Pioneer P-30

La sonde lunaire Pioneer P-30 est pratiquement identique à la précédente sonde lunaire Pioneer P-3 qui a échoué, une sphère de un mètre de diamètre avec un système de propulsion monté à la base donnant une longueur totale de 1,4 mètre. La masse de la structure et de l'enveloppe en alliage d'aluminium est de 30 kg et la masse des propulseurs de 90 kg. Quatre panneaux solaires, chacun de 60 x 60 cm, contenant 2 200 cellules photovoltaïques réparties dans 22 nodules de 100 cellules, sont de chaque côté de la sphère dans une configuration à « roue à aubes » d'une portée totale de 2,7 mètres. Les panneaux solaires chargent des accumulateurs nickel-cadmium. À l’intérieur de la sphère, un réservoir d'hydrazine constitue la majeure partie du volume. La sphère est surmontée de deux réservoirs d’azote plus petits, et d’un moteur vernier de 90 N pour ralentir le véhicule spatial en direction de l'orbite lunaire, pouvant être allumés deux fois durant la mission. Au bas de la sphère se trouve un moteur vernier de 90 N pour les corrections à mi-parcours et les manœuvres en orbite lunaire pouvant être allumés à quatre reprises.

Autour de l'hémisphère supérieur du réservoir d'hydrazine se trouve une plate-forme en forme d'anneau qui contient deux piles, deux émetteurs UHF de 1,5 W et des diplexeurs de 5 W, des modules pour les instruments scientifiques, deux récepteurs de commande, des décodeurs, un amplificateur, trois convertisseurs, un boîtier de commande. Deux antennes ultra haute fréquence (UHF) dépassent du haut de la sphère de chaque côté de la tuyère du moteur-fusée. Deux antennes UHF et une longue antenne à très basse fréquence (VLF - Very Low Frequency) dépassent du bas de la sphère. Les émetteurs fonctionnent sur une fréquence de 378 mégacycles.

Le contrôle thermique est réalisé par un grand nombre de petites « pales d'hélice » à la surface de la sphère. Les pales elles-mêmes sont faites de matériau réfléchissant et se composent de quatre pales affleurant la surface recouvrant un motif noir absorbant la chaleur peint sur la sphère. Une bobine thermosensible est fixée aux pales de manière que les basses températures à l'intérieur du satellite provoquent la contraction et la rotation des pales et exposent la surface absorbante, tandis que les températures élevées font en sorte que les pales recouvrent les motifs noirs. Des dissipateurs de chaleur sont également montés à la surface de la sphère pour dissiper la chaleur de l'intérieur.

Cette sonde lunaire, Pioneer P-30 (Able 5A), a un complément d'instruments légèrement différent de son prédécesseur, la sonde Pioneer P-3 (Able 4B, lancé le 26 novembre 1959), mais a des objectifs de mission similaires.

Les instruments scientifiques consistent en une chambre d'ionisation et d'un tube Geiger-Müeller pour mesurer le flux de rayonnement total, un télescope compteur de rayonnement proportionnel pour mesurer le rayonnement de haute énergie, un détecteur à scintillation pour surveiller le rayonnement de basse énergie, un récepteur VLF pour les ondes radio naturelles, un transpondeur pour étudier la densité des électrons et des magnétomètres à saturation montés sur la plate-forme de l'instrument. Le détecteur de micrométéorites et le « scanner solaire » sont également montés sur la sphère.

La différence entre la charge utile de la sonde Pioneer P-30 et celle de la sonde Pioneer P-3 réside dans le remplacement du système de télécopie sur le téléviseur P-3 par un spectromètre à scintillation pour étudier les ceintures de radiation de la Terre (et éventuellement de la Lune), monté sur la plate-forme de l'instrument, et une sonde à plasma montée sur la sphère pour mesurer l'énergie et la distribution des protons au-delà de quelques kilovolts afin d'étudier l'effet des radiations solaires.

La masse totale du l'ensemble scientifique comprenant l'électronique et l'alimentation est de 60 kg.

La sonde lunaire est lancé par un lanceur Atlas D avec des étages supérieurs du lanceur Thor-Able, dont un troisième étage à propergol solide Hercules ABL. Le premier étage fonctionne normalement pendant 275 secondes et les deux moteurs d'appoint du lanceur Atlas sont éjectés comme prévu après environ 250 secondes. À une altitude d'environ 370 km, le premier étage se sépare du second. Lorsque le deuxième étage s'allume, la télémétrie montre une combustion anormale et l'étage échoue en raison d’un dysfonctionnement du système oxydant. Le véhicule est incapable d'atteindre l'orbite terrestre, il entre de nouveau dans l'atmosphère et on pense qu'il est tombé quelque part dans l'océan Indien. Les signaux sont renvoyés par la charge utile pendant 1 020 secondes après le lancement. La mission est conçue pour atteindre la Lune environ 62 heures après le lancement.