Эксперимент с заряженными частицами в лунной среде

Крупный план CPLEE на поверхности Луны.

CPLEE на фоне центральной станции ALSEP

Эксперимент с заряженными частицами в лунной среде ( CPLEE ), размещенный на поверхности Луны миссией Аполлон-14 в рамках пакета экспериментов на лунной поверхности Аполлона (ALSEP), был разработан для измерения энергетических спектров низкой энергии, заряженных частиц падающих на лунную поверхность. . Он измерял потоки электронов и ионов с энергиями от 40 эВ до 20 кэВ. Основная цель эксперимента заключалась в изучении частиц плазмы, исходящих от Солнца, и потока частиц низкой энергии в магнитном хвосте Земли .

Дизайн

CPLEE имел массу 2,7 кг (6,0 фунта), положенный объем 2540 куб. см и потреблял мощность 3,0 Вт в обычном режиме и 6,0 Вт в ночное время, когда был включен аварийный обогреватель. Основная часть аппаратуры состояла из двух электростатических анализаторов. Один из них (анализатор А) был направлен в сторону местного лунного вертикала, а другой (анализатор Б) — в точку, расположенную в 60 градусах от вертикали в сторону запада Луны. Оба детектора имели поля зрения 4 х 20 градусов; для анализатора А длинная ось поля зрения была ориентирована на север, а для анализатора Б — на восток-запад. В первом приближении можно считать, что оба детектора направлены в плоскость эклиптики . Каждый анализатор состоял из набора направляющих щелей, отклоняющих пластин, пяти малоапертурных (номинально 1 мм) С-образных канальных электронных умножителей, одного крупноапертурного (номиналом 8 мм) винтового канального электронного умножителя и 6 аккумуляторов. При заданном напряжении, приложенном к отклоняющим пластинам, пять малоапертурных умножителей были настроены на подсчет частиц одной полярности с разными энергиями, а широкоапертурный умножитель одновременно производил широкополосное измерение частиц противоположной полярности. В течение каждого 19,2-секундного интервала в автоматическом режиме проведения эксперимента к отклоняющим пластинам прикладывались отклоняющие напряжения нулевого значения (дважды — для фона и калибровки) и плюс-минус 35, 350 и 3500 в течение 2,4 с при каждом напряжении. Каждый анализатор производил измерения в течение 1,2 с и передавал данные, пока другой анализатор работал. Малоиспользуемый ручной режим позволял непрерывно применять одно отклоняющее напряжение, тем самым увеличивая временное разрешение для частиц в ограниченной части спектра. Полезные данные получены в течение каждого 19,2-секундного интервала (автоматический режим), когда для каждого анализатора за 1,2 с накапливается количество электронов и ионов в 18 энергетических окнах между 40 эВ и 20 кэВ. Окна, в которых используются все 6 детекторов при 35 В, центрированы примерно при 40, 50, 65, 70, 95 и 200 эВ, окна при 350 В увеличиваются в 10 раз, а при 3500 В в 100 раз превышают эти значения. Прибор защищал пылезащитный чехол с радиоактивным источником 63Ni на нижней стороне каждого отверстия для калибровки.

Инструмент был разработан австралийским профессором Брайаном Дж. О'Брайеном , который был профессором кафедры космических наук в Университете Райса. После того, как он покинул Университет Райса в 1968 году, его постдокторант Дэвид Л. Ризонер ( доктор философии, 1968 ) взял на себя работу по PI прибора и анализу его данных. Два студента Университета Райса получили докторскую степень по анализу данных CPLEE: Фредерик Дж. Рич ( доктор философии, 1973 г. ) и Патрисия Х. Рейфф ( доктор философии, 1975 г. ).

Макет Аполлона-14 ALSEP

Сроки

Центральная станция ALSEP располагалась по адресу: 3,6440 ° ю.ш., 17,4775 ° з.д.  / -3,6440; -17,4775  ( Аполлон-14 ALSEP ) . Эксперимент с заряженными частицами в лунной среде был развернут примерно в 3 метрах к северо-востоку от центральной станции. Выравнивание до 1,7 градуса с наклоном на восток было выполнено с помощью пузырькового уровня и выравнивания восток-запад с точностью до 1 градуса по солнечному компасу. Прибор был развернут примерно в 18:00 UT 5 февраля 1971 года и в 19:00 UT подал команду на 5-минутные функциональные испытания. Процедура оформления заказа была проведена 6 февраля с 4:00 до 6:10 UT. После подъема LM 6 февраля в 18:49 UT пылезащитный чехол было приказано снять в 19:30 UT.

Эксперимент работал нормально с момента развертывания до 8 апреля 1971 года, когда произошел сбой в источнике питания анализатора, направленного в сторону от лунной вертикали (анализатор B). Другой анализатор продолжал нормально функционировать до 6 июня 1971 года, когда произошел частичный отказ электропитания. До конца 1971 года работа этого анализатора была прерывистой. На протяжении большей части 1972 года работа была непрерывной в лунную ночь и прерывистой в течение лунного дня, поскольку высокие температуры вызывали низкое напряжение в источнике питания. С декабря 1972 г. по февраль 1973 г. работа продолжалась непрерывно, после чего проблемы с напряжением возникли снова. Сигнал центральной станции Аполлона-14 был потерян 1 марта 1975 года и вновь принят 5 марта. Потеря и повторное получение сигнала происходили спорадически до завершения эксперимента ALSEP. Утрата-повторное приобретение произошло в 1976 г. 18 января - 19 февраля, 17 марта - 20 мая, 8 июня - 10 июня, 9 октября - 12 ноября и в 1977 г. 30 июля - 4 августа. Эксперимент CPLEE находился в режиме ожидания, когда 30 сентября 1977 года станции ALSEP были отключены.

См. также

• Селенография
• Список искусственных объектов на Луне

Ссылки

Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .

• «Эксперимент с заряженными частицами в лунной среде (CPLEE)» . НАСА .

Дальнейшее чтение

• Данные CPLEE НАСА