بايونير 4

بايونير 4 مركبة فضائية أمريكية غير مأهولة، تعمل بنظام تثبيت الدوران ، أُطلقت ضمن برنامج بايونير في مسار تحليق حول القمر ، ثم إلى مدار شمسي مركزي، لتكون بذلك أول مسبار أمريكي يفلت من جاذبية الأرض. أُطلقت في 3 مارس 1959، وحملت حمولة مشابهة لحمولة بايونير 3 : تجربة لدراسة بيئة الإشعاع القمري باستخدام كاشف أنبوب جايجر-مولر، وتجربة أخرى للتصوير الفوتوغرافي القمري. ^{[ 3 ]} مرت المركبة على مسافة 58,983 كيلومترًا (36,650 ميلًا) من سطح القمر. مع ذلك، لم تقترب بايونير 4 بما يكفي لتفعيل مستشعرها الكهروضوئي . كانت المركبة لا تزال في مدار شمسي حتى عام 1969. ^{[ 2 ]} كانت بايونير 4 المسبار القمري الوحيد الناجح الذي أطلقته الولايات المتحدة من بين 12 محاولة بين عامي 1958 و1963؛ وفي عام 1964 فقط، تفوقت عليها رينجر 7 بتحقيقها جميع أهداف مهمتها.  

بعد أن قام المسبار السوفيتي لونا 1 بأول تحليق ناجح حول القمر في 3 يناير 1959، كان الضغط الذي شعرت به الولايات المتحدة لتحقيق النجاح في مهمة قمرية هائلاً، خاصة وأن إخفاقات المهمات الأمريكية كانت علنية تمامًا بينما تم إبقاء الإخفاقات السوفيتية سرًا.

كان بايونير 4 مسبارًا مخروطي الشكل،  ارتفاعه 51 سم وقطره 23  سم عند قاعدته. يتكون المخروط من غلاف رقيق من الألياف الزجاجية مطلي بطبقة ذهبية لجعله موصلًا للكهرباء، ومُزين بخطوط بيضاء للحفاظ على درجة الحرارة بين 10 و50  درجة مئوية. في قمة المخروط، يوجد مسبار صغير يعمل كهوائي عند اندماجه مع المخروط نفسه. في قاعدة المخروط، توجد حلقة من بطاريات الزئبق لتوفير الطاقة. يبرز من مركز الحلقة مستشعر كهروضوئي . صُمم المستشعر بخليتين ضوئيتين تُفعّلان بضوء القمر عندما يكون المسبار على بُعد حوالي 30,000  كم من القمر. في مركز المخروط، يوجد أنبوب لتزويد الجهد الكهربائي وأنبوبان من نوع جايجر-مولر . لم يكن نظام مايكرولوك التابع للمختبر، والمستخدم للتواصل مع أقمار إكسبلورر السابقة، يتمتع بمدى كافٍ لتنفيذ هذه المهمة. لذا، صُمم نظام راديو جديد يُسمى TRAC(E) للتتبع والاتصالات (خارج الأرض) . كان TRAC(E) جزءًا لا يتجزأ من مُجمع غولدستون للاتصالات الفضائية العميقة . ^{[ 4 ]}  يُرسل جهاز إرسال بكتلة 0.5 كجم إشارة مُعدلة الطور بقدرة 0.1 واط بتردد 960.05  ميجاهرتز. بلغت قدرة الموجة الحاملة المُعدلة 0.08 واط، وإجمالي القدرة الإشعاعية الفعالة 0.18 واط. تتكون آلية إبطاء الدوران من وزنين، كل منهما 7 جرامات، يُلفان في نهاية  سلكين بطول 150 سم عند تشغيلهما بواسطة مؤقت هيدروليكي بعد 10 ساعات من الإطلاق. صُممت الأثقال لإبطاء دوران المركبة الفضائية من 400 دورة في الدقيقة إلى 6 دورات في الدقيقة، ثم تُحرر الأثقال والأسلاك. خضعت المركبة بايونير 4 لبعض التعديلات الطفيفة مقارنةً بسابقتها، وتحديدًا إضافة درع رصاصي حول أنابيب جايجر، وتعديلات على نظام القياس عن بُعد لتحسين موثوقيته وقوة إشارته. كان رقم التسلسل للمسبار هو 4، بينما تم استدعاء المسبار رقم 3 من الإطلاق بسبب مشاكل فنية.

أُطلق صاروخ بايونير 4 بواسطة مركبة الإطلاق جونو 2 ، التي أطلقت أيضًا بايونير 3. كانت جونو 2 تُشبه إلى حد كبير مركبة جونو 1 ( المبنية على جوبيتر-سي ) التي أطلقت إكسبلورر 1. كانت مرحلتها الأولى عبارة عن صاروخ جوبيتر متوسط ​​المدى باليستي مُطوَّل بطول 19.51 مترًا ، والذي استخدمه الجيش الأمريكي . وُضع فوق قسم الدفع في جوبيتر حجرة توجيه وتحكم تدعم حوضًا دوارًا يحتوي على مراحل الصاروخ 2 و3 و4. رُكِّب بايونير 4 فوق المرحلة 4. ^{[ 5 ]}

في تمام الساعة 05:10:56 بتوقيت غرينتش من ليلة 3 مارس 1959، انطلق مسبار بايونير 4 من منصة الإطلاق LC-5 في كيب كانافيرال . هذه المرة، عمل الصاروخ المعزز بكفاءة عالية، مما مكّن بايونير 4 من تحقيق هدفه الأساسي (مسار بين الأرض والقمر)، وإرسال بيانات الإشعاع، وتوفير تجربة تتبع قيّمة. مع ذلك، كان احتراق المرحلة الثانية لفترة أطول قليلاً من المدة المحددة كافياً لإحداث أخطاء طفيفة في المسار والسرعة، بحيث مرّ المسبار على مسافة 58,983  كيلومترًا من سطح القمر (7.2 درجة شرقًا، 5.7 درجة جنوبًا) في 4 مارس 1959 الساعة 22:25 بتوقيت غرينتش (5:25  مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة) بسرعة 7230  كيلومترًا في الساعة. لم تكن المسافة قريبة بما يكفي لتشغيل المستشعر الكهروضوئي. كان هذا الجهاز قيد الاختبار لاستخدامه في المسابير المستقبلية لتفعيل كاميرا فيلم أو كاميرا فيديو. استمر المسبار في إرسال بيانات الإشعاع لمدة 82.5 ساعة، لمسافة 658,000 كيلومتر (409,000 ميل) ، ^{[ 6 ]} ووصل إلى أقرب نقطة له من الشمس في 18 مارس 1959 الساعة 01:00 بتوقيت غرينتش. ودخل الغلاف الأسطواني للمرحلة الرابعة ( طوله 173 سم، وقطره 15 سم، ووزنه 4.65 كجم) في المدار مع المسبار. وقد عمل نظام الاتصالات بكفاءة، وقُدِّر أنه كان من الممكن استقبال الإشارات لمسافة تصل إلى مليون كيلومتر (620,000 ميل) لو توفرت طاقة كافية من البطارية.     

• 
  يتم فحص مسبار بايونير 4 بواسطة (من اليسار إلى اليمين) الدكتور فيرنر فون براون، ومهندس الحمولة جون كاساني، والدكتور جيمس فان ألين.
• 
  بايونير 4
• 
  قطع غيار طائرة بايونير 4
• 
  مهندسون يفحصون محرك بايونير 4، الموجود أعلى محرك المرحلة الرابعة من مركبة جونو 2
• 
  إطلاق بايونير 4
• نشرة إخبارية عالمية حول الإطلاق
• 
  الدكتور فون براون في غرفة التحكم بالإطلاق أثناء إطلاق المركبة الفضائية بايونير 4

• لونا 1 - مهمة مماثلة لبرنامج الفضاء السوفيتي تم إطلاقها في 2 يناير 1959، قبل عدة أسابيع من بايونير 4 .

• ناسا JPL بايونير 3 و 4
• الكتالوج الرئيسي لمركز بيانات أنظمة الفضاء الوطني: المركبة الفضائية بايونير 4