home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Multimedia Mania / abacus-multimedia-mania.iso / dp / 0115 / 01156.txt < prev    next >
Text File  |  1993-07-27  |  27KB  |  470 lines

  1. $Unique_ID{bob01156}
  2. $Pretitle{}
  3. $Title{Pioneer
  4. Chapter 2: Part 1 - The Pioneer Jupiter/Saturn Mission}
  5. $Subtitle{}
  6. $Author{Fimmel, Richard O.;Allen, James Van;Burgess, Eric}
  7. $Affiliation{Ames Research Center;University Of Iowa;Science Writer}
  8. $Subject{spacecraft
  9. pioneer
  10. jupiter
  11. mission
  12. space
  13. launch
  14. solar
  15. planets
  16. first
  17. saturn
  18. see
  19. pictures
  20. see
  21. figures
  22. }
  23. $Date{1980}
  24. $Log{See Atlas-Centaur*0115601.scf
  25. See Data Systems*0115602.scf
  26. }
  27. Title:       Pioneer
  28. Book:        Pioneer: First To Jupiter, Saturn, And Beyond
  29. Author:      Fimmel, Richard O.;Allen, James Van;Burgess, Eric
  30. Affiliation: Ames Research Center;University Of Iowa;Science Writer
  31. Date:        1980
  32.  
  33. Chapter 2: Part 1 - The Pioneer Jupiter/Saturn Mission
  34.  
  35.      The Pioneer program began in 1957 when the Advanced Research Projects
  36. Agency authorized the launching of small unmanned spacecraft toward the Moon.
  37. In March 1958, Secretary of Defense McElroy announced that the United States
  38. Air Force would launch three such probes in an attempt to place a scientific
  39. payload in the vicinity of the Moon.  The first successful Pioneer, launched
  40. 0342 EST October 11, 1958, traveled 117,100 km (72,765 miles) from Earth and
  41. returned scientific data for 48 hr.  A magnetometer on board yielded evidence
  42. of complex geomagnetic effects thousands of kilometers from Earth.  Another
  43. Pioneer, launched December 6, 1958, confirmed the existence of two Van Allen
  44. belts of trapped energetic particles.  The first spin-scan image of any
  45. planet, in this case Earth, was obtained by one of these early Pioneers.
  46.  
  47.      In May 1960, about a year after the National Aeronautics and Space
  48. Administration was formed, an informal study of solar probes was started at
  49. NASA's Ames Research Center.  This study, led by Charles F. Hall, was to
  50. demonstrate the Center's potential for managing a space project.  From this
  51. study, a new concept was presented a small, siple, long-lived spacecraft to
  52. explore the interplanetary medium inside Earth's orbit.  Smith J. DeFrance,
  53. then Center Director, was enthusiastic about this new space work for the
  54. Center.  In September 1960, he organized a formal team; in 1961 and 1962,
  55. Charles Hall and others, including scientists, tried to stimulate interest in
  56. the concept at NASA Headquarters.
  57.  
  58.      As a result of several presentations made to NASA Headquarters, Edgar M.
  59. Cortright, then Deputy Director of the Office of Space Science, invited Hall
  60. and his team to become involved in an interplanetary Pioneer spacecraft.
  61. Space Technology Laboratories, which had been involved in the first Pioneer
  62. spacecraft for the Air Force, was chosen to determine the feasibility of the
  63. spin-stabilized spacecraft concept they had evolved for the Interplanetary
  64. Pioneer mission; a project approval document was issued in June 1962.  Space
  65. Technology Laboratories was selected over other competitors to build the
  66. spacecraft.  The Pioneer project moved rapidly ahead for a first launch.
  67.  
  68.      Pioneers 6 through 9, launched by Thor-Deltas in 1965 through 1968,
  69. explored interplanetary spac in a band extending several million kilometers
  70. inside and outside Earth's orbit.  Measurements made by these spacecraft
  71. greatly increased our knowledge of the interplanetary medium and the effects
  72. of solar activity upon the Earth.  New information was gathered about the
  73. solar wind, solar cosmic rays, the structure of the Sun's plasma and magnetic
  74. fields, the physics of particles in space, and the nature of solar flares.
  75. These spacecraft continued to operate in space for many years.  Several of the
  76. scientists involved with the Interplanetary Pioneers had been associated with
  77. the first Pioneers and continued with later Pioneer spacecraft missions to the
  78. outer planets, thereby devoting a major part of their professional lives to
  79. this program.
  80.  
  81.      During the development of the Interplanetary Pioneers, an important
  82. series of meetings was held as part of the activities of NASA's Lunar and
  83. Planetary Missions Board.  In 1967, an Outer Planets Panel associated with
  84. this Board and chaired by James Van Allen of the University of Iowa
  85. recommended that plans should be made for low-cost exploratory missions to the
  86. outer planets because such missions would make significant contributions to
  87. space science.
  88.  
  89.      In June 1968, the Space Science Board of the National Academy of Sciences
  90. stated that Jupiter was probably the most interesting planet from a physical
  91. point of view and that it was at that time technically feasible to send space
  92. probes to that planet.  The Board recommended that "Jupiter missions be given
  93. high priority, and that two exploratory probes in the Pioneer class be
  94. launched in 1972 or 1973."
  95.  
  96.      In June 1969, in a further report, the Lunar and Planetary Missions Board
  97. emphasized the importance of obtaining more information about the outer giant
  98. planets and recommended that a long-term plan be developed to explore the
  99. outer Solar System.  This report endorsed the earlier Space Science Board
  100. studies.
  101.  
  102.      In previous years, a number of proposals and scientific papers had been
  103. presented about exploration of the outer planets, including missions to
  104. several planets by one spacecraft using gravity assist from some of the
  105. planets.  Several NASA centers and private companies had completed studies
  106. showing that the gravity field of Jupiter combined with the orbital motion of
  107. the planet could accelerate spacecraft to speeds that would enable them to
  108. complete missions to more distant planets in reasonable times and with useful
  109. scientific payloads.
  110.  
  111.      In March 1967, for example, in a paper presented at the Fifth Goddard
  112. Memorial Symposium in Washington, D.C., several types of outer Solar System
  113. probes were discussed which could explore interplanetary space beyond the
  114. orbit of Mars, the solar wind and its interaction with deep space, and the
  115. Jovian environment.  A Jupiter probe of this type would be accelerated
  116. sufficiently by the large planet to allow the spacecraft to escape completely
  117. from our Solar System into interstellar space.  Such a mission would provide
  118. an opportunity to investigate how far the influence of the solar wind extends
  119. into the outer limits of our Solar System.
  120.  
  121.      About this time, at the Goddard Space Center, a Galactic Jupiter Probe
  122. was studied as a means to explore solar, interplanetary, and galactic
  123. phenomena to as great a distance from our Sun as possible.  Every 13 months,
  124. for a few weeks, the relative positions of Earth and Jupiter permit a
  125. spacecraft to be launched into a Jupiter-bound trajectory with a minimum
  126. launch energy.  Launch energies required for the remainder of the 13 months
  127. are prohibitive.  The study recommended that two spacecraft be launched to
  128. Jupiter in 1972 and 1973 by Atlas-Centaur launch vehicles.  As each spacecraft
  129. passed through Jupiter's gravity field, it would obtain enough additional
  130. energy to carry it high above the ecliptic plane or to great distances from
  131. our Sun, hopefully into the interstellar medium.  The spacecraft were to be
  132. spin-stabilized and would have an Earth-oriented antenna.  Each spacecraft
  133. would receive its power from radioisotope thermoelectric generators.
  134.  
  135.      A mission to Jupiter was officially approved by NASA Headquarters in
  136. February 1969, and the program was assigned to the Planetary Programs Office,
  137. Office of Space Science and Applications, NASA Headquarters, Washington, D.C.
  138. The Pioneer Project Office at Ames Research Center, Moffett Field, California,
  139. was selected to manage the project, and TRW Systems Group, Redondo Beach,
  140. California, was awarded a contract to design and fabricate two identical
  141. Pioneer spacecraft for the mission.  In a scientific paper delivered to the
  142. American Astronautical Society's June 1969 meeting in Denver, Colorado, Howard
  143. F. Mathews and Charles F. Hall described the first mission to the outer
  144. planets as "an exciting era of exploration of the outer planets."  The initial
  145. mission plan was to reach Jupiter.  The mission was later extended when it
  146. became apparent that, without any change to its design, one of the spacecraft
  147. could reach Saturn.
  148.  
  149.      From a consideration of the time needed to build the spacecraft, to
  150. select its scientific experiments, and to build instruments to perform these
  151. experiments, the first feasible launch opportunity for the mission appeared to
  152. be during late February through early March of 1972.  The first spacecraft,
  153. Pioneer F, was scheduled to meet this launch opportunity.  The second
  154. spacecraft, Pioneer G, was to be launched approximately 13 months later,
  155. during the 1973 opportunity.  Before launch, all NASA spacecraft are given
  156. letter designations that are later changed to number designations after a
  157. successful launch - Pioneer F became Pioneer 10 and Pioneer G became Pioneer
  158. 11.  The two spacecraft are hereafter referred to by their number
  159. designations.
  160.  
  161. Planning
  162.  
  163.      Planning for the Pioneer mission to Jupiter and Saturn required a close
  164. involvement between NASA and industry.  The Pioneer Program was managed at
  165. NASA Headquarters, first by Glenn A. Reiff and then by F. D. Kochendorfer.
  166.  
  167.      At Ames Research Center, Charles F. Hall became Manager of the Pioneer
  168. Project.  After the Pioneer 11 encounter with Saturn, Richard O. Fimmel became
  169. Project Manager.  The experiments carried by the spacecraft were the
  170. responsibility of Joseph E. Lepetich, and the spacecraft system was the
  171. responsibility of Ralph W. Holtzclaw.  The original Flight Operations Manager
  172. was Robert R. Nunamaker, then later Norman J. Martin.  For the journey of
  173. Pioneer 11 from Jupiter to Saturn and for the encounter with Saturn, Robert P.
  174. Hogan was Flight Director.  For the mission beyond Saturn, Robert W. Jackson
  175. was Flight Director and Dr. John H. Wolfe was Project Scientist; after Saturn
  176. encounter, Palmer Dyal became Project Scientist.  Other members of the team
  177. were: Robert U. Hofstetter, Launch Vehicle and Trajectory Analysis
  178. Coordinator; Richard O. Fimmel, Science Chief; Gilbert A. Schroeder,
  179. Spacecraft Chief, and John W. Dyer, Chief, Mission Analysis.
  180.  
  181.      The Jet Propulsion Laboratory of the California Institute of Technology,
  182. Pasadena, California, provided tracking and data system support with
  183. originally Alfred J. Siegmeth as the first Pioneer Tracking and Data Systems
  184. Manager and later Richard B. Miller.  Goddard Space Flight Center, Greenbelt,
  185. Maryland, provided worldwide communications to the various stations of the
  186. Deep Space Network.
  187.  
  188.      Lewis Research Center, Cleveland, Ohio, was responsible for the launch
  189. vehicle system, under the management of D. J. Shramo.  John F. Kennedy Space
  190. Center, Florida, was responsible for launch operations, under J. W. Johnson.
  191.  
  192.      At TRW Systems Group, Bernard J. O'Brien was Manager of the Pioneer
  193. Project, and William T. Dixon, the Systems Engineer.  At the Atomic Energy
  194. Commission (now part of the Department of Energy, where Harold Jaffe manages
  195. the Isotope Flight Systems Office), B. Rock was Project Engineer for the
  196. SNAP-19 radioisotope thermoelectric generators built by Teledyne Isotopes.
  197. Bendix Field Engineering Corporation, under the management of Walter L.
  198. Natzic, then Thomas S. Goves, and later Patrick J. Barclay, supported the
  199. mission operations system.  The responsibilities of the various individuals
  200. continue into the mission beyond Saturn until communications with the
  201. spacecraft stop as they move toward the outer fringes of the Solar System.
  202.  
  203. Mission Objectives
  204.  
  205.      Initially, the objectives of the Pioneer mission to the giant planets, as
  206. defined by NASA, were:
  207.  
  208.      To explore the interplanetary medium beyond the orbit of Mars.
  209.  
  210.      To investigate the nature of the asteroid belt from a scientific
  211. standpoint and to assess the belt's possible hazards to missions to the outer
  212. planets.
  213.  
  214.      To explore the environment of Jupiter.
  215.  
  216.      When the potential of the spacecraft to explore beyond Jupiter became
  217. clear, the objectives were extended:
  218.  
  219.      If the firt spacecraft to fly by Jupiter attained its scientific
  220. objectives, the second would be targeted to fly by Jupiter in such a way
  221. that the spacecraft would enter a trajectory that would enable it to
  222. reach Saturn.
  223.  
  224.      The second spacecraft would then explore the Saturnian environment.
  225.  
  226.      Ames Research Center was chosen for the mission because of its experience
  227. with earlier spin-stabilized spacecraft that are still exploring our inner
  228. Solar System.
  229.  
  230.      The new Pioneer was required to utilize proven spacecraft modules of
  231. Pioneers 6 through 9 - it had to be a small, lightweight, magnetically clean,
  232. interplanetary spacecraft.  To propel the 250-kg (550-lb) spacecraft to the
  233. tremendously high velocity needed to enter a transfer trajectory to Jupiter,
  234. the Atlas-Centaur launch vehicle was equipped with an additional
  235. solid-propellant stage.
  236.  
  237.      A series of planning meetings was held in the late 1960's.  By early
  238. 1970, all scientific experiments had been selected:
  239.  
  240.      Magnetic fields and plasma in interplanetary space and planetary magnetic
  241. fields and trapped radiation in the magnetospheres of the planets were to be
  242. measured.
  243.  
  244.      Polarimetric measurements and images of Jupiter, possibly Saturn, and of
  245. several satellites were to be taken.
  246.  
  247.      Compositions of charged particle beams in space were to be determined.
  248.  
  249.      Cosmic rays were to be recorded.
  250.  
  251.      Planets were to be observed at ultraviolet and infrared wavelengths.
  252.  
  253.      Asteroids and meteoroids were to be detected and the distribution of
  254. meteoric dust observed.
  255.  
  256.      The intensity and distribution of the zodiacal light were to be observed.
  257.  
  258.      The radio communication signal was to be used to probe the planetary
  259. atmospheres during occultation.
  260.  
  261.      The radio communications signal would be used to learn about the
  262. planetary masses from analysis of Doppler residuals.
  263.  
  264.      Principal investigators were selected for all experiments, and contracts
  265. were awarded to build the instruments and conduct these experiments.
  266. (Experiments are more fully described in chapter 4.)
  267.  
  268. Mission Overview
  269.  
  270.      The two spacecraft for this mission were identical.  Pioneer 10, the
  271. first, blazed the trail.  If the asteroid belt or the Jovian magnetosphere had
  272. proved hazardous to Pioneer 10, Pioneer 11 would have been the backup
  273. spacecraft.  Initially, Pioneer 11 was launched and targeted to follow the
  274. path of Pioneer 10.  However, the capability existed and it was therefore
  275. planned that Pioneer 11 be retargeted as necessary on its way to Jupiter,
  276. based on the results from Pioneer 10's encounter with Jupiter.  Pioneer 11 was
  277. retargeted to encounter Jupiter in a way that provided it with the capability
  278. of reaching Saturn.
  279.  
  280.      The launch vehicle boosted each spacecraft in direct ascent, that is,
  281. with no parking orbit, to begin the flight to Jupiter at about 51,500 km/hr
  282. (32,000 mph).  A trip of just under 600 days was the shortest time to Jupiter
  283. within the capabilities of the launch vehicle, and a trip of 748 days was the
  284. longest.
  285.  
  286. [See Atlas-Centaur: Missions to the giant planets required that the spacecraft
  287. reach the highest launch velocity yet achieved by any man-made object, over
  288. 51,500 km/hr (32,000 mph). An Atlas-Centaur launch vehicle was used, equipped
  289. with a third upper stage.]
  290.  
  291.      Several in-flight maneuvers were to be made during the Pioneer 10 mission
  292. to target the spacecraft so that it would arrive at Jupiter at a time and
  293. position best suited to observe the planet and several of its large
  294. satellites.  For Pioneer 11, the in-flight maneuvers were planned to preserve
  295. the option of continuing the mission to Saturn.
  296.  
  297.      Pioneers 10 and 11 were designed to be compatible with the launch
  298. vehicle, and their communications systems were designed to be compatible with
  299. the Deep Space Network.  Each Pioneer spacecraft had to provide a thermally
  300. controlled environment for its scientific instruments.  The spacecraft were
  301. also designed to operate reliably in space for many years.  Each carried a
  302. data system to sample the scientific instruments and to transmit scientific
  303. and engineering information to Earth about the "health" of the spacecraft and
  304. its instruments.  The spacecraft also had to be capable of being commanded
  305. from Earth to perform their missions and to change the operating modes of
  306. onboard equipment.
  307.  
  308. [See Data Systems: Each spacecraft, spin-stabilized in flight, carried various
  309. scientific instruments and a large dish-shaped antenna that would allow
  310. communications over great distances.]
  311.  
  312.      Each Pioneer's curved path to Jupiter was about 1000 million kilometers
  313. (620 million miles) long, covering about 1600 azimuthally around the Sun as
  314. the spacecraft traveled between the orbits of Earth and Jupiter.  During each
  315. Pioneer's flight to Jupiter, Earth traveled almost twice around the Sun, while
  316. Jupiter moved only about 1/6 of its solar orbit.
  317.  
  318.      There were options available in selecting the path to Jupiter.  Certain
  319. arrival dates were unsuitable because the sensors on the spacecraft would have
  320. been unable to perform the desired scientific experiments.  Other arrival
  321. dates were unsuitable because they would have clashed with the arrival of
  322. another spacecraft, Mariner 10, at Venus or Mercury and would have caused
  323. conflict in the use of the large 64-m (210-ft) antennas of the Deep Space
  324. Network.
  325.  
  326.      Pioneer 10 could have been launched from February 25 to March 20, 1972,
  327. to arrive at Jupiter some time between mid-October 1973 and late July 1974.
  328. The arrival of Pioneer had to be timed so that Jupiter and the spacecraft
  329. would not appear too close to the Sun as observed from Earth.  About 300-325
  330. days and 700-725 days after launch, the motions of Earth and the spacecraft
  331. put them on opposite sides of the Sun.  Thus it was impractical for Pioneer 10
  332. to arrive at Jupiter more than 700 days after launch.  During the earlier
  333. passage of the spacecraft behind the Sun, just over 300 days after launch
  334. while the spacecraft was en route to Jupiter, communications with the
  335. spacecraft were interrupted, but not at a critical period of the mission.
  336. Similar options applied to Pioneer 11 for its launching 1 year later.
  337.  
  338.      There were critical targeting options at Jupiter:  how close should the
  339. spacecraft be allowed to approach the planet, how much should the trajectory
  340. be inclined to Jupiter's equatorial plane, and at what point should the
  341. closest approach be relative to Jupiter's equatorial plane?
  342.  
  343.      An early decision was made that the encounter trajectory of Pioneer 10
  344. should be one to provide the maximum information about the radiation
  345. environment of Jupiter to the smallest feasible radial distance, even if, by
  346. the spacecraft following such a trajectory, its systems were damaged by
  347. radiation and the mission ended at Jupiter.  Hence, images of Jupiter could
  348. only be assured before closest approach.  An approach trajectory was selected
  349. so as to view a well illuminated planet before encounter and a partially
  350. illuminated crescent planet after the encounter.  At first it seemed desirable
  351. that occultation of the spacecraft by Jupiter should be avoided, but an
  352. occultation was selected because the information it could provide about the
  353. Jovian atmosphere could not be obtained any other way.
  354.  
  355.      Because Jupiter has radiation belts trapped within its magnetic field,
  356. scientists wanted to know how close a spacecraft could safely approach Jupiter
  357. to take advantage of the gravity slingshot effect without damage to the
  358. spacecraft's electronic and optical equipment.  Obtaining an answer to this
  359. question was one of the primary objectives of the first mission to Jupiter.
  360. In July 1971, scientists at a workshop held at the Jet Propulsion Laboratory
  361. defined the Jovian environment in terms of the best available information.
  362. With slight modifications, this environment was accepted as the design
  363. environment for the Pioneer spacecraft and its scientific instruments.  No one
  364. could be sure that this environment, although based on the very best
  365. observations from Earth, was the actual environment of Jupiter - it was a task
  366. of the Pioneer mission to determine the true Jovian environment.  The
  367. environment of Saturn was considered less hazardous than Jupiter's, at least
  368. from the standpoint of radiation damage.
  369.  
  370.      A tradeoff for the Pioneer mission was that, although a closer approach
  371. to Jupiter would increase the intensity of radiation encountered, the
  372. spacecraft would fly by Jupiter more quickly and would therefore be exposed to
  373. radiation for less time.  These two factors, which determine the integrated or
  374. total radiation dosage, were carefully considered before the final flyby path
  375. was selected.
  376.  
  377.      Generally, the mission was designed so that Pioneer 10 would fly by
  378. Jupiter at three times the radius of the planet (referred to as 3RJ), that is,
  379. twice the Jovian radius above the cloudtops.  Although it was possible to
  380. target Pioneer 10 at a closer approach, this trajectory was selected because,
  381. from available information, the spacecraft might have been seriously damaged
  382. by radiation had it been sent closer to the planet.  When the mission was
  383. being planned, the ephemeris of Jupiter was uncertain - to about 2000 km (1250
  384. miles) - but, navigationally, the spacecraft could have been sent to within
  385. 3/8 Jupiter radii above the cloud-tops.  Navigation to Jupiter is simplified
  386. somewhat because the intense gravitational pull of the planet provides a
  387. focusing effect.  Such gravity focusing would reduce an aiming error of 1600
  388. km 32 (1000 miles) to an encounter error of 480 km (300 miles).
  389.  
  390.      After the approach was chosen the electronic equipment and science
  391. sensors were designed to survive the level of radiation expected while Pioneer
  392. 10 passed through the radiation belts.
  393.  
  394.      The amount of propellant carried on Pioneer 10 permitted the time of
  395. arrival at Jupiter to be changed by several days, thereby allowing mission
  396. planners to direct the spacecraft to fly close enough to a Jovian satellite to
  397. obtain a spin-scan image of it or to be occulted by a satellite.
  398.  
  399. Hazards of the Mission
  400.  
  401.      In 1800, Johann Elert Bode called a meeting of astronomers at the
  402. Schroter Observatory in Lilienthal, Germany.  He asked them to search for a
  403. planet believed to be orbiting between Mars and Jupiter.  On January 1, 1801,
  404. Giuseppe Piazzi, director of the Observatory of Palermo, Italy, discovered a
  405. small planetary object, 1022 km (635 miles) in diameter, which he named Ceres.
  406. But soon after it was discovered, Ceres, moving along its orbit, was lost in
  407. the glare of the Sun.
  408.  
  409.      The great mathematician, Friedrich Gauss, developed a theory for
  410. determining the orbits of planetary bodies based on a minimum number of
  411. observations.  He calculated the orbit of Ceres and showed where it would
  412. emerge from the solar glare.  While observing Ceres again in 1802, Heinrich
  413. Olbers discovered a second planetary body smaller than Ceres, measuring only
  414. 560 km (348 miles) across, which he named Pallas.  Other surprising
  415. discoveries were made by Karl Ludwig Harding in 1804, Juno, 226 km (141 miles)
  416. in diameter; and by Olbers in 1807, Vesta, 504 km (313 miles) in diameter -
  417. the brightest of these minor planets.  These small planetary bodies, called
  418. "asteroids" by William Herschel, were regarded as fragments of a trans-Martian
  419. planet.
  420.  
  421.      At least 8 other asteroids larger than Juno are known today, but they
  422. were not discovered until almost 50 years after the discovery of the first
  423. four.  The year 1845 marked the beginning of discoveries of great numbers of
  424. minor planets - today 40,000 to 100,000 such bodies are postulated.  Many have
  425. been discovered photographically.  Most are found between the orbits of Mars
  426. and Jupiter, while others stray closer to or farther from the Sun in more
  427. elliptical orbits.  Several have approached Earth; one at least approaches the
  428. orbit of Mercury and another, that of Saturn.
  429.  
  430.      The orbits of the larger asteroids have been cataloged, but many of the
  431. asteroids move in unknown orbits.  Although the risk of a spacecraft colliding
  432. with a charted asteroid was negligible, there was no way to estimate how many
  433. particles the size of a grain of sand might be present in the asteroid belt to
  434. collide with the spacecraft and seriously damage it.
  435.  
  436.      At the beginning of the Pioneer program, scientists did not know whether
  437. the first Pioneer would survive passage through the asteroid belt on its way
  438. to Jupiter.  But before other missions to the outer planets could be
  439. considered, at least one spacecraft had to penetrate this region and survive
  440. the passage.  Another problem had to be faced by the Pioneer mission planners:
  441. how to supply electrical power to the spacecraft at such great distances from
  442. the Sun.  Solar cells were considered during early planning of the mission
  443. because radioisotope power generators had not then been tested over the long
  444. lifetimes required for such a mission and the radiation from them would have a
  445. mildly deleterious effect on certain scientific instruments.  However, since
  446. sunlight at Jupiter carries only 1/27 the energy it does at Earth, very large
  447. arrays of solar cells would be required.  Also, damage to solar cells by the
  448. Jovian radiation belts could be serious.  Therefore, radioisotope
  449. thermoelectric generators were judged to be a better engineering choice and
  450. were adopted for the Pioneer spacecraft.
  451.  
  452.      Because of the tremendous speed required to carry the spacecraft from
  453. Earth to Jupiter, the payload weight was severely restricted - complicated
  454. onboard computing systems would be much too heavy.  The Pioneer spacecraft had
  455. to be virtually "flown from the ground," despite the long delays in
  456. communicating over the vast distances to Jupiter, Saturn, and beyond.
  457.  
  458.      The long time span of the mission and the weight limitations imposed on
  459. the spacecraft also required that all spacecraft components be reliable to an
  460. unprecedented degree.  Such a level of reliability was achieved by making the
  461. spacecraft as simple as possible, leaving as much as possible of the
  462. complexity on the ground.  Such vital items as transmitters and receivers were
  463. duplicated, and only systems and components that had been flight-proven on
  464. other spacecraft were used.  Electronic components were "burned in" before
  465. they were assembled on the spacecraft so that components likely to fail were
  466. eliminated before the flight.  The success of the mission depended heavily on
  467. an advanced command, control, and communications system to link Earth-based
  468. computers and human controllers to the spacecraft.
  469.  
  470.