Эксплорер 33
 Спутник Эксплорер 33 | |
| Имена | ИМП-Д АИМП-1 Закрепленная межпланетная мониторинговая платформа-1 |
|---|---|
| Тип миссии | Магнитосферные исследования |
| Оператор | НАСА |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 1966-058А |
| САТКАТ нет. | 02258 |
| Продолжительность миссии | 5 лет, 2 месяца и 19 дней (достигнуто) 58 лет, 1 месяц и 2 дня (на орбите) |
| Свойства космического корабля | |
| Космический корабль | Эксплорер 33 |
| Тип космического корабля | Закрепленная платформа межпланетного мониторинга |
| Автобус | АИМП |
| Производитель | Центр космических полетов Годдарда |
| Стартовая масса | 93,4 кг (206 фунтов) |
| Размеры | 71 × 20,3 см (28,0 × 8,0 дюйма) |
| Власть | 43 Вт |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 1 июля 1966 г., 16:02:25 по Гринвичу |
| Ракета | Дельта Е1 (Тор 467 / Дельта 039) |
| Запуск сайта | Мыс Канаверал , LC-17A |
| Подрядчик | Дуглас Эйркрафт Компани |
| Вступил в сервис | 1 июля 1966 г. |
| Конец миссии | |
| Последний контакт | 21 сентября 1971 г. |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрическая орбита [1] |
| Режим | Высокая околоземная орбита |
| Высота перигея | 265 680 км (165 090 миль) |
| Высота апогея | 480 763 км (298 732 миль) |
| Наклон | 24.40° |
| Период | 26д 22ч 32мин |
| Инструменты | |
| Магнитные поля Эймса Детекторы электронов и протонов Магнитометр ГСФК Ионная камера и счетчики Гейгера-Мюллера Эксперимент по измерению интегрального спектра низкой энергии Плазменный зонд Повреждение солнечного элемента | |
программа проводник | |
Explorer 33 , также известный как IMP-D и AIMP-1 — космический корабль в программе Explorer, запущенный НАСА 1 июля 1966 года с миссией научных исследований. Это был четвертый спутник, запущенный в рамках серии Межпланетной платформы мониторинга , и первый из двух космических кораблей «IMP», предназначенных для изучения окружающей среды вокруг Земли на лунных расстояниях в рамках программы «Аполлон» . Он ознаменовал отход в дизайне от своих предшественников, от IMP-A ( Explorer 18 ) до IMP-C ( Explorer 28 ). «Эксплорер 35» (AIMP-E, AIMP 2) был космическим кораблем-компаньоном «Эксплорера 33» в программе Anchored IMP, но «Эксплорер 34» (IMP-F) был следующим полетевшим космическим кораблем, запущенным примерно за два месяца до AIMP-E, оба в 1967 году. . [2]
Космический корабль
[ редактировать ]Explorer 33 (IMP-D) — стабилизированный по вращению (ось вращения параллельна плоскости эклиптики , период вращения варьируется от 2,2 до 3,6 секунды) космический корабль, предназначенный для исследования межпланетной плазмы, энергичных заряженных частиц ( электронов , протонов и альфа-частиц ), магнитные поля и солнечные рентгеновские лучи на лунных расстояниях. Космическому кораблю не удалось выйти на лунную орбиту , но он достиг целей миссии. Explorer 33 также известен как Платформа межпланетного мониторинга D (IMP-D) или Закрепленная платформа межпланетного мониторинга 1 (AIMP-1). [3]
Explorer 33 по дизайну похож на Explorer 28 . Космический корабль имеет массу 93,4 кг. Основной корпус космического корабля представляет собой восьмиугольную призму диаметром 71 см (28 дюймов) и высотой 20,3 см (8,0 дюйма). Четыре массива солнечных батарей n/p, вырабатывающие в среднем 43 Вт , простираются от главной шины вместе с двумя штангами магнитометра длиной 183 см (72 дюйма). На вершине космического корабля установлены четыре штыревые антенны. с тягой 35,8 кгс (351 Н; 79 фунтов силы) ретрореактивная ракета На крыше автобуса установлена (Тиокол ТЭ-М-458). Энергия хранилась в серебряно-кадмиевых батареях (Ag-Cd). Связь (телеметрия PFM-PM) осуществлялась через передатчик мощностью 7 Вт и цифровой процессор данных. [3]
Миссия
[ редактировать ]«Эксплорер-33» должен был стать первым космическим кораблем США, вышедшим на лунную орбиту. Задачи науки заключались в изучении окололунного магнитного поля, ионосферы, потока солнечной плазмы, популяции энергичных частиц, космической пыли и вариаций гравитационного поля с лунной орбиты. Не сумев выйти на намеченную лунную орбиту, он провел измерения межпланетной магнитной и радиационной среды с высокоэллиптической околоземной орбиты. [3]
Инструменты
[ редактировать ]Научная полезная нагрузка включала семь экспериментов: два феррозондовых магнитометра, эксперимент с энергичными частицами, эксперимент с электронами и протонами, эксперимент с тепловыми ионами и электронами, плазменный зонд и эксперимент по повреждению солнечных элементов. [3]
Эксперименты
[ редактировать ]Магнитные поля Эймса
[ редактировать ]Эймса Эксперимент с магнитометром состоял из установленного на стреле трехосного феррозондового магнитометра и электронного блока. Датчики были установлены ортогонально, один датчик был ориентирован вдоль оси вращения космического корабля. Двигатель менял местами датчик в плоскости вращения с датчиком вдоль оси вращения каждые 24 часа, что позволяло определять нулевой уровень в полете. В комплект прибора входила схема спиновой демодуляции выходных сигналов датчиков в плоскости вращения. Шумовой порог составлял около 0,2 нТл. Прибор имел три диапазона, охватывающие полную шкалу ± 20, 60 и 200 нТл для каждой компоненты вектора. Точность оцифровки для каждого диапазона составляла 1% от всего охваченного диапазона. Вектор магнитного поля измерялся мгновенно, диапазон приборов менялся после каждого измерения. Между соседними измерениями прошел период 2,05 секунды, а между измерениями с использованием одного и того же диапазона — 6,14 секунды. [4]
Детекторы электронов и протонов
[ редактировать ]EON типа 6213 Три трубки Гейгера-Мюллера (GM1, GM2 и GM3) и кремниевый твердотельный детектор (SSD) обеспечивали измерения солнечного рентгеновского излучения (только трубки Гейгера-Мюллера (GM), от 2 до 12 А) и солнечные, галактические и магнитосферные заряженные частицы. Трубки Гейгера-Мюллера измеряли электроны с энергией от 45 до 50 кэВ и протоны с энергией от 730 до 830 кэВ. Выход SSD различался по четырем порогам: (1) PN1, который обнаруживал протоны между 0,31 и 10 МэВ и альфа-сигналы между 0,59 и 225 МэВ, (2) PN2, который обнаруживал протоны между 0,50 и 4 МэВ и альфа-сигналы между 0,78 и 98 МэВ. , (3) PN3, который обнаружил протоны от 0,82 до 1,9 МэВ и альфа от 1,13 до 46 МэВ, и (4) PN4, который обнаружил альфа от 2,1 до 17 МэВ. GM1 и SSD были ориентированы параллельно оси вращения, а GM3 - антипараллельно оси вращения. Данные ГМ1 и ПН1 были разделены на данные квадрантов, ориентированных относительно Солнца (сектора I, II, III и IV располагались под углом 180°, 270°, 0° и 90° от Солнца соответственно). Данные считывались с интервалом 82 или 164 секунды. Высокие температуры отрицательно повлияли на данные SSD-частиц в периоды с 16 сентября по 14 января и с 16 марта по 14 июля каждого года, следующего за 16 сентября 1966 года. Однако считается, что данные по альфа-частицам не пострадали. В редких случаях (менее 10) пробирка GM давала высокую ложную скорость счета в течение нескольких часов. Этот эффект, по-видимому, возникал только в периоды чрезвычайно высоких потоков частиц и рентгеновского излучения. Отказы аккумуляторов произошли 21 июля 1967 г. и 24 сентября 1967 г. [5]
Магнитометр ГСФК
[ редактировать ]Аппаратура для этого эксперимента состояла из трехосного феррозондового магнитометра, установленного на стреле. Каждый из трех датчиков имел диапазон ±64 нТл и разрешение оцифровки ±0,25 нТл. Дрейф нулевого уровня проверялся путем периодической переориентации датчиков. Поля космических аппаратов на датчиках не превышали неопределенности оцифровки. Одно векторное измерение производилось каждые 5,12 секунды. Полоса пропускания магнитометра составляла от 0 до 5 Гц с уменьшением на 20 дБ за десятилетие для более высоких частот. Детектор хорошо функционировал с момента запуска до 10 октября 1968 года, когда вышел из строя преобразователь постоянного тока . После этой даты никаких полезных данных получено не было. [6]
Ионная камера и счетчики Гейгера-Мюллера
[ редактировать ]типа Неера диаметром 10,2 см (4,0 дюйма) Этот эксперимент состоял из ионизационной камеры типа Лайонела 205 HT и двух трубок Гейгера – Мюллера (GM). Ионная камера всенаправленно реагировала на электроны с энергией выше 0,7 МэВ и протоны с энергией выше 12 МэВ. Обе трубки ГМ были установлены перпендикулярно оси вращения космического корабля. GM-трубка А обнаружила электроны с энергией выше 45 кэВ, которые рассеивались на золотой фольге . Приемный конус для этих электронов имел полный угол 61° и ось симметрии, перпендикулярную оси вращения космического корабля. Трубка GM B реагировала на электроны и протоны с энергией выше 22 и 300 кэВ соответственно в приемном конусе с полным углом 45 ° с осью симметрии, перпендикулярной оси вращения космического корабля. Обе трубки GM всенаправленно реагировали на электроны и протоны с энергиями выше 2,5 и 35 МэВ соответственно. Импульсы из ионной камеры и отсчеты от каждой трубки GM накапливались в течение 39,72 секунды и считывались каждые 40,96 секунды. Также телеметрически измерялось время между первыми двумя импульсами ионной камеры в периоде накопления. Ионная камера работала нормально с момента запуска до 2 сентября 1966 года. Со 2 сентября 1966 года ионная камера работала при более низком пороговом напряжении. [7]
Эксперимент по измерению интегрального спектра низкой энергии
[ редактировать ]Широкоапертурный многосеточный анализатор потенциала использовался для наблюдения интенсивности электронной и ионной компонент низкоэнергетической плазмы в межпланетном пространстве и вблизи Земли . Интегральные спектры были получены как для ионов, так и для электронов в диапазонах энергий от 0 до 45 эВ (15 шагов) и от 0 до 15 эВ (15 шагов). Полные спектры протонов и электронов получали каждые 80 секунд. Эксперимент действовал до 29 июня 1967 года. [8]
Плазменный зонд
[ редактировать ]с разделенным коллектором, Чашка Фарадея установленная на экваторе космического корабля, использовалась для изучения направленной интенсивности ионов и электронов солнечного ветра. Следующая 25-секундная последовательность выполнялась три раза для ионов и один раз для электронов каждые 328 секунд. Двадцать семь образцов направленного тока с двух коллекторов были взяты в диапазоне энергии на заряд (E/Q) от 80 до 2850 эВ. Затем токи в двух коллекторах измерялись в восьми окнах E/Q между 50 и 5400 эВ по азимуту, при котором пик тока появлялся в предыдущих 27 измерениях. Из-за ограничений телеметрии каждые 328 секунд на Землю возвращались только следующие данные: для ионов — суммы токов, измеренные на двух коллекторных пластинах дважды, и разность — один раз, а для электронов — суммы один раз. Эксперимент прошел хорошо от запуска до последней передачи данных космического корабля (21 сентября 1971 г.). [9]
Запуск
[ редактировать ]Эксплорер 33 был запущен 1 июля 1966 года с мыса Кеннеди , штат Флорида . Вторая и третья ступени Thor -Delta E1 создали слишком большую тягу, что привело к избыточной скорости в направлении Луны примерно на 21,3 м/с (70 футов/с) . Этого было слишком много для ретроракеты, чтобы вывести космический корабль на намеченную лунную орбиту (1300 × 6440 км (810 × 4000 миль) с наклонением 175 ° ). Вместо этого ретро-ракета была использована для вывода Эксплорера 33 на высокоэллиптическую начальную околоземную орбиту размером 449 174 × 30 550 км (279 104 × 18 983 миль) с наклонением 28,9 ° и апогеем за пределами лунной орбиты. Он прошел на расстояние 35 000 км (22 000 миль) от Луны на своей первой орбите и на расстоянии 40 000 × 60 000 км (25 000 × 37 000 миль) при последующих подходах в сентябре, ноябре и декабре 1966 года. Все эксперименты работали успешно до сентября 1971 года. [3]
При запуске AIMP-1 достиг самой высокой орбиты среди всех спутников того времени: апогей 480 763 км (298 732 мили) и перигей 265 680 км (165 090 миль). [10]
Орбита
[ редактировать ]Первоначально предназначенный для лунной орбиты, диспетчеры миссии беспокоились, что скорость космического корабля слишком велика, чтобы гарантировать захват Луны. [11] Следовательно, руководители миссии выбрали запасной план по выводу корабля на эксцентричную околоземную орбиту с перигеем 265 680 км (165 090 миль) и апогеем 480 763 км (298 732 миль), все еще выходя за пределы орбиты Луны. [12]
Несмотря на то, что миссия не достигла намеченной лунной орбиты, она достигла многих своих первоначальных целей по исследованию солнечного ветра , межпланетной плазмы и солнечного рентгеновского излучения. [13] Главный исследователь Джеймс Ван Аллен использовал детекторы электронов и протонов на борту космического корабля для исследования активности заряженных частиц и рентгеновского излучения. [14] Астрофизики Н.У. Крукер, Джоан Фейнман и Дж.Т. Гослинг использовали данные «Эксплорера 33» , чтобы установить взаимосвязь между магнитным полем Земли и скоростью солнечного ветра вблизи Земли. [15]
Телеметрическая система на базе MOSFET
[ редактировать ]Первый из предшественников Explorer 33 в серии межпланетных платформ мониторинга, Explorer 18 (IMP-A), был первым космическим кораблем, совершившим полет с интегральными схемами на борту. [16] AIMP-1 снова продвинул современный уровень техники, когда он стал первым космическим кораблем, использующим MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник или МОП-транзистор), который был принят НАСА для программы IMP в 1964 году. [17] Использование МОП-транзисторов стало большим шагом вперед в разработке электроники космических кораблей . Блоки МОП-транзисторов были изготовлены компанией General Microelectronics , которая заключила с НАСА первый контракт на МОП вскоре после того, как в 1964 году она коммерциализировала МОП-технологию. [16]
МОП-транзисторы были впервые продемонстрированы в 1960 году и публично представлены в 1963 году. Технология металл-оксид-полупроводник упростила изготовление и производство полупроводниковых устройств , что позволило увеличить количество транзисторов в микросхемах интегральных схем . [10] Это решило растущую проблему, с которой в то время сталкивались конструкторы космических кораблей, - необходимость расширения бортовых электронных возможностей для телекоммуникаций и других функций. Центр космических полетов Годдарда использовал МОП-транзисторы в схемах строительных блоков, причем блоки и резисторы МОП-транзисторов составляют 93% электроники AIMP-D. Технология МОП позволила существенно увеличить общее количество транзисторов и каналов связи : с 1200 транзисторов и 175 каналов на первых трех космических кораблях ИМП до 2000 транзисторов и 256 каналов на АИМП-Д. Технология MOS также значительно сократила количество электрических деталей, необходимых на космическом корабле, с 3000 безрезисторных деталей на IMP-A до 1000 безрезисторных деталей на AIMP-1, несмотря на то, что электрическая сложность спутника вдвое выше, чем у IMP-A. . [16] [18] Хотя в IMP-A и IMP-C в некоторой степени использовались интегральные схемы, в энкодерах по-прежнему в основном использовались дискретные транзисторы (по одному на корпус). В конструкции AIMP-1 4200 полупроводников были помещены в 700 корпусов, что уменьшило количество используемых отдельных компонентов и занимаемое ими пространство. Компоненты были объединены в дровяные модули. [10]
AIMP-1 (IMP-D) усовершенствовал процессоры цифровых данных (DDP) своих предшественников и имел компьютер с оптическим аспектом, способный работать в различных режимах энергосбережения для снижения нагрузки на батареи и солнечные панели спутника. [19] Как и в предыдущих космических кораблях IMP, в ходе экспериментов данные сохранялись в аккумуляторах , которые затем считывались в повторяющемся цикле и кодировались в сигналы частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) для отправки на наземные станции. Этот цикл также чередовался с аналоговыми передачами для некоторых экспериментов. [20]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Траектория: Эксплорер 33 (АИМП-1) 1966-058А)» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ «Справочные изображения серии Explorer» . Проверено 4 июля 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Дисплей: Эксплорер 33 (АИМП-1) 1966-058А» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: магнитные поля Эймса» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 10 ноября 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: Детекторы электронов и протонов» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 11 ноября 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: Магнитометр GSFC» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 11 ноября 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: ионная камера и счетчики Гейгера-Мюллера» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 11 ноября 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: эксперимент по измерению интегрального спектра при низких энергиях» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 11 ноября 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: Плазменный зонд» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 11 ноября 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Перейти обратно: а б с Батлер, премьер-министр (29 августа 1989 г.). История создания и достижения межпланетной платформы мониторинга . НАСА. стр. 11, 63, 138 . Проверено 5 июля 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Джей Джей Мэдден (декабрь 1966 г.). «Промежуточный отчет о полете, закрепленная платформа межпланетного мониторинга, AIMP-1 - Explorer XXXIII» (PDF) . НАСА. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Хронология ИМП» . Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 16 января 2010 года.
- ^ «Дисплей: Эксплорер 33 1966-058А» . НАСА. 2 апреля 2008 года . Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксплорер 33 — Детекторы электронов и протонов» . НАСА. 2 апреля 2008 года . Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Крукер, Нью-Йорк; Фейнман, Дж.; Гослинг, Джей Ти (1 мая 1977 г.). «О высокой корреляции между многолетними средними скоростями солнечного ветра и эомагнитной активностью» . НАСА . Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Перейти обратно: а б с Бутрика, Эндрю Дж. (2015). «Глава 3: Роль НАСА в производстве интегральных схем» (PDF) . У Дика, Стивен Дж. (ред.). Исторические исследования социального воздействия космических полетов . НАСА. стр. 149–250 (237–242). ISBN 978-1-62683-027-1 . В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Белый, HD; Локерсон, округ Колумбия (1971). «Эволюция систем данных МОП-транзисторов космического корабля IMP». Транзакции IEEE по ядерной науке . 18 (1): 233–236. Бибкод : 1971ITNS...18..233W . дои : 10.1109/TNS.1971.4325871 . ISSN 0018-9499 .
- ^ Осия Д. Уайт-младший (декабрь 1966 г.). Эволюция спутниковых систем кодирования PFM с 1960 по 1965 год (Отчет). НАСА . Проверено 4 июля 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Роджер А. Клифф (июль 1966 г.). Переключение мощности в цифровых системах (доклад). НАСА . Проверено 4 июля 2021 г.
- ^ Пол Дж. Маркотт (январь 1964 г.). Технико-экономическое обоснование IMP D и IMP E (отчет). НАСА . Проверено 4 июля 2021 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Краткое техническое описание AIMP-D
- Второй промежуточный отчет о полете - AIMP-1 - Explorer XXXIII
- Наблюдения магнитного хвоста и нейтрального слоя Земли на высоте 510 000 км на корабле Explorer 33 - 1966 г.
- Картирование головной ударной волны и магнитного хвоста Земли с помощью «Эксплорера 33».
- Энергичные частицы во внешней магнитосфере — Эксплорер 33
