Кіріспе
Explorer 6 немесе S 2 – NASA спутнигі, 1959 жылдың 7 тамызында 14:24:20 GMT уақыты бойынша ұшырылды. Бұл әртүрлі энергия деңгейлеріндегі тұтқынға алынған сәулеленуді, галактикалық ғарыштық сәулелерді, геомагнетизмді, атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы радио толқындардың таралуын және микрометеориттердің ағынын зерттеуге арналған кішкентай, шар тәрізді спутник болды. Сондай-ақ, жердің бұлт жамылғысын фотоға түсіруге арналған сканерлік құрылғыны сынақтан өткізді. 1959 жылдың 14 тамызында Explorer 6 спутниктен жердің алғашқы суретін түсірді.
Explorer 6, or S 2, was a NASA satellite, launched on 7 August 1959, at 14:24:20 GMT. It was a small, spheroidal satellite designed to study trapped radiation of various energies, galactic cosmic rays, geomagnetism, radio propagation in the upper atmosphere, and the flux of micrometeorites. It also tested a scanning device designed for photographing the Earth's cloud cover. On 14 August 1959, Explorer 6 took the first photos of Earth from a satellite.
Байрон (108 және 378 МГц)
Бұл тәжірибе спутниктің жанындағы электрон тығыздығын өлшеді. Байқау құралдары 108 және 378 МГц жиіліктерінде жұмыс істейтін екі когерентті таратушыдан құралды. 108 МГц сигналының Допплер жиіліктерінің айырмасы және Фарадей айналысының өзгеруі байқалды. Гавайидегі қабылдау стансасынан сигналдар 11 күн ішіндегі сегіз өту барысында 20-70 минут бойы тіркелді. Күшті әлсіреу және күшті магниттік дауыл деректерді интерпретациялау қиындықтарын күшейтті. 378 МГц маяк-сигнал таратушының істен шығуы тәжірибені аяқтады.
Флюксгейт магнитометрі
Көлік құралының айналу осіне параллель магниттік өрістің құрауышын өлшеу үшін флюсгейт магнитометрі қолданылды. Бұл өлшемдер іздеу катушкасы магнитометрімен (көлік құралының айналу осіне перпендикуляр қоршаған ортаның магниттік өрісінің құрауышын өлшейтін) және аспект сенсорымен біріктіріліп, қоршаған ортаның магниттік өрісінің бағытын және шамасын анықтауға бағытталған. 8 Жер радиусына дейінгі биіктікте өлшемдер алу жоспарланған, бірақ көлік құралындағы тұрақты көп полюсті кедергілер флюсгейт магнитометрін қанықтырып, деректерді беруге мүмкіндік бермеді. Осылайша, ақпарат тек іздеу катушкасы мен аспект индикаторынан алынды.
Иондық камера және Гейгер-Мюллер есептеуіші
Бұл эксперименттегі құралдар Негер үлгісіндегі интеграцияланған иондау камерасы және Антон 302 Гейгер-Мюллер түтігінен (GM) тұрды. Детекторлардың күрделі біркелкі емес қорғанысының салдарынан, тек шамамен энергиялық шекті мәндер ғана қолжетімді болды. Ион камерасы 1,5 және 23,6 МэВ-тан жоғары энергиясы бар электрондар мен протондарға толыққанды жауап берді. GM түтігі 2,9 және 36,4 МэВ-тан жоғары энергиясы бар электрондар мен протондарға толыққанды жауап берді. GM түтігінен алынған санаулар және ион камерасынан алынған импульстар жеке тіркелгілерде жинақталып, аналогты жүйе арқылы қашықтан берілді. Деректерді жібергеннен кейін алғашқы екі ион камерасы импульсі арасындағы уақыт және 1024 GM түтігі санауы үшін жинақтау уақыты сандық түрде телеметрленді. Шындығында, өте аз сандық дерек телеметрленді. Ион камерасы 1959 жылғы 25 тамызға дейін ұшырылғаннан бастап қалыпты жұмыс істеді. GM түтігі 1959 жылғы 6 қазанға дейін ұшырылғаннан бастап қалыпты жұмыс істеді.
Микрометеорит
Микрометеоритті детектор (микрометеорит импульс спектрометрі), сезімтал элементтер ретінде пьезоэлектрлік кристалл микрофондарын қолданып, микрометеориттердің импульс ағыны мен ағынының өзгеруі туралы статистика алуға арналды. Импульстар тіркелгенімен, эксперимент ғылыми мәні бар деректерді қамтамасыз етпеді.
Пропорционалды қарсы телескоп
Үш рет сәйкес келетін барлық бағытты пропорционалды есептегіш телескопы Жерде тұрақталған сәулелену аймағындағы протондарды (E>75 МэВ) және электрондарды (E>13 МэВ) бақылау үшін қолданылды. Телескоптардың ғылыми мақсаты – планетаралық кеңістіктегі жоғары энергиялы сәулеленудің қасиеттерін, соның ішінде протон және басқа да жоғары энергиялы бөлшектерге қатысты рентген сәулелерінің үлесін анықтау болды. Космикалық сәулелерді иондау камерасының нәтижелерімен салыстыру, өлшеуге жауапты бөлшектердің түрін және энергиясын анықтауға мүмкіндік береді. Әр телескоп жеті пропорционалды есептегіш түтікшеден тұрады, олардың алтауы жетіншісінің айналасында концентрлі сақинада, олардың ұзындығы бойымен параллель орналасқан. Түтікшелердің бұл жиынтығы Ranger 1-дің алтыбұрышты базасындағы жабдық жәшіктерінің бірінің үстінен жатқан. Сыртқы түтікшелердің үшеуі кеңістікке, ал үшеуі жабдық жәшігіне бағытталған. Үшеуінің әрқайсысы электронды түрде топқа біріктіріліп, импульс күшейткішіне және импульс пішіндеуішге беріледі. Орталық түтікше өз баламалы тізбегіне қосылады. Екі телескоп "төмен энергиялы" және "жоғары энергиялы" деп белгіленді, олар тек қорғаныш мөлшері мен конфигурациясымен ғана ерекшеленеді. Жоғары энергиялы телескоптың есептегіштері 3 дюйм ұзындығы, 0,5 дюйм диаметрі және 0,028 дюйм қалыңдығы бар мыс түтіктерден жасалған. Бүкіл құрылымды 5 г/см² қалыңдығындағы қорғасын қалқан қоршап тұрады. Төмен энергиялы құрылымда бірдей өлшемдегі түтікшелер бар, бірақ олар 0,508 ± 0,0025 мм қабырға қалыңдығы бар болаттан жасалған. Құрылымның жартысы түтікшелердің ұзындығы бойымен 5 г/см² қорғасынмен жабдықталған. Құрылымның қорғалмаған жартысы – бөлшектердің ғарыш кемесінің құрылымдық материалдарымен кездеспей тікелей жете алатын ашық бөлігі, бұл төмен энергиялы бөлшектер үшін 180° төмен бұрыштық ажыратымдылықты қамтамасыз етеді. Төмен энергиялы телескоп 10 МэВ және одан жоғары энергиясы бар протондарды және 0,5 МэВ және одан жоғары энергиясы бар электрондарды анықтай алады. Жоғары энергиялы телескоп 75 МэВ және одан жоғары энергиясы бар протондарды, 13 МэВ және одан жоғары энергиясы бар электрондарды үш рет сәйкес келу арқылы және орталық түтікшеде 200 кэВ-тан жоғары энергиялы тормоздық сәулеленуді анықтайды. Бөлшек түтікшелер жиынтығынан өтетін кезде электрондық тізбек қай топтарды өткенін анықтайды. Егер импульс үш топтан бірден келсе, яғни үш рет сәйкес келетін жағдай болса, бұл бөлшек жоғары энергиялы, төмен энергиялы емес немесе рентген сәулесі емес екенін көрсетеді. Үш рет сәйкес келетін оқиғалар орталық түтікшенің жеке санақтарымен бірге жоғары және төмен энергиялы көздерге байланысты санақтарды анықтау үшін телеметрленеді. Жоғары энергиялы телескоптың санау жылдамдығы төмен энергиялы телескоптың деректерін түзетуге мүмкіндік береді, осылайша төмен энергиялы құрылымның қорғалмаған бөлігіне түсетін бөлшектер ағынын есептеуге болады. Төмен энергиялы телескоп пен Космикалық сәулелерді иондау камерасының деректерін (екеуі де бірдей энергиялы бөлшектерді анықтайды) салыстыру, әр бөлшектің орташа иондалуын анықтауға мүмкіндік береді, одан бөлшектің түрін және энергиясын анықтауға болады. Эксперименттің өмірлік кезеңінде бірнеше магниттік дауылдар болды. Соңғы пайдалы ақпарат 1959 жылдың 6 қазанында жіберілді, одан кейін хабар таратушы жұмыс істемей қалды.
Сцинтилляциялық есептегіш
Сцинтилляциялық санау эксперименті Жердің сәулелену белдеуіндегі электронды тікелей бақылау үшін, тормоздық сәулеленуге сезімтал емес детектормен жасалды. Бұл эксперимент фотокөбейтуші түтікке бекітілген цилиндрлі пластикалық сцинтиллятордан тұрады. Аспап жүк қабығындағы фольгамен жабылған терезе арқылы кеңістікті бақылады, бірақ ол жүк қабығынан өтетін жоғары энергетикалық бөлшектерге де жауап берді. Электрондар үшін анықталатын ең төменгі энергия 200 кэВ, ал протондар үшін 2 МэВ болды. 200 және 500 кэВ арасындағы электрондар үшін детектордың тиімділігі мен барлық бағыттағы геометриялық фактордың көбейтіндісі электронға 0,0008 см² санауды құрады; ал 500 кэВ-тан жоғары энергиялы электрондар үшін ол электронға 0,16 см² санауды құрады. Өте тереңдете өтетін бөлшектер үшін геометриялық фактор ең жоғары 3,5 см² мәніне дейін өсті. Сцинтилляциялық санауыш аналогтық беріліс үшін үздіксіз, ал сандық беріліс үшін үзіліспен (спутниктік бит жылдамдығына байланысты әр 2 минут сайын, 15 секунд сайын немесе 1,9 секунд сайын) үлгіленді. 1959 жылдың 11 қыркүйегінде осы эксперименттің аналогтық деректерін таратуға арналған бергіші істен шықты. 1959 жылдың қазан айының басына дейін цифрлық бергіштен шектеулі жұмыс циклы бойынша деректер алынды.
Іздеулік-коль магнитометр
Бұл эксперимент Жердің жалпы магнит өрісін зерттеу, планетааралық магнит өрісін зерттеу және Айдың магнит өрісінің болуын анықтау мақсатымен жоспарланды. Дегенмен, ғарыш кемесінің төменгі апогейіне байланысты планетааралық немесе айлық магнит өрістерін өлшеу мүмкін болмады. Аспап «Пионер-1» ғарыш кемесінде қолданылғанға ұқсас болды және ғарыш кемесінің айналу осіне перпендикуляр магнит өрісін өлшейтін бір іздеу катушкасынан тұрды. Аспаптың өлшем диапазоны 0,6 нТ-тан 1200 нТ-қа дейін болды. Ұшу барысында калибрлеу жүргізілген жоқ. Ионосфераның әсерінен телеметрия сигналында белгілі бір нашарлаулар байқалды. Ионосфераның электрондық құрамына қатысты жердегі жеткіліксіз бақылаулар осы әсерлерді ескере отырып деректерді түзетуге мүмкіндік бермеді. Экспериментте сандық және аналогтық сигналдар болды. Магнетометрдің амплитудасы мен фазасы аналогтық беріліс үшін үздіксіз, ал сандық беріліс үшін үзіліспен (спутниктің бит жылдамдығына байланысты 2 минут, 15 секунд немесе 1,9 секунд сайын) тіркелді. Магнетометр 1959 жылғы қазан айының басында телеметрия сигналының жоғалғанға дейін жұмыс істеді.
Теледидарлық оптикалық сканер
Телевизиялық оптикалық сканер – бұл Pioneer 2 ғарыш кемесінде алғаш рет қолданылған телевизиялық жүйенің жетілдірілген нұсқасы. Экспериментте қуыс сфералық айна және фототранзистор, бейне күшейткіш, уақыт және логикалық тізбектер, сондай-ақ телеметриядан тұратын оптикалық блок болды. Эксперимент мұндай құралдарды пайдалану мүмкіндігін тексеру, яғни төмен ажыратымдылықтағы күндізгі бұлтты суреттерді алу мақсатымен жасалды. Сканер кейінгі, одан да жетілдірілген спутниктердегі телевизиялық камера жүйелерінің алдағы дамуына да негіз болды. Сканердің оптикалық осі орбиталық жазықтыққа параллель болатын ғарыш кемесінің айналу осінен 45° бұрышпен бағытталған. Көліктің айналуы жолдар бойынша сканерлеуді қамтамасыз етті, ал ғарыш кемесінің траекториясы бойынша қозғалысы кадрларды сканерлеуді қамтамасыз етті. Сканерлеу кезінде (бір ғарыш кемесінің толық айналымы) Жердегі бір сканерлеу нүктесі (элемент) қаралып, Жерге жіберілді. Келесі айналымда жақын орналасқан нүкте сканерленді. Бұл процедура 64 нүқтеден тұратын бір жол қалыптасқанша қайталанды. Содан кейін, сурет алынғанша, осы процесс жаңа жолдар құру үшін қайталанды. Жүйе ғарыш кемесінің жылдамдығы мен орбиталық орны осылай болған жағдайда ғана пайдалы суреттерді шығара алатын. (Мысалы, апогейде телевизиялық жолдар ұзындығымен шамалас қашықтықта бөлінетін, сондықтан мағыналы сурет алу мүмкін емес). Бұл эксперименттен алынған деректер шектеулі және өте төмен сапалы. Ғарыш кемесінің дұрыс бағытталуына ешқашан қол жеткізілмеді, нәтижесінде сканерлеу жолдары арасында үлкен бос кеңістік пайда болды. Сканердің логикалық тізбектері де қалыпты жұмыс істемеді (тек әр төртінші сканерлеу нүктесі сәтті көшірілді), бұл ажыратымдылықты одан да төмендетті. Соңғы пайдалы деректер 1959 жылғы 25 тамызда алынды.
VLF қабылдағышы (15,5 кГц)
Бұл өте төмен жиілікті (VLF) қабылдағыш Вистлер режиміндегі таралуды және Мэриленд штатының Аннаполис қаласынан жіберілген 15,5 кГц сигналдарындағы ионосфералық шуды зерттеу үшін жасалған. Сигналдар бір мезгілде өте жоғары жиілікті (VHF) телеметрияны беру үшін пайдаланылатын шағын электр антеннасында қабылданады. 100 Гц 3 дБ ені бар сигналдың қарқындылығы антеннаның кедергісімен бірге байқалады. Қабылдағыштың динамикалық диапазоны шамамен 80 дБ құрады. Бұл эксперимент ұшырылғаннан бастап шамамен 160 км-ге дейін жұмыс істеді. Антенна ұшыру үшін бүктелген күйде болған кезде, қабылдағыш барлық деректерді шамамен 30 дБ-ға төмендетілген сезімталдықпен жазды. Белгілі бір биіктікте сигналдар шу фондына сіңіп кетті. Дегенмен, арнайы техникалардың көмегімен деректерді одан әрі пайдалануға болатын жағдайға жеткізілді.
Іске қосу
Спутник 7 тамыз 1959 жылы 14:24:20 GMT уақытында жоғары эллипстік орбитаға шығарылды. Ұшыру Атлантикалық зымырандық полигонының құлау аймағында (AMR DZ) жүзеге асты. Құлау нүктесінің биіктігі, ендігі және бойлығы тиісінше 29° солтүстік және 79° батыс болды. "Bold Orion" сәтті түрде "Explorer 6" спутнигін тоқтатты, нысанадан кеміп, және биіктіктен өтті.
Миссия
Спутниктің айналуы секундына 2,8 айналыммен (rps) тұрақтандырылды, айналу осінің бағыты 217° оң көтерілу және 23° дейін бұрылыспен анықталды. Жердің экваторына жақын орналасқан төрт күн батареясы орбитада жүріп, аккумуляторларды зарядтады. Телевизиялық сканерден басқа, әрбір экспериментте сандық және аналогты екі шығыс болды. Сандық телеметрия және теледидар сигналын беру үшін жоғары өте жиілікті (UHF) таратушы пайдаланылды. Аналогты сигналды тарату үшін екі жоғары жиілікті (VHF) таратушы қолданылды. VHF таратушылар үздіріссіз жұмыс істеді. UHF таратушы күніне бірнеше сағат ғана жұмыс істеді. Күн элементтерінің тек үш қанаты толықтай тіктелді, бұл жоспарланғандай емес, айналу барысында болды. Осының салдарынан, пайдалы жүктеменің қуат көзінің бастапқы жұмысы номиналдың 63%-ын құрады, және уақыт өте келе азайды. Қуаттың төмендеуі сигнал мен шу арақатынасының төмендеуіне әкеп соқты, бұл деректердің көп бөлігіне, әсіресе апогейге жақын әсер етті. 1959 жылдың 11 қыркүйегінде бір VHF таратушы істен шықты, ал жүкпен соңғы байланыс 1959 жылдың 6 қазанында жасалды, сол кезде күн элементтерінің зарядтау тогы спутниктік жабдықты қолдау үшін қажетті деңгейден төмен болды. Спутниктің орбитасы 1961 жылдың 1 шілдесінде жойылды. Барлығы 827 сағат аналогты және 23 сағат цифрлық деректер алынды.