que la Pioneer-6, apenas medio kilogramo más que aquella, pero la diferente trayectoria elegida obligaba a utilizar una versión de su lanzador algo distinta. Esta, llamada Delta-E1, se distinguía de la anterior por la sustitución del motor X-258 de la tercera etapa por otro denominado FW4, de igual empuje pero distinto comportamiento.

Los técnicos del programa Pioneer tenían grandes esperanzas en el desarrollo de la misión del vehículo número 7. Su hermana gemela, la Pioneer-6, parecía estar funcionando muy bien y era de esperar que cumpliera acertadamente con sus seis meses de vida prevista. El proyecto pues, se desarrollaba por un cauce absolutamente normal. Sin embargo, los omnipresentes recortes presupuestarios en favor del programa Apolo hicieron mella en las expectativas de los responsables de las Pioneer. El 22 de febrero de 1966, el contrato asignado a TRW fue enmendado, eliminando una de las naves encargadas en el original. Esto no sentó demasiado bien en el Ames, por supuesto. Una breve revolución interna obligó a un nuevo cambio: el 28 de abril, TRW recibía la orden de construir la quinta sonda, denominada Pioneer-E, pero, para ahorrar costes, ésta sería puesta a punto a partir de piezas de recambio de la serie.

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La Pioneer-7 fue lanzada al espacio el 17 de agosto de 1966. La pequeña nave interplanetaria abandonó la Tierra sin dificultades y fue inyectada directamente en una órbita alrededor del Sol de 1,010 por 1,125 Unidades Astronómicas. La Pioneer-7 debía intentar medir y situar la magnetosfera terrestre a unos 5 millones de kilómetros por detrás de la Tierra. Un exacto conocimiento de las dimensiones de esta zona de la magnetosfera era muy importante, no sólo para saber algo más acerca de nuestro planeta sino también para adentrarnos más profundamente en los vericuetos de la física de partículas.

Durante los primeros días de la misión, la nave fue quedando atrás, con respecto a la Tierra, debido a su más lento movimiento orbital alrededor del Sol, aunque muy cerca del sentido de marcha de nuestro planeta. Así, la sonda se vio inmersa durante más de una semana, durante los últimos días de septiembre, en el interior de lo que llamaríamos "cola" de la magnetosfera. En esta región, el conteo de partículas solares fluctuó grandemente, denotando la influencia de las líneas magnéticas terrestres, las cuales rodean la Tierra y cuya influencia alcanza mucho más allá de la órbita lunar. La sonda continuó la tarea de observaciones de los denominados rayos cósmicos procedentes del Sol, ya iniciada, y realizada a la vez, desde la Pioneer-6. Además, con el transcurso de los meses, podría efectuar mediciones de nuestra estrella desde posiciones distintas respecto a las ocupadas por la Pioneer-6 y la misma Tierra. Esto daría una buena idea del comportamiento solar en todas direcciones a lo largo del plano de la eclíptica. Recordemos que el Sol gira alrededor de su eje una vez cada 27 días, lo que hace que siempre haya medio hemisferio oculto respecto a la Tierra. Hasta entonces, los fenómenos detectados desde la superficie terrestre no podían compararse con lo que podría estar sucediendo en el extremo opuesto de la órbita terrestre. Gracias a las dos gemelas Pioneer, este tipo de trabajos era por fin posible. Las naves podían informar sobre regiones de tormentas dos semanas antes de que sus efectos alcanzaran la Tierra, con el consecuente beneficio que ello suponía.

Las primeras mediciones habían confirmado que la magnetosfera terrestre era detectable a unos 5,25 millones de kilómetros por detrás de la Tierra, pero aún era poco seguro si este halo magnético se extendía mucho más allá. Sucesivas evoluciones de la sonda alrededor del Sol, combinadas con la posición de la Tierra, podrían propiciar nuevos cálculos. Sin embargo, la vida de las Pioneer, originalmente, no estaba prevista para sobrepasar los 6 meses, así que los científicos no confiaban en refinar demasiado estas lecturas.

En todo caso, la Pioneer-7 continuó evolucionando con normalidad, actuando de forma compenetrada con su hermana y posteriormente con sus sucesoras. En agosto de 1972, imprevistamente, la sonda dejó de emitir y perdió el contacto con la Tierra. Se encontraba entonces en la zona más alejada de su órbita respecto al Sol y la producción eléctrica de sus células solares se encontraba bajo mínimos. De hecho, resultaba insuficiente para alimentar a todos los instrumentos y mantener en marcha el transmisor. En ese momento, la nave se encontraba a unos 312 millones de kilómetros de la Tierra, justamente en el extremo opuesto, al otro lado del Sol. La pérdida de contacto ocurrió a consecuencia de que la sonda sólo era seguida a intervalos irregulares. Las antenas de seguimiento de la NASA eran necesarias para otros proyectos y las Pioneer debían operar independientemente durante largos períodos de tiempo. Durante uno de estos períodos, las condiciones a bordo de la Pioneer-7 se degradaron bastante, pasando desapercibidas para los controladores terrestres.

En un alarde de comprensión científica y análisis astrodinámico, los responsables del programa lograron inferir qué había ocurrido. La nave estaba programada para desconectar automáticamente todos los instrumentos en caso de falta de alimentación eléctrica. El contacto sería posible de nuevo cuando la producción energética alcanzara la cota mínima para usar el transmisor/receptor. Teniendo en cuenta que durante este intervalo la temperatura interior de la nave habría descendido, los expertos calcularon en qué frecuencia emitiría y recibiría la Pioneer después de la situación de emergencia. La temperatura afecta grandemente al funcionamiento de los sistemas de comunicaciones y sobre todo a su gama de frecuencias. Considerando los parámetros orbitales de la sonda en el momento de la pérdida de contacto, los controladores de la NASA prepararon un paquete de órdenes precisas y dirigieron la antena de Goldstone hacia el punto en el espacio en donde se suponía debía estar la Pioneer-7. Poco después, la nave daba de nuevo señales de vida y era reconfigurada para proseguir con su misión. En esos momentos, la distancia a la cual se había producido la reactivación suponía un nuevo récord absoluto, sentando un precedente de confianza ante futuras y posibles dificultades. Siguiendo con su interminable trabajo, la Pioneer-7 continuó orbitando alrededor del Sol durante sucesivas oportunidades. En 1977, y a una distancia de 19 millones de kilómetros de la Tierra, la sonda "sintió" de nuevo la presencia de la "cola" magnetosférica terrestre, tres veces más lejos de lo detectado hasta la fecha. Un nuevo modelo físico de la forma de la magnetosfera de nuestro planeta se ponía entonces a disposición de los científicos. Es destacable apreciar como éste, uno de los descubrimientos más interesantes de su misión, fue realizado mucho después del final de su teórica vida original. Así, el valor de la extrema longevidad de esta sonda se acrecienta aún más.

Aunque alguno de sus sistemas dejó de funcionar, como el de referencia de giro, continuó con buena salud y mantuvo esporádicos contactos con la Tierra a lo largo de toda la década de los Ochenta, incrementando su bagaje de forma constante y meritoria. El 20 de marzo de 1986, pasó a 12,3 millones de kilómetros del cometa Halley, y pudo medir la interacción entre la cola de hidrógeno del cometa y el viento solar. En 1995 se contactó con la sonda, la cual, junto con uno de los instrumentos, seguía activa. A partir de entonces, fue básicamente abandonada a su suerte.

A finales de 1966, la NASA había decidido incrementar la vida operativa oficial de las Pioneer-C y D, futuras sucesoras de las números 6 y 7, de 6 a 18 meses. La utilización de la antena gigante de Goldstone, en California, para el seguimiento constante de las sondas en su recorrido alrededor del Sol, frente a la que se había venido utilizando hasta entonces, de un diámetro muy inferior, posibilitaría la recepción de las débiles señales de las sondas incluso a enormes distancias, incrementando a la vez la densidad de la información que sería posible recibir. Así, se pasaría de una velocidad media de 6 bits por segundo a 64 bits por segundo, un aumento muy significativo que permitiría obtener mayor cantidad de datos en el mismo período de tiempo.

Por otra parte, la construcción de la llamada Pioneer-E, junto a la prolongación de la vida útil de las restantes naves, posibilitaría un mantenimiento del caudal de información solar hasta bien entrado 1969. El primer paso para asegurar esta continuidad sería el lanzamiento de la Pioneer-8.

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La tercera sonda de la serie Pioneer Block-II, también denominada Pioneer-C, fue preparada inmediatamente para intentar refinar los conceptos que hasta entonces definían la forma y estructura de la "cola" de la magnetosfera terrestre, y también para continuar controlando la actividad solar. Ésta había estado evolucionando constantemente durante los últimos años. En 1969 se alcanzaba el llamado "máximo solar", momento de intensos acontecimientos que debían ser estudiados con detalle. No olvidemos que el clímax de ese ciclo, que se repite cada 11 años, coincidiría con el probable desembarco tripulado lunar. Era pues de capital importancia el controlar constantemente los sucesos acaecidos en el Sol para evitar que llegasen a afectar irreversiblemente a los astronautas del Proyecto Apolo. Tanto la Pioneer-8 como sus dos anteriores compañeras serían utilizadas profusamente en esta tarea de continua vigilancia. Amplias mejoras en la red de seguimiento terrestre permitirían recibir la información procedente del trío espacial sin demasiadas dificultades, un hecho que pocos años antes hubiera parecido casi milagroso. La longevidad de las tres sondas las había permitido alcanzar puntos muy alejados de su órbita con respecto a la Tierra, convirtiéndolas en los nuevos meteorólogos solares y en puntales básicos sobre los que descansaría uno de los aspectos de la seguridad en el famoso proyecto Apolo.

Precisamente, ésta sería la primera ocasión que un pequeño satélite acompañaría a las Pioneer, oportunidad que se repetiría durante los siguientes dos lanzamientos. Dichos satélites, bautizados con diferentes nombres pero usualmente llamados "Test and Training Satellites", serían utilizados para que los controladores en la Tierra practicaran hasta la saciedad los procedimientos que significaban el contacto constante entre las estaciones de seguimiento y los próximos vuelos del Apolo.

El Pioneer-8 debería ser colocado en una situación muy precisa. Su órbita alrededor del Sol estaría sólo ligeramente más alejada de nuestra estrella que la propia de la Tierra, de tal manera que pudiese estudiar más fácilmente la magnetosfera de ésta última. La trayectoria adoptada permitía un margen propulsivo que sería aprovechado adecuadamente a través de la presencia a bordo del satélite TTS-1.

El instrumental instalado en el Pioneer-8 difería un poco del de la Pioneer-7. Había sido mejorado apreciablemente y se habían añadido dos experimentos más. Así, la nave quedó equipada con un telescopio de rayos cósmicos, un experimento de análisis de la propagación de radioondas, un detector del gradiente de los rayos cósmicos, un detector de campos eléctricos y otro de polvo cósmico, un magnetómetro de eje simple, un analizador de plasma y el implícito experimento de mecánica celeste. En total, la sonda alcanzó una masa al despegue de 65,36 Kg.  Otros dos 20 Kg pertenecían al satélite-objetivo TTS-1 (o TETR-1).

La pareja fue lanzada en un Delta-E1 el 13 de diciembre de 1967. Tras un vuelo normal, y después de haber situado al TTS-1 en su propia e independiente trayectoria (estaba unido a la segunda etapa del cohete, la cual no alcanzaría la velocidad de escape), la Pioneer-8 fue inyectada en su órbita solar definitiva. El afelio de ésta quedó situado a 1,087 Unidades Astronómicas y el perihelio a 0,990 U.A., rozando la órbita de la Tierra. La órbita conseguida no fue del todo correcta, sus parámetros no coincidieron totalmente con los esperados, pero la desviación resultó ser prácticamente insignificante.

El trabajo de la Pioneer-8 se inició inmediatamente.  Era mucho lo que sus compañeras habían descubierto ya. Entre otras cosas, que el viento solar no avanzaba de forma rectilínea, que la temperatura de los electrones interplanetarios variaba constantemente, en un rango entre 10.000 y 90.000 ºF, que la densidad del viento solar era de unos 5,5 electrones por centímetro cúbico, etcétera. La Pioneer-8 intentaría precisar y refinar aún más si era posible estas conclusiones.

Con la sonda lanzada en la misma dirección que la seguida por la Tierra, pero desplazándose en una órbita superior, nuestro planeta la sobrepasó muy pronto, apenas 37 días después del despegue. Así pues, quedó en disposición de medir el campo magnético terrestre desde una región adecuada. Lo hizo repetidamente a semejanza de sus antecesoras y progresó a lo largo de su misión acumulando millones de datos que serían después analizados por los especialistas.

Diez años después, la Pioneer-8 continuaba suministrando información, ofreciéndonos una clara imagen de la actividad solar a lo largo de un ciclo completo. Esta información, cotejada con la de las Pioneer-6 y 7, permitió establecer una relación entre dicha actividad y las manifestaciones detectadas en la magnetosfera de la Tierra.

La edad de los instrumentos empezó entonces a hacer mella en la sonda. El sensor solar falló, operando bajo mínimos sólo en las proximidades del perihelio, y el parco suministro eléctrico de las degradadas células solares imposibilitó de pronto el uso de la mayoría de instrumentos. En agosto de 1996 se ordenó la conexión de su amplificador de comunicaciones de reserva. La sonda aún funcionaba, pero sólo se encontraba operativo el detector de campos eléctricos.

La cuarta sonda de la serie Pioneer Block-II, también llamada Pioneer-D o número 9, fue la última en ser lanzada con éxito y la primera y única que perdió el contacto con la Tierra por un fallo de sistemas.

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La Pioneer-9 fue equipada con los mismos instrumentos de su antecesora, aunque algunos de ellos fueron también mejorados.  Así, el magnetómetro de un solo eje fue sustituido por una versión triaxial y el telescopio de rayos cósmicos fue equipado con un detector más perfeccionado. Junto a la sonda viajaría el segundo de los satélites TETR, diseñado para servir como objetivo para la nueva red de seguimiento Apolo. Este pequeño ingenio permanecería en órbita alrededor de la Tierra mientras que la Pioneer abandonaría la gravedad terrestre para rodear el Sol a través de una órbita ligeramente interior respecto a la de la Tierra. Desde aquella posición observaría el área inmediatamente anterior de la trayectoria orbital de nuestro planeta, la zona "de choque" de la magnetosfera terrestre, y vigilaría la actividad solar y su influencia sobre la esfera magnética de la Tierra. Además, conocida la posible longevidad de la nave, se estudiaría el fenómeno de la ocultación de la imagen radioléctrica de la sonda al transcurrir ésta por detrás del Sol. Las estaciones de seguimiento permitirían analizar los efectos de la presencia de nuestra estrella en el camino de nuestro contacto con la Pioneer.

La Pioneer-9 y el satélite TTS-2 despegaron en un Delta-E1 el 8 de noviembre de 1968. Una vez liberado el satélite, la etapa superior del lanzador hizo ignición, propulsando a la Pioneer en dirección retrógrada, en busca de un calculado frenado que la situara en una órbita situada en el interior de la de la Tierra. Los parámetros de la trayectoria resultante quedaron establecidos rápidamente: el afelio de la sonda se situó a unas 0,990 U.A., mientras que el perihelio (alcanzado el 5 de abril de 1969) se encontró a unas 0,756 U.A. de distancia al Sol. La nave tardaría 298 días en efectuar un giro completo alrededor de nuestra estrella.

La sonda empezó a recaudar información de inmediato. Durante los momentos en que no había contacto directo con la Tierra, la Pioneer-9 podía almacenar los datos obtenidos hasta completar 19 horas de observación continua. Después, o en tiempo real, este flujo podía ser enviado a la Tierra a diferentes velocidades, en función de la distancia existente entre el vehículo y nuestro planeta. Velocidades de 8, 64, 256 y 512 bits por segundo eran posibles teniendo siempre en cuenta el grado de "ruido" de fondo existente en la señal. En su interminable camino alrededor del Sol y (durante los primeros días) en las cercanías de la Tierra, la nave obtuvo gran cantidad de información. Su sistema de orientación, gobernado por el ordenador de a bordo e implementado por un complicado sistema de toberas que expelían gas hidrógeno a presión, permitía a la nave dirigir sus instrumentos hacia el lugar más adecuado.

El magnetómetro triaxial posibilitaba estudiar la dirección y potencia de los campos magnéticos interplanetarios en las tres coordenadas a la vez. El telescopio de rayos cósmicos, por su parte, medía la cantidad, carga, energía y dirección de los núcleos atómicos detectados. El analizador plasmático la emprendió pronto con el viento solar y el detector de campos magnéticos estudió los producidos por la variable densidad de éste último. La nave también midió la cantidad de electrones detectables entre la Tierra y la Pioneer, gracias al estudio de la propagación de las ondas de radio en el medio. El seguimiento de la trayectoria de la nave ayudaría a pulir magnitudes tales como la Unidad Astronómica, la masa del sistema Tierra-Luna, etcétera, y permitiría profundizar en la comprobación experimental de la teoría de la Relatividad. Su observación de la magnetosfera terrestre posibilitó una mejor comprensión de la interacción entre ésta y el viento solar, prolongando sus mediciones durante varios años y a través de diferentes niveles de actividad solar.

La última señal procedente de la Pioneer 9 se produjo el 18 de mayo de 1983. Después, silencio. Los controladores de tierra intentaron repetidamente reanudar el contacto con la nave pero la operación resultó imposible. En una época en la cual la estaciones de seguimiento se mantenían la mayor parte del tiempo ocupadas (dedicadas a otros programas de igual o superior importancia), los técnicos no tuvieron muchas oportunidades de intentar restablecer el perdido contacto. Sin embargo, la sonda no fue declarada "muerta". Usando técnicas muy sofisticadas y capaces de detectar debilísimas señales procedentes del espacio profundo (en parte desarrolladas para el programa SETI de búsqueda de vida inteligente en el Universo), un último intento fue llevado a cabo el 3 de marzo de 1987. Usando una amplia combinación de material, tanto respecto a antenas como a transmisores/receptores, los técnicos del Ames enviaron hacia donde se suponía se encontraba la nave una serie de órdenes que obligasen a una respuesta por parte de la Pioneer-9. Desafortunadamente, ninguna señal llegó a nuestro planeta procedente de la sonda. Así, y después de haber enviado a la Tierra un total de 4.250 millones de bits de información, la Pioneer fue declarada fuera de servicio. Se desconoce la razón de la pérdida de contacto. De hecho, es posible que fuera debida a un cortocircuito eléctrico pero esto seguramente no lo sabremos nunca.

La Pioneer-E, la última de la serie Block II, que debería haber sido llamada Pioneer-10 una vez en el espacio, fue la más desafortunada de esta exitosa familia de sondas interplanetarias. En unos momentos de presión y restricción económica importantes, fue construida con piezas procedentes del material de reserva, habitualmente almacenado para suplir los eventuales problemas de las otras naves Pioneer. A un mínimo precio, el Ames Research Center consiguió poner en orden de marcha un ejemplar más de la serie, lo cual hubiera posibilitado la continuación de la observación solar hasta 1970 ó 1971. Esto último se vio realizado de todas formas gracias al intachable comportamiento de las Pioneer-6 a 9. Sin embargo, la Pioneer-E nunca llegaría a alcanzar el espacio.

Fue lanzada el 27 de agosto de 1979 desde Cabo Cañaveral, junto al tercer satélite TETR. La NASA estrenaba en esta ocasión un nuevo tipo de vector Delta, el llamado Delta L, más potente que sus antecesores. Sin embargo, un fallo en el lanzador obligó a su autodestrucción. Problemas hidráulicos en la primera etapa propiciaron el estallido del vector 8 minutos y 3 segundos después del despegue.

De esta forma se cerraba provisionalmente la participación del Ames Research Center en el ámbito de la exploración interplanetaria.

 

 

Nombres

Lanzamiento

Hora (UTC)

Cohete

Polígono

Identificación

Pioneer-6 (Pioneer-A)

16 de diciembre de 1965

07:31:21

Delta-E (D35)

Cabo Cañaveral LC17A

1965-105A

Pioneer-7 (Pioneer-B)

17 de agosto de 1966

15:20:17

Delta-E1 (D40)

Cabo Cañaveral LC17A

1966-75A

Pioneer-8 (Pioneer-C)

13 de diciembre de 1967

14:08:00

Delta-E1 (D55)

Cabo Cañaveral LC17B

1967-123A

Pioneer-9 (Pioneer-D)

8 de noviembre de 1968

09:46:29

Delta-E1 (D60)

Cabo Cañaveral LC17B

1968-100A

Pioneer-E

27 de agosto de 1969

21:59:00

Delta-L (D73)

Cabo Cañaveral LC17A

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