Эксплорер 32
 Спутник Эксплорер 32 | |
| Имена | АЕ-Б Исследователь атмосферы-Б |
|---|---|
| Тип миссии | Науки о Земле |
| Оператор | НАСА |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 1966-044А |
| САТКАТ нет. | 02183 |
| Веб-сайт | Эксплорер 32 |
| Продолжительность миссии | 10 месяцев (достигнуто) |
| Свойства космического корабля | |
| Космический корабль | Эксплорер 32 |
| Тип космического корабля | Исследователь атмосферы |
| Автобус | НО |
| Производитель | Центр космических полетов Годдарда |
| Стартовая масса | 224,5 кг (495 фунтов) |
| Власть | Серебряно-цинковые батареи и Солнечные батареи |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 25 мая 1966 г., 14:00:00 по Гринвичу |
| Ракета | Тор-Дельта С1 (Тор 436/Дельта 038) |
| Запуск сайта | Мыс Канаверал , LC-17B |
| Подрядчик | Дуглас Эйркрафт Компани |
| Вступил в сервис | 25 мая 1966 г. |
| Конец миссии | |
| Последний контакт | Март 1967 г. |
| Дата распада | 22 февраля 1985 г. |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрическая орбита [1] |
| Режим | Низкая околоземная орбита |
| Высота перигея | 276 км (171 миль) |
| Высота апогея | 2725 км (1693 миль) |
| Наклон | 64.67° |
| Период | 116.00 минут |
| Инструменты | |
| Электронная температура и плотность Ионный масс-спектрометр Магнитный масс-спектрометр нейтральных частиц Манометры Сопротивление спутника Плотность атмосферы | |
программа проводник | |
Эксплорер 32 , также известный как Исследователь атмосферы-Б ( AE-B ), [2] — спутник НАСА , запущенный Соединенными Штатами для изучения Земли верхних слоев атмосферы . Он был запущен с мыса Канаверал на ракете-носителе Delta C1 25 мая 1966 года. Это был второй из пяти «Исследователей атмосферы», первым из которых был «Эксплорер 17» . Хотя он был выведен на более высокую, чем ожидалось, орбиту из-за неисправности второй ступени ракеты -носителя , «Эксплорер 32» возвращал данные в течение десяти месяцев, прежде чем вышел из строя из-за внезапной разгерметизации . Спутник вновь вошел в атмосферу Земли 22 февраля 1985 года. [2]
Фон
[ редактировать ]Эксплорер-32 был построен Центром космических полетов имени Годдарда . [3] как преемник Эксплорера 17 , на который он очень напоминал, для прямого измерения температуры , состава, плотности и давления верхних слоев атмосферы. [4] Его основными отличиями от предыдущего спутника были добавление магнитофона для хранения данных, солнечных элементов для зарядки бортовых батарей , магнитного крутящего момента для стабилизации вращения спутника и 3-осевого феррозондового магнитометра для определения ориентации спутника в пространстве. орбита. [3]
Космический корабль
[ редактировать ]
«Эксплорер 32» представлял собой из нержавеющей стали вакуумную сферу диаметром 0,889 м (2 фута 11,0 дюйма). Он имел один ионный спектрометр , два нейтральных масс-спектрометра , три магнетронных плотномера и два электростатических зонда. Он использовал магнитофон для сохранения данных, полученных, когда спутник находился вне зоны действия одной из 13 наземных станций . Он питался от серебряно-цинковых батарей и массива солнечных батарей, установленных на внешней стороне спутника. [2]
Эксперименты
[ редактировать ]Электронная температура и плотность
[ редактировать ]Целью этого эксперимента было измерение распределения температуры и плотности электронов от 10,E3 до 10,E6 электронов/см3 с использованием электронного зонда с качанием напряжения. [5]
Ионный масс-спектрометр
[ редактировать ]Этот эксперимент был разработан, чтобы получить описание концентраций видов ионов в верхней части ионосферы (в основном атомарного водорода , гелия , азота и кислорода ) в зависимости от времени, местоположения, солнечной и геомагнитной активности.
Датчик спектрометра состоял из керамической трубки 5-3 циклов с шагом сетки 5 мм и внешним защитным кольцом. Две радиочастотные частоты, 3,7 и 9,0 МГц , использовались с напряжением развертки трапециевидной формы, чтобы охватить диапазон масс ионов от 12 до 19 и 1 и 4 атомных единиц массы (u), гарантируя обнаружение первичных ионных составляющих верхней части ионосферы. Включение эксперимента состояло из одного полного сканирования массы за 208 секунд с последующей повторной переработкой напряжения развертки и вторым измерением диапазона больших масс. Останавливающий потенциал и потенциал защитного кольца контролировали чувствительность спектрометра, и каждым напряжением можно было управлять с земли. Ионный ток, достигающий спектрометра, измерялся серией пятидекадных усилителей с диапазоном чувствительности к частицам примерно от 10 x 1,E6 ионов/см3. Автоматический калибратор срабатывал один раз при каждом включении и подавал два известных сигнала в систему усилителя и в монитор развертки. Характеристики усилителя рассчитывались по отклику на эти импульсы. Трубка спектрометра была установлена на экваторе космического корабля почти сферической формы. Период вращения и положение космического корабля контролировались с помощью магнита, так что ось вращения оставалась практически перпендикулярной плоскости орбиты и, следовательно, отверстие спектрометра выравнивалось с вектором скорости спутника после каждого оборота. Скорость вращения составляла 29 ±1 об/мин . Поскольку диапазон масс сканировался медленно по сравнению с периодом вращения, каждый пик в спектре ионов модулировался на спиновой частоте, при этом максимумы ионного тока возникали, когда угол между осью спектрометра и вектором скорости был минимальным. [6]
Магнитный масс-спектрометр нейтральных частиц
[ редактировать ]Два магнитных масс-спектрометра с двойной фокусировкой использовались для измерения состава нейтральной (незаряженной) атмосферы на расстоянии от 285 км (177 миль) до 1000 км (620 миль). Один был установлен на экваторе сферического спутника перпендикулярно оси вращения, а другой - на вершине спутника параллельно оси вращения. Нейтральные частицы ионизировались электронной бомбардировкой и разделялись в соответствии с отношением массы к заряду (M/Q) в секции анализатора прибора. Для каждого из семи различных видов ионов имелся один коллекторный стакан. Электрометрический усилитель, имевший два диапазона чувствительности, различающихся в 100 раз, последовательно опрашивал семь коллекторов. Время пребывания в определенном диапазоне массы и чувствительности составляло 2,4 секунды. Первые четыре из пятнадцати 2,4-секундных шагов цикла были посвящены коррекции дрейфа нуля электрометра и регистрации нулевых уровней низкой и высокой чувствительности. Затем ионные токи измерялись в высокой чувствительности по M/Q, равному 2 (молекулярный водород), 4 (гелий) и 14 (атомарный азот), а также в высокой и низкой чувствительности по M/Q, равному 28 (молекулярный азот). 32 (молекулярный кислород), 16 ( атомарный кислород ) и 18 ( водяной пар ). Время одного полного цикла составляло 36 секунд. Эксперимент был рассчитан на работу с 4-минутными интервалами, в течение которых он возвращал данные в реальном времени, когда находился в радиусе действия наземной станции, или сохранял данные на магнитофоне до тех пор, пока они не станут доступны. [7]
Манометры
[ редактировать ]Три датчика плотности магнетронного типа с холодным катодом (ионизационные датчики Redhead), каждый со своим собственным источником высокого напряжения и выходным электрометром, были использованы для измерения плотности нейтральной атмосферы в зависимости от высоты, времени, широты, солнечной и геомагнитной активности. . Один датчик получил обозначение NRC-528, а два других - GCA-R5, что отражает различное происхождение. На экваторе спутника было установлено по одному датчику каждого обозначения, а третий датчик был установлен на 55 ° выше экватора. Металлокерамические датчики GCA-R5 имели внутреннее магнитное поле около 0,1 Тл и содержали радиоактивный материал, нанесенный на анод, что позволяло работать при низких плотностях атмосферы (менее 10.E-17 г/см3) с анодным потенциалом, фиксированным на уровне 3500 вольт . Датчик GCA-R5, установленный на экваторе, имел выходной электрометр с переключаемым линейным диапазоном, и были получены измерения тока с высоким разрешением. Остальные два выхода датчика были через логарифмические электрометры. Все электрометры калибровались один раз при каждом включении. Временное разрешение измерений составляло 2 секунды, что равнялось периоду вращения спутника и соответствовало пространственному разрешению 6 км (3,7 мили) по орбитальной траектории. [8]
Сопротивление спутника Плотность атмосферы
[ редактировать ]Из-за своей симметричной формы «Эксплорер-32» был выбран экспериментаторами для определения плотности верхних слоев атмосферы в зависимости от высоты, широты, сезона и солнечной активности. Этот эксперимент планировался еще до запуска. Значения плотности вблизи перигея были получены на основе последовательных наблюдений положения космического корабля с использованием оптических (сеть камер Бейкера-Нанна) и радио- и/или радиолокационных методов слежения. Этот эксперимент привел к успешному определению разумных значений плотности. [9]
Миссия
[ редактировать ]Эксплорер 32 был запущен 25 мая 1966 года в 14:00:00 по Гринвичу с LC-17B ракетой- носителем Thor-Delta C1 . [10] Вторая ступень не отключилась по команде, а продолжала работать еще восемь секунд, пока не иссякло топливо. В результате спутник оказался на гораздо более высокой апогейной орбите, чем предполагалось (1688 км (1049 миль) против 750 км (470 миль) - аналогичные смещения произошли с Тор-Дельтой при запусках TIROS-9 и GEOS-A . [11] Тем не менее, спутник вернул пригодные для использования данные. [12]
Электронные сбои в логике двух спектрометров привели к тому, что один прибор вышел из строя всего через 4 дня на орбите, а другой - через 7 дней. [7] но хорошие данные были получены до тех пор. [13] : 11
Explorer 32 вернул данные других своих экспериментов в течение следующих 10 месяцев, после чего в Explorer 32 произошла разгерметизация, которая привела к выходу из строя батареи; [2] НАСА определило, что причиной стал либо удар метеорита, либо разрыв сварного шва корпуса космического корабля. 3 марта один из датчиков электронной температуры был отключен, но другой датчик и ионный масс-спектрометр работали исправно до 22 марта. 26 марта зонд замолчал, а 31 марта наземная поддержка была прекращена. [13] : 92
Спутник вновь вошел в атмосферу Земли 22 февраля 1985 года. [14]
Результаты и наследие
[ редактировать ]В декабре 1966 года, когда все цели миссии были достигнуты, «Эксплорер-32» был объявлен успешным. Документы, основанные на спутниковых данных, были впервые представлены на заседании Американского геофизического союза 17-20 апреля 1967 года в Вашингтоне, округ Колумбия , а дополнительные результаты были представлены на лондонских КОСПАР собраниях в Июль. [13] : 92
Данные ионного масс-спектрометра были получены в режиме реального времени с 13 наземных станций и из отдаленных районов с помощью магнитофона космического корабля. Полезный срок службы спутника в 10 месяцев позволил провести глобальное исследование суточных изменений атмосферы в течение почти двух полных суточных циклов, поскольку плоскость орбиты прецессирует один оборот каждые 5,5 месяцев. На основе полученных данных был проведен ряд исследований, в том числе: (1) суточные и сезонные изменения ионного состава атмосферы, (2) влияние атмосферных ветров на уровень перехода атомарного водорода в ион атомарного кислорода, (3) плотности и временных изменение атомарного водорода термосферы и (4) высотное изменение ионного состава в области впадины средних широт. Используемый прибор по конструкции был аналогичен ионным спектрометрам, установленным на Орбитальной геофизической обсерватории (ОГО). спутниках [6]
Спутниковые измерения плотности нейтральных частиц и электронов предоставили прямое доказательство того, что гравитационные волны в термосферы F - области частично ответственны за волнообразную структуру ее электронной плотности. [15]
Когда спутник находился вблизи перигея , его наблюдали сети наземных камер Бейкера-Нанна , а также отслеживали с помощью радио и радара . Измеряя изменение орбиты спутника из-за сопротивления атмосферы , было установлено, что модели, полученные с помощью Explorer 17, были отклонены на 35%, в основном из-за ошибок калибровки. Таким образом, Explorer 32 предоставил значительно улучшенную карту плотности воздуха на высоте около 260 км (160 миль). Эта информация оказалась еще более полезной в сочетании с набором данных OV3-2 , спутника ВВС США, находящегося одновременно на орбите. [16]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Траектория: Эксплорер 32 (AE-B) 1966-044А» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г.
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ Jump up to: а б с д «Дисплей: Explorer 32 (AE-B) 1966-044A» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Jump up to: а б Уильям Р. Корлисс (1967). Научные спутники . Вашингтон, округ Колумбия: Отдел науки и технической информации, Управление использования технологий, НАСА. стр. 711–3 . Проверено 11 мая 2020 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Атмосфера и науки о Земле» . Planet4589.org . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 22 марта 2015 г.
- ^ «Эксперимент: Электронная температура и плотность» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Jump up to: а б «Эксперимент: ионный масс-спектрометр» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Jump up to: а б «Эксперимент: Магнитный масс-спектрометр нейтральных частиц» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: Манометры» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: плотность атмосферы при сопротивлении спутника» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Макдауэлл, Джонатан. «Журнал запуска» . Космический отчет Джонатона . Проверено 24 мая 2021 г.
- ^ «Эксплорер 32» выходит на высокоэллиптическую орбиту . Неделя авиации и космических технологий . Издательская компания Макгроу Хилл. 30 мая 1966 г. с. 30 . Проверено 24 мая 2021 г.
- ^ «Проводник 32 возвращает полезные данные» . Неделя авиации и космических технологий . Издательская компания Макгроу Хилл. 30 мая 1966 г. с. 30 . Проверено 24 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с «Аэронавтика и космонавтика, 1967» (PDF) . НАСА . Проверено 21 декабря 2021 г.
- ^ Макдауэлл, Джонатан (21 июля 2021 г.). «Спутниковый каталог» . Космический отчет Джонатана . Проверено 10 ноября 2021 г.
- ^ П. Л. Дайсон; Г. П. Ньютон; Л. Х. Брейс (1 июня 1970 г.). «Измерения на месте волновой структуры нейтральной и электронной плотности со спутника Explorer 32» . Журнал геофизических исследований . 75 (16): 3200–3210. Бибкод : 1970JGR....75.3200D . дои : 10.1029/JA075i016p03200 .
- ^ «Дисплей: ОВ3-2 1966-097А» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
