Pioneer 0 (myös Able 1 ja suunnitteluvaiheessa Baker) oli Yhdysvaltain ilmavoimien laukaisema ja Space Technology Laboratoryn (STL, nyk. TWR) valmistama vuonna 1958 laukaistu kuuluotain sekä ihmiskunnan ensimmäinen yritys saada luotain matalan Maan kiertoradan ulkopuolelle. Luotaimen kantoraketti räjähti laukaisussa tuhoten myös luotaimen. Pioneer 0 oli Advanced Research Projects Agencyn Operaatio Monan, Air Force Ballistic Missile Divisionin Project Able-1:n ja Nasan Pioneer-ohjelman ensimmäinen avaruusluotain.
Tausta Avaruuskilpa Neuvostoliiton Sputnik 1:stä tuli lokakuussa 1957 ensimmäinen satelliitti, joka kiersi Maata. Alle kuukautta myöhemmin Yhdysvallat oli laatinut suunnitelman päästä Neuvostoliiton edelle avaruuskilvassa. Suunnitelmana oli saada luotain kiertämään Kuuta kansainvälisen geofysiikan vuoden aikana ja ennen Neuvostoliittoa. Douglas Aircraft Companylla, Convairilla, Glenn L. Martin Companylla, North American Aviationilla, Jet Propulsion Laboratorylla, Yhdysvaltain ilmavoimilla sekä Ramo-Wooldridge Corporationilla (nyk. TRW) oli erilaisia suunnitelmia Yhdysvaltain kuuluotaimelle.
Suunnitelma Ramo-Wooldridge Corporationin ohjustentutkimusyksikön järjestelmäkehitysryhmän jäsen Paul Dergarabedian kirjoitti 1. marraskuuta 1957 yksikön johtajalle Louis Dunnille muistion, jossa hän ehdotti kantorakettia, joka pystyisi kuljettamaan hyötykuormaa Kuuhun. Hänen ehdotuksessaan kantoraketin ensimmäinen vaihe olisi Yhdysvaltain ilmavoimien Thor-IRBM, joka yhdistettäisiin testaamattoman Vanguard-kantoraketin toisen ja kolmannen vaiheen muokattuihin versioihin. vasen|pienoiskuva|Louis Dunn (1908-1979) Yhdysvaltain ilmavoimat otti yhteyttä Ramo-Wooldridge Corporationiin ja kertoi olevansa kiinnostunut Degarabedianin ehdottaman kantoraketin sotilaallisesta käytöstä. Kantoraketista käytettiin nimeä Advanced Re-entry Test Vehicle eli ARTV. Toinen nimi kantoraketille oli Able-0. Air Force Ballistic Missile Divisionin (AFBMD) eversti Charles Therlune ehdotti, että kolme Able-0-kantorakettia varattaisiin Kuuhun laskeutumista varten ja ensimmäinen laukaisu saattaisi tapahtua kesällä 1958.
Ramo-Wooldridge Corporation oli muita yhtiötä edellä, koska muut yhtiöt eivät olleet vielä kehittäneet kantorakettia luotainlentoa varten. Ramo-Wooldridge Corporationin kuuluotain nimettiin Able-1:ksi. Luotain oli suunniteltu laskeutumaan Kuuhun, mutta suunnitelmaa pidettiin liian kunnianhimoisena, joten Able-1 muutettiin kiertolaisluotaimeksi.
Yhdysvaltain presidentti Dwight Eisenhower perusti 7. helmikuuta 1958 Advanced Research Projects Agencyn (ARPA), jonka tehtävänä oli hallinnoida Yhdysvaltain avaruushankkeita. Helmikuun puolivälissä Louis Dunn oli aloittanut Able 1:n rakentamisen valmistelut, vaikka sopimusta luotainlennosta ei ollut vielä tehty. Dunn ilmoitti 14. helmikuuta järjestämässään kokouksessa STL:n (nyk. TRW) rakentavan kuuluotaimen sekä kantoraketin, jotka laukaistaisiin elokuun puolivälissä. Luotainta kutsuttiin silloin nimellä Baker. STL:n ohjelman johtajat esittivät 3. maaliskuuta luotainhankkeensa Yhdysvaltain presidentin tieteellisen neuvontakomitean Purcellin paneelille. Paneeli päätti suositella luotainhaketta ”vain, jos sillä olisi todellista merkitystä ja mieluiten sellaista, jota yleisö voisi ihailla”.
Yhdysvaltain puolustusministeriö tiedotti 27. maaliskuuta 1958 laukaisevansa neljä tai viisi (myöhemmin varmistui, että viisi) kuuluotainta ARPAn valvonnassa myöhemmin samana vuonna osana kansainvälistä geofysiikan vuotta. Projekti oli nimeltään Operaatio Mona. Yhdysvaltain puolustusministeri Neil McElroy ilmoitti, että ARPAn avaruusohjelma edistäisi avaruuslentoteknologiaa ja ”määrittäisi kyvykkyytemme tutkia Kuun lähiavaruutta, hankkia hyödyllistä tietoa Kuusta ja antaa lähikuva Kuusta”. Kolme ensimmäistä luotainta toteuttaisi Yhdysvaltain ilmavoimien Air Force Ballistic Missile Division (AFBMD) ja kaksi myöhempää Yhdysvaltain maavoimien Wernher von Braunin johtama Army Ballistic Missile Agency (ABMA).
AFBMD:n luotainhanke oli nimeltään Project Able-1, ja se koostui Pioneer-luotaimista 0, 1 ja 2. Pioneer 0 oli AFBMD:n ensimmäinen luotain. Sen valmistuksesta vastasi STL.
ARPA oli ohjeistanut AFBMD:lle, että kuuluotaimet tulisi laukaista mahdollisimman pian. Tieteellisesti hyödyllisen tiedon kerääminen ei ollut prioriteetti.
Pioneer 0 -hankkeeseen osallistui yhteensä yli 3 000 henkilöä ja 52 yhtiötä, muun muassa Douglas Aircraft Company, Aerojet-General Corporation, Rocketdyne, Allegany Ballistics Laboratory ja Thiokol Chemical Corporation. Kuutta lukuun ottamatta kaikki yhtiöt sijaitsivat Etelä-Kaliforniassa.
Nimi Pioneer 0 oli alun perin nimetty Able 1:ksi. Yhdysvaltain presidentin Dwight Eisenhowerin 29. heinäkuuta 1958 perustama Nasa otti 1. lokakuuta 1958 virallisesti hallintoonsa kaiken Yhdysvaltain aseettoman avaruustoiminnan, minkä jälkeen järjestö asetti tehtäväkseen nimetä uudelleen Yhdysvaltain satelliitit ja luotaimet. Nasa uudelleennimesi Explorer-satelliitit, ja niiden tiedottaja kutsui satelliitteja ”avaruuden pioneereiksi”. Yhdysvaltain ilmavoimamuseon näyttelyiden pääsuunnittelija Stephen A. Saliga ehdotti Able 1 -kuuluotaimelle nimeä Pioneer ”näyttämään, että Yhdysvallat on avaruuden pioneeri”. Vuoden 1958 lokakuussa laukaistava kuuluotain nimettiin Saligan ehdotuksesta Pioneer 1:ksi, ja sen edeltäjä nimettiin johdonmukaisuuden vuoksi Pioneer 0:ksi.
Valmistus Pioneer 0:n valmisti STL Yhdysvaltain ilmavoimien tutkimuksen ja tuotekehityksen laitoksessa Redondo Beachissa Kaliforniassa. Air Force Ballistic Missile Division oli antanut STL:lle täyden määräysvallan luotaimen sekä kantoraketin suunnitteluun ja kokoamiseen. STL hankki suurimman osan komponenteistaan vapailta markkinoilta sekä Yhdysvaltain virastoilta. Luotaimella oli yksi avaruustoiminnan historian nopeimmista valmistusaikatauluista. Elokuun määräaikaan päästäkseen STL:n luotaimen valmistajan tekivät jopa 120-tuntisia työviikkoja ja nukkuivat laitoksessa kuuden tunnin yöunia.
15. huhtikuuta 1958 luotain painoi 9 kilogrammaa, ja 23. toukokuuta luotain oli saanut lopullisen muotonsa, jolloin luotaimen massa oli 10,2 kg.
Pioneer 0:n päätavoitteena oli osoittaa Yhdysvaltojen kyky kiertää Kuun ympäri luotaimella. Luotaimen alkuperäisessä suunnitelmassa oli pelkästään yksi tutkimuslaite, televisiokamera, jonka tarkoituksena oli kuvata Kuun pintaa ja erityisesti Kuun Maahan näkymätöntä puolta. Neuvostoliiton Luna 3 -luotain saavutti tuon tavoitteen ennen Yhdysvaltoja lokakuussa 1959. Keväällä 1958 Explorer 3 -satelliitti vahvisti Van Allenin vyöhykkeen olemassaolon, joka viittasi siihen, että avaruudessa olisi paljon löydettävää. Pioneer 0:n lentoreitti Kuuhun tarjosi tilaisuuden tutkia avaruuden tuntematonta osaa. Tämän takia tiedeyhteisö pyysi, että siihen asennettaisiin lisää tutkimuslaitteita. Kesäkuun alussa myönnettiin lupa lisätä seitsemän uutta laitetta. Pioneer 0:n laukaisuun oli enää kaksi kuukautta aikaa, ja tutkimuslaitteiden lisäämiseksi luotaimen runkoa oli muunnettava. Kaikkia laitteita ei saatu valmiiksi ennen laukaisua. STL suunnitteli uusien tutkimuslaitteiden painottuvan avaruuden eri kenttien ja hiukkasten tutkimukseen.
Pioneer 0 puhdistettiin elokuussa 1958 eliöistä ultraviolettivalolla. Puhdistus tehtiin siltä varalta, ettei luotain haittaisi tulevia Kuun pinnan tutkimuksia, jos se osuisi Kuun pintaan. Pioneer 0:n valmistukseen osallistui noin 3 000 henkilöä.
Laukaisu
Koelennot ja laukaisun vamistelut pienoiskuva|Pioneer 0:n laukaisu Able 1 -kantoraketilla|420x420px
Kantoraketin ensimmäinen vaihe koelennettiin 24. huhtikuuta ja 11. lokakuuta 1958. Molemmilla kerroilla lento päättyi epäonnistumiseen johtuen kantoraketin MB-3-rakettimoottorin turbopumpun vioittumisesta.
Kantoraketti tankattiin iltapäivällä 16. elokuuta 1958, ja viimeiset kantoraketin kokeet aloitettiin kello 0.30 UTC (19.30 paikallista aikaa). Laukaisupäivän laukaisuikkuna avautui kello 12.14 UTC.
Laukaisu Pioneer 0 laukaistiin 17. elokuuta 1958 kello 12.18 UTC (7.18 paikallista aikaa) Cape Canaveral Air Force Stationin laukaisualusta Launch Complex 17A:sta. Kantoraketti tuhoutui 73,6 sekuntia laukaisun jälkeen räjähdyksessä 16 kilometrin korkeudessa Atlantin valtameren yllä. Telemetriaa luotaimesta saatiin ainakin 123 sekuntia räjähdyksen jälkeen. Pioneer 0 oli ihmiskunnan ensimmäinen yritys saada luotain matalan Maan kiertoradan ulkopuolelle.
Onnettomuuden syy ja seuraukset Yhdysvaltain laivaston sukeltajien talteenottamat osat luotaimesta ja Pioneer 0:n telemetriatietojen analyysi osoittivat räjähdyksen syyksi vian kantoraketin ensimmäisen vaiheen, Thor-IRBM:n MB-3 -rakettimoottorin turbopumpun vaihteistossa. Vaihteiston laakeri jumittui ja pysäytti nestehapen virtauksen rakettimoottoriin. Muita syitä räjähdykselle uskottiin olleen kantoraketin revennyt polttoaine- tai happiputki.
Kun räjähdyksen syy saatiin selville, Pioneer 0:n seuraajan, Pioneer 1:n laukaisualus, joka oli nostettu laukaisualustalleen 19. elokuuta, päätettiin korvata. Laukaisua lykättiin kuukaudella, jotta laukaisualuksen ensimmäinen vaihe ehdittiin muuttaa Thor 129:stä turbopumpun vian korjattuun versioon, 130:een.
Suunniteltu Kuun kiertorata Alkuperäisen suunnitelman mukaan luotaimen piti matkata noin 62 tuntia Kuun suuntaan, minkä jälkeen luotaimen rakettimoottori olisi käynnistynyt ja asettanut Pioneer 0:n 29 000 kilometrin korkuiselle Kuun kiertoradalle. Luotaimen oli suunniteltu operoivan kiertoradalla noin kahden viikon ajan.
Laukaisualus pienoiskuva|3D-malli Able 1:stä. Oikealla on kantoraketin vaiheet irrotettuna toisistaan ja vasemmalla vaiheet yhdistettyinä. vasen|pienoiskuva|Thor-Able -kantoraketti esillä Cape Canaveral Space Force Stationin Cape Canaveral Space Force Museum -museon laukaisukompleksi 26:ssa. Pioneer 0:n laukaisualus oli STL:n suunnittelema ja kokoama Thor-Able- eli Able 1 -kantoraketti. STL:n suunnitteludokumenteissa Pioneer 0:aa kutsuttiin ”kantoraketin neljänneksi vaiheeksi”. Able 1 oli korkeudeltaan 26,8 metriä ja sen suurin lentoonlähtöpaino oli 5 080 kilogrammaa.
Ensimmäinen vaihe Able 1:n ensimmäinen vaihe oli Yhdysvaltain ilmavoimien muunneltu petrolia sekä nestehappea käyttävä SM-75 Thor-keskipitkän matkan ballistinen ohjus (IRBM) numero 127. Thorin oli valmistanut Douglas Aircraft Company. Moottorinaan se käytti Rocketdynen MB-3-rakettimoottoria. Ensimmäisen vaiheen polttoaika oli 2 minuuttia 45 sekuntia. IRBM oli korkeudeltaan 18,42 metriä ja halkaisijaltaan 2,44 metriä. Täyteen tankattuna ensimmäinen vaihe painoi 49 337 kg. Thorin ydinkärki korvattiin Douglas Aircraft Companyn valmistamalla Vanguard-kantoraketin toisen ja kolmannen vaiheen muokatuilla versiolla.
Toinen vaihe STL oli muokannut Able 1:n toista vaihetta lyhentämällä sitä ja vaihtamalla sen Aerojetin AJ10-37-rakettimoottorin tehokkaampaan UDMH:ta sekä typpihappoa polttavaan AJ10-41-rakettimoottoriin. Aerojetin valmistama toinen vaihe oli korkeudeltaan 6,57 metriä ja leveydeltään 0,84 metriä. Polttoaika oli 115 sekuntia. Toinen vaihe oli alun perin valmistettu Yhdysvaltain laivaston Vanguard -kantoraketille.
Kolmas vaihe Kolmas vaihe oli Allegany Ballistics Laboratoryn valmistama Altair X248-A3. Sen X-248-rakettimoottori oli päällystetty lasikuidulla. Kolmas vaihe olisi palanut 38 sekunnin ajan. Toinen ja kolmas vaihe koottiin ja testattiin STL:n Ramo-Wooldridge-hallissa, Los Angelesin kansainvälisellä lentoasemalla. Nokkakartio peitti kantoraketin kolmannen vaiheen ja Able 1:n kärkeen asennetun Pioneer 0:n. Nokkakartio oli tarkoitus irtautua kantoraketin toisen vaiheen aikana.
Luotaimen tehtävät Luotaimen tehtäviä olivat:
mitata Kuun ja Maan magneettikenttiä. tutkia mikrometeoroidien ja avaruuspölyn tiheyttä. mitata taivaankappaleiden sisäisiä lämpötiloja. kuvata Kuun Maahan näkymätöntä puolta.
Rakenne vasen|pienoiskuva|Kaavio luotaimen laitteistosta. pienoiskuva|Pioneer 0 kuvattuna pidikkeen päällä.