«Пионер П-3» – попытка запуска 26 ноября 1959 года. Аппарат упал в Атлантический океан из-за разрушения обтекателя ракеты-носителя.
«Пионер П-30» – попытка запуска 25 сентября 1960 года. Отказ второй ступени ракеты-носителя.
«Пионер П-31» – попытка запуска 15 декабря 1960 года. Ракета-носитель взорвалась на 68-й секунде полёта на высоте 13 км». [2]
В этой серии неудачных стартов использовалась ракета «Атлас-Эйбл» – американская ракета-носитель семейства Атлас. Использовалась для запуска зондов серии Пионер к Луне. Ни один из четырёх запусков не был успешным. [6]
Девять попыток достигнуть орбиты Луны и девять неудач! Казалось все ясно, ничего хорошего из этой программы получиться не может. И вдруг, ни с того ни с чего, потрясающие успехи, и главное просто невероятное долголетие этих аппаратов: «Следующие «Пионеры» обладали удивительным долголетием…
«Пионер-5» – запущен 11 марта 1960 года. «Пионер-6» («Пионер A») – стартовал 16 декабря 1965 года. «Пионер-6» поставил рекорд долгожительства среди космических аппаратов – последний сеанс связи с ним был проведён в 2000 году. Связь с аппаратом поддерживалась до середины 1990-х годов, в декабре 2000 года с «Пионером-6» был проведён успешный сеанс связи в честь 35-летия его запуска.
«Пионер-7» («Пионер B») – запущен 17 августа 1966 года. Связь поддерживалась до середины 1990-х годов. «Пионер-8» («Пионер C») – запущен 13 декабря 1967. Связь поддерживалась до середины 1990-х годов.«Пионер-9» («Пионер D») – стартовал 8 ноября 1968 года. Был работоспособен до 1983 года.
«Пионер E» – попытка запуска 27 августа 1969 года. Из-за неисправности ракеты-носителя зонд упал в Атлантический океан». [2]
Для волшебных «полетов» с волшебными сроками эксплуатации использовалась американская ракета-носитель «Атлас-Центавр» среднего класса, семейства «Атлас». [7]
После очевидных провалов вдруг все стало получаться. Какого-то существенного прорыва в создании новых ракет, способных разогнать АМС США значительной массы до 2 космической скорости не было.
Американских обманщиков никто не собирался обличать. Поэтому они решили, что новый обман тоже сойдет им с рук. Сказочники НАСА «отправили» свои аппараты в дальний космос: «Изучение дальнего космоса. КА «Пионер-10» в процессе сборки. Аппараты «Пионер-10» (стартовал в марте 1972 года) и «Пионер-11» (стартовал в апреле 1973 года) – это самые известные аппараты серии. Они первыми достигли третьей космической скорости, пересекли пояс астероидов и исследовали дальний космос.
«Пионер-10» пролетел мимо Юпитера в декабре 1973 года. Основной его задачей было изучение условий в окрестностях Юпитера и получение фотографий планеты. Последний сигнал от Пионера-10 был получен 23 января 2003 года. «Пионер-11» миновал Юпитер в 1974 году и продолжил полет. В 1979 году он достиг Сатурна. В сентябре 1995 года контакт с аппаратом был потерян». [2]
Чтобы не мелочиться они отправили АМС к Венере: «В 1978 году в космос отправились последние два зонда серии «Пионер». Это были зонды для исследования Венеры – «Пионер-Венера-1» и «Пионер-Венера-2». [2]
Что должно было ждать в далеком космосе подобный аппарат? Логично разделить траекторию движения такого аппарата на три этапа. Первый этап такого полета это движение аппарата в районе Земли, где большое влияние на аппарат оказывает тепловая энергия Солнца, при этом существует разница температур между теневой стороной аппарата и освещенной стороной.
Значит, необходима система регуляции тепла, там, где теневая сторона требуется нагревание аппаратуры, там, где освещенная сторона, требуется охлаждение, теплоотвод. Необходима герметичность от вакуума, хорошая теплоизоляция аппаратуры. Автономный источник теплой и электрической энергии.
Второй этап полета, полет вблизи Юпитера, это мощная гравитация, аппарат может стать спутником Юпитера, мощное магнитное поле, это гарантированное повреждение аппаратуры, радиационные пояса Юпитера опаснее для аппаратуры, чем аналогичные пояса Земли. Это значит, что аппарату нужен, даже с учетом гравитационных маневров, двигатель с топливом, которое не замерзает при низких температурах, защита от радиации и экранировка от мощного магнитного поля. Кроме этого, на поверхности Юпитера обнаружено, по признанию американских мистификаторов, следующее явление: «Орбитальным телескопом „Чандра“ в декабре 2000 года на полюсах Юпитера (главным образом, на северном полюсе) обнаружен источник пульсирующего рентгеновского излучения, названный Большим рентгеновским пятном». [8]
А это значит, что нужна соответствующая защита и от рентгеновского излучения, которое естественно не оказывает благоприятного воздействия на электронику.
Третий этап такого полета проходил бы в условиях дальнего космоса, глубокого вакуума, и низких температур, при которых замерзает даже жидкие газы. Если конструкция металлическая, то при низких температурах возможны деформации и разрывы в металлических конструкциях и соединениях.
Краткие напоминания из Теории Физики вакуума, теоретические обоснования, с подтверждением практических данных, воздействия магнитного поля, нейтронов, гамма излучения, микроволнового излучения, рентгеновского излучения на электронную аппаратуру.
Кратко о воздействии космического вакуума на электронику и материалы: «Нусинов М. Д. Влияние космического вакуума на материалы и устройства научной аппаратуры.
М. Д. Нусинов, кандидат технических наук. КОСМИЧЕСКИЙ ВАКУУМ И НАДЕЖНОСТЬ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
«Теплофизические и электрофизические явления. Как уже отмечалось, в космическом вакууме передача тепла происходит только путем лучистого теплообмена и практически отсутствует теплообмен за счет конвекции и теплопроводности среды. Передача тепла за счет теплопроводности затруднена даже через соприкасающиеся между собой части космического аппарата, поскольку из-за шероховатости поверхностей на них имеется множество микронеровностей с вакуумными промежутками между ними.
На околоземной орбите теплопередача за счет теплопроводности газа все же имеет место не в столь разреженной среде земной атмосферы. Однако на достаточно высоких орбитах, в более разреженных слоях, теплопроводность воздуха сильно уменьшается с понижением атмосферного давления. Например, при давлении порядка 10—2 Па теплопроводность воздуха равна 0,01% теплопроводности воздуха на уровне моря (при так называемом нормальном атмосферном давлении).
Вообще говоря, из кинетической теории газов известно, что теплопроводность газа в широком диапазоне не зависит от давления. Но когда средняя длина свободного пробега молекул газа становится больше характерных размеров системы (т. е. космического аппарата), теплопроводность начинает пропорционально уменьшаться с уменьшением давления. Затем наступает молекулярный режим теплопередачи, когда теплопроводность газа является пренебрежимо малой величиной.
Теплообмен между газовой средой и твердой поверхностью характеризуется так называемым коэффициентом аккомодации тепловой энергии, который существенно зависит от состояния поверхности. Этот коэффициент сильно различается при отсутствии и, наоборот, наличии адсорбированных, окисных или других подобных пленок на поверхности космического аппарата; например, для гелия на «чистом» вольфраме коэффициент аккомодации тепловой энергии равен 0,017, а на вольфраме с адсорбированной пленкой – 0,5. Поэтому от того, есть или нет такая пленка на поверхностях, зависит также тепловой режим космического аппарата.
Таким образом, массопотери и газовыделение материалов космического аппарата в космическом вакууме существенно изменяют свойства, связанные с теплофизическими характеристиками материалов. Претерпевают изменения и диэлектрические характеристики материалов, в частности электропроводность.
На поверхностях диэлектриков в космическом пространстве могут накапливаться значительные электрические заряды, что способствует возникновению разрядов между токонесущими частями. Наиболее опасной зоной давлений для этого является интервал значений 1 – 100 Па. Кроме того, электропроводность поверхностных слоев (в зависимости от их физического состояния) может приводить к поверхностным токам утечки.
Когда процессы ионизации отсутствуют, и каждая молекула газа остается электрически нейтральной, газ в целом является совершенным изолятором, и в этом случае ток в межэлектродных промежутках всегда отсутствует. При приложении высокого напряжения некоторые электроны начинают вырываться из атомов молекул и в какой-то момент существуют самостоятельно в межэлектродном промежутке, пока не попадут на электроды или пока не встретятся с другой молекулой (атомом) и в результате рекомбинируют. Если при этом носители тока (электроны) образуются чаще, чем исчезают (рекомбинируют), то газ в межэлектродном промежутке становится электропроводящим.
Помимо этого при испарении с последующей конденсацией вещества на более охлажденных участках неизолированных электрических цепей в космическом вакууме возникают токи утечки, тем самым нарушая режим работы электронных схем.
К числу условий космической среды, способствующих возникновению разрядов и пробоев в бортовых приборах космического аппарата, следует отнести также наличие различных космических излучений (как электромагнитных, так и корпускулярных).
Таким образом, при эксплуатации электронного и электротехнического оборудования космических аппаратов в условиях космического вакуума появляются токи утечки, разряды, пробои и другие нежелательные электрофизические явления. Поэтому для нормальной эксплуатации электронные блоки и узлы космического аппарата обычно прикрывают полугерметичным экраном («закрытые» узлы), который, помимо прочего, защищает их и от воздействия космических излучений и обеспечивает лучший тепловой режим.
Правда, следует сказать, что при работе аппаратуры в космическом вакууме будет также понижаться и давление в полости под такими экранами, и в некоторый момент оно может достичь уровня 1 – 100 Па, соответствующего минимуму кривой Пашена. Если в этот момент в составе бортовой аппаратуры имеются включенные высоковольтные межэлектродные промежутки, то в них могут возникать пробои и разряды, опасные для работы всей аппаратуры в целом». [9], [10]
Проще говоря, держать электронику открытой и не герметичной в вакууме нельзя. В противном случае, такая аппаратура в аномальных условиях полета в дальнем космосе с предельными отрицательными температурами, обречена.
Меры по защите, которые предлагает М. Д. Нусинов, годятся для Космических аппаратов, летающих в пределах 1а. е. от Солнца.
Для космического аппарата в далеком космосе, где нет такого количества тепла и царствуют низкие температуры, требуется система подогрева, система сохранения горючего в жидком состоянии. Без системы подогрева и теплоизоляции, такая конструкция просто «замерзнет», замерзнет горючее, замерзнет окислитель и любая смазка.
О воздействии сильного магнитного поля на электронику известно давно, воздействие магнитного поля нежелательно на бытовую аппаратуру: «Сильное магнитное поле может повредить электронное оборудование и магнитные носители информации. Постоянный контакт электроники с магнитным изделием приводит к необратимым поломкам. Не держите магнитные изделия вблизи электронного оборудования, компьютерных дисков, кредитных карт, видеолент, и других магнитных СМИ». [1 1]
Более мощное магнитное поле, магнитное воздействие на обычную электропроводку приводит совсем к необычным последствиям: «Оказалось, что большой интерес представляет изучение изменения сопротивления различных металлов в сильных магнитных полях; в некоторых случаях возрастание сопротивления составляло от 20 до 30 процентов, в то время как в обычных полях возрастание не превышало долей процента. Более того, мы обнаружили, что в сильных полях наблюдается линейный закон возрастания сопротивления с возрастанием поля, в то время как в обычных полях возрастание сопротивления пропорционально квадрату поля. Мы измерили также магнитную восприимчивость различных металлов в сильных полях. Для этой цели были разработаны и сконструированы специальные весы с собственной частотой около 2000—3000 колебаний в секунду. Так как в наших опытах магнитные силы были примерно в 100 раз больше, чем обычно, то весы были достаточно чувствительны, чтобы измерять восприимчивость большинства веществ.
Другим направлением исследований явилось изучение магнитострикции. В обычных полях это явление известно лишь для ферримагнитных веществ, но в сильных полях мы обнаружили, что оно достаточно заметно в различных других веществах, таких как висмут, олово и графит, которые имеют кристаллическую структуру низкой симметрии. Кристаллы висмута в сильных магнитных полях растягиваются в направлении тригональной оси и сжимаются в направлениях, перпендикулярных к ней». [12]
Другими словами, магнитное, мощное поле Юпитера могло легко привести к возрастанию сопротивления в электронном оборудовании, с последующей ее поломкой.
О влиянии радиации, в данном случае радиации Радиационных Поясов Юпитера на электронное оборудование: « Действие радиации на конструкционные материалы изделий электронной техники
В настоящее время установлено [26—36], что фундаментальные параметры реальных кристаллов (электро- и теплопроводность, механические, оптические и магнитные свойства, коэффициенты диффузии и др.) связаны с точечными дефектами. Следовательно, эти дефекты (и их вторичные образования) будут определять комплекс электрических параметров тех элементов электронной техники, основой которых является кристаллическая структура.
В результате воздействия ядерных излучений во всех твердых телах независимо от типа структуры могут происходить смещения атомов с образованием вакантных узлов и внедренных атомов. По мере накопления этих дефектов, когда их количество становится сравнимым с исходным количеством, присущим этому материалу или изделию, электрофизические свойства начинают существенно «вменяться.
Действие радиации на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы.
В настоящее время имеется значительное количество работ, посвященных исследованию механизмов деградации биполярных транзисторов при воздействии проникающего излучения. Часть из них широко обобщена, например, в монографиях В. С. Вавилова, Н. А. Ухина и Ф. Ларина
Экспериментально доказано, что при облучении большинство параметров биполярных транзисторов изменяется. Однако среди них можно выделить основной – статический коэффициент передачи тока, уменьшение которого при облучении ограничивает радиационную стойкость многих классов схем на транзисторах.
В общем случае изменение этого параметра обусловлено изменением как объемных, так и. поверхностных свойств полупроводников. Как показано выше, излучения, теряющие основную часть своей энергии в процессе упругого рассеяния, создают, главным образом, радиационные дефекты в объеме полупроводника, что приводит к изменению времени жизни, концентрации и подвижности носителей заряда. Излучения, которые при прохождении через вещество теряют свою энергию за счет неупругого рассеяния, ионизируют газ в корпусе прибора, генерируют и возбуждают свободные носители заряда, что может привести к изменению поверхностных свойств полупроводников вследствие захвата генерируемых носителей поверхностными уровнями или осаждения заряженных ионов, на поверхность кристалла». [13]
Действие радиации на пьезокварцевые материалы и изделия в условиях РПЮ тоже должны были привести к катастрофическим последствиям: «Пьезокварцевые изделия являются наиболее ответственными функциональными элементами радиоэлектронной аппаратуры. Благодаря удачному сочетанию механических, электрических и оптических свойств кристаллический кварц занял исключительное положение в науке и технике (кварцевые высокостабильные генераторы, электрические фильтры, ультразвуковые устройства). Кварц является соединением атомов кремния с атомами кислорода. Хотя окись кремния – широко распространенное на земле соединение, однако прозрачные кристаллы кварца, пригодные для использования в электронной промышленности, встречаются довольно редко». [14]
На этом проблемы полета в далеком космосе сквозь радиационные пояса планет гигантов не заканчиваются: «Радиация тем опаснее для электроники, чем та миниатюрнее. Автор Антонина Кузьмина.
Радиация может стать более серьёзной проблемой для современной микроэлектроники, чем считалось. Если быть совершенно точным, полагают исследователи из Университета Вандербильта (США), по крайней мере, в десять раз более серьёзной. Учёные, использовавшие метод когерентной акустической фононной спектроскопии для анализа воздействия ионизирующей радиации на полупроводниковую электронику, выявили, что по мере миниатюризации уязвимость транзисторов растёт вплоть до того, что отдельное устройство может быть выведено из строя единственным ионом». [14]
На поверхности Юпитера имеются источники микроволнового излучения: «Наблюдение излучения Юпитера в микроволновом диапазоне привело к следующему удивительному открытию: в 1958 г. Слонейкер 6 · 7 обнаружил нетепловое излучение Юпитера на волне 10 см». [15]