Эксплорер 31
 Спутник Эксплорер 31 | |
| Имена | ДМЕ-А Проводник прямых измерений-A |
|---|---|
| Тип миссии | Науки о Земле |
| Оператор | НАСА |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 1965-098Б |
| САТКАТ нет. | 01806 |
| Свойства космического корабля | |
| Космический корабль | Эксплорер 31 |
| Тип космического корабля | Обозреватель прямых измерений |
| Автобус | ДМЕ |
| Стартовая масса | 98,9 кг (218 фунтов) |
| Начало миссии | |
| Дата запуска | 29 ноября 1965 г., 04:48:47 по Гринвичу [1] |
| Ракета | Thor SLV-2 Agena B (Тор 453 / Аджена 6102 (ТА5)) |
| Запуск сайта | Ванденберг , SLC-2E |
| Подрядчик | Douglas Aircraft Company / Lockheed Corporation |
| Вступил в сервис | 29 ноября 1965 г. |
| Орбитальные параметры | |
| Справочная система | Геоцентрическая орбита [2] |
| Режим | Низкая околоземная орбита |
| Высота перигея | 505 км (314 миль) |
| Высота апогея | 2978 км (1850 миль) |
| Наклон | 79.80° |
| Период | 121,40 минут |
| Инструменты | |
| Цилиндрические электростатические зонды Электронная температура Энергетический монитор электронного тока Ионный масс-спектрометр Магнитный ионно-массовый спектрометр Тепловой электронный зонд Термальный ионный зонд | |
программа проводник | |
Explorer 31 , также называемый DME-A , — спутник НАСА, запущенный в рамках программы Explorer . «Эксплорер-31» был запущен 29 ноября 1965 года с базы ВВС Ванденберг в Калифорнии с помощью ракеты-носителя «Тор-Агена» . Explorer 31 был выпущен вместе с канадским спутником Alouette 2 . [3]
Эксплорер 31 представлял собой небольшую ионосферную обсерваторию, предназначенную для прямых измерений выбранных параметров ионосферы на космическом корабле. Поскольку на космическом корабле не было магнитофона , данные на космическом корабле можно было наблюдать только тогда, когда космический корабль находился в поле зрения телеметрической станции и по команде. Эксперименты проводились либо одновременно, либо последовательно, по желанию. Спутник был стабилизирован по вращению с осью вращения, перпендикулярной плоскости орбиты. Скорость вращения и ось вращения контролировались бортовой системой магнитного момента. Информация об ориентации и скорости вращения наблюдалась с помощью датчика Солнца и трехосного магнитометра . [3]
Работа спутника была удовлетворительной, за исключением частичного отключения электроэнергии в мае 1966 года, что сократило время сбора данных примерно до половины номинального значения. Возникли некоторые трудности при получении информации об ориентации, необходимой для обработки экспериментальных наблюдений. 1 июля 1969 г. спутниковые наблюдения были прекращены, работали пять из семи экспериментов. Ответственность за резервный мониторинг спутника была передана телеметрической станции ESSA в Боулдере, штат Колорадо , 8 июля 1969 года. Во время этой резервной операции данные эксперимента были собраны только один раз, 1 октября 1969 года, в течение 9 минут с электростатического зонда для использования. при изучении события красной дуги. 15 января 1971 года ответа от различных спутниковых команд получено не было, и спутник был заброшен. [3]
Инструменты
[ редактировать ]- Цилиндрические электростатические зонды
- Электронная температура
- Энергетический монитор электронного тока
- Ионный масс-спектрометр
- Магнитный ионно-массовый спектрометр
- Тепловой электронный зонд
- Термальный ионный зонд
Эксперименты
[ редактировать ]Цилиндрические электростатические зонды
[ редактировать ]Цилиндрические электростатические зонды использовались для измерения температуры и плотности электронов в ионосфере . Каждый датчик по сути представлял собой зонд Ленгмюра, состоящий из коллекторного электрода, отходящего от центральной оси цилиндрического защитного кольца. Защитные кольца выступали на 23 см (9,1 дюйма) от космического корабля, а коллекторный электрод - на 46 см (18 дюймов). Два датчика были установлены на противоположных сторонах космического корабля, перпендикулярно оси вращения и в плоскости орбиты. [4]
Электронная температура
[ редактировать ]Целью зонда электронной температуры было измерение энергетического распределения ионосферных электронов. Из этих измерений можно было определить температуру и плотность электронов. Датчик представлял собой диск диаметром 2 см (0,79 дюйма), установленный заподлицо с поверхностью спутника. Вольт-амперные характеристики зонда исследовались с помощью той же методики модуляции, которая использовалась в сферическом ионно-масс-спектрометре. [5]
Энергетический монитор электронного тока
[ редактировать ]Целью этого эксперимента было измерение энергетического спектра электронов в надтепловом диапазоне энергий от 0,2 до 2000 эВ . Использовались два трехсеточных анализатора запаздывающего потенциала: один предоставлял аналоговые данные в диапазоне от 0,2 до 200 эВ, а другой - цифровые данные в диапазоне от 0,2 до 2000 эВ. Два анализатора имели отдельные источники питания и соответствующую электронику. Аппаратура для цифровых измерений включала электронный умножитель и цифровую систему счета импульсов. Из-за загрязнения детектора в пусковой башне влагой перед запуском коэффициент усиления электронного умножителя был настолько ухудшен, что невозможно было получить геофизические измерения. Инструментарий для аналоговых измерений включал в себя электрометр с изменяемым диапазоном. Аналоговые данные представляли собой графики измеренной вольт-амперной функции. Аналоговый эксперимент дал отличные данные в течение 4 месяцев, после чего эксперимент ухудшился из-за радиационного повреждения его схемы. [6]
Ионный масс-спектрометр
[ редактировать ]Масс -спектрометр сферических ионов использовался для исследования состава положительных ионов на высотах от 500 км (310 миль) до 3000 км (1900 миль). Прибор состоял из коллектора ионов диаметром 9 см (3,5 дюйма), окруженного никелевой сеткой диаметром 10 см (3,9 дюйма), прозрачностью которой было примерно 40%. Сетка имела напряжение смещения 6 В , чтобы предотвратить попадание электронов на коллектор. Зонд опирался на стержень длиной 32 см (13 дюймов), установленный вдоль оси вращения спутника. В дополнение к основной развертке потенциала смещения на коллектор подавались два небольших потенциала переменного тока. Затем измерялись амплитуда и глубина модуляции результирующего несущего тока в зависимости от потенциала зонда. Этот ионный спектрометр с «замедляющим потенциалом» имел низкое разрешение. Водород с отношением массы к заряду (M/Q), равным 1, легко отличить от атомарных ионов кислорода (M/Q = 16). Однако атомарные ионы азота (M/Q = 14) невозможно отличить от атомарных ионов кислорода. Ток сигнала на зонд менялся обратно пропорционально массе иона, и, следовательно, прибор был менее чувствителен к тяжелым массам. Когда концентрация ионов атомарного кислорода значительно превышала 300 ионов на кубический сантиметр, можно было провести точные измерения температуры ионов атомарного кислорода. [7]
Магнитный ионно-массовый спектрометр
[ редактировать ]Масс-спектрометр с магнитным сектором использовался для измерения содержания ионосферных положительных ионов в диапазоне масс от 1 до 20 атомных единиц массы. Диапазон масс менялся каждые 3 секунды экспоненциально уменьшающимся ускоряющим напряжением, которое изменялось от -4000 до -150 вольт. Ионы разделялись по соотношению массы к заряду в секции магнитного анализатора спектрометра. Затем определенный сорт ионов, в зависимости от ускоряющего напряжения, пропускался через анализатор в электронный умножитель. Выходной ионный ток умножителя измерялся логарифмическим электрометрическим усилителем и преобразовывался в напряжение. Эксперимент прошел нормально и дал полезные данные с момента запуска 29 ноября 1965 года примерно до апреля 1967 года. Затем низкое напряжение батареи привело к проблеме с регулятором напряжения. После этого эксперимент лишь время от времени давал полезные данные и в марте 1968 года он провалился. [8]
Тепловой электронный зонд
[ редактировать ]Целью эксперимента с термоэлектронным зондом было измерение плотности электронов и температуры на спутнике. Инструментарий представлял собой модифицированный зонд Ленгмюра, в котором нежелательные компоненты ионов и фототока были исключены за счет использования сетки с соответствующим смещением. Сетка монтировалась заподлицо с поверхностью спутника и получала напряжение развертки от -5 до +4 В. Коллектор был смещен при +25 В. По измеренным вольт-амперным данным можно было получить плотность электронов с точностью около 20%. Электронную температуру обычно можно было определить с точностью около 150 К, но компьютерный анализ аппроксимации кривой повысил точность примерно до 10 К. [9]
Термальный ионный зонд
[ редактировать ]Целью эксперимента с термоионным зондом было измерение плотности, температуры и состава ионов на спутнике. Датчик состоял из планарной ионной ловушки с тремя кольцевыми сетками и коллектора. Когда внутренняя сетка-подавитель поддерживалась на уровне -15 В для исключения электронов, а средняя задерживающая сетка менялась от нуля до 6,3 В, результирующая вольт-амперная кривая, обусловленная ионным током, интерпретировалась для определения ионной температуры, ионного состава и плотности. Определение этих параметров проводилось путем аппроксимации кривой, предполагая различные модели параметров ионов и предполагая, что модель с наименьшим среднеквадратичным значением невязки является правильной. [10]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Журнал запуска» . Космический отчет Джонатана. 21 июля 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г.
- ^ «Траектория: Эксплорер 31 (DME-A) 1965-098B» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г.
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ Jump up to: а б с «Дисплей: Explorer 31 (DME-A) 1965-098B» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: цилиндрические электростатические зонды» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: Электронная температура» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: Монитор тока энергичных электронов» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: Монитор тока энергичных электронов» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Эксперимент: Магнитный ионно-масс-спектрометр» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Термоэлектронный зонд» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ «Термальный ионный зонд» . НАСА. 28 октября 2021 г. Проверено 9 ноября 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
