Введение

Спутник NASA программы Explorer Explorer 35, (IMP E, AIMP 2, Anchored IMP 2, Interplanetary Monitoring Platform E), был космическим аппаратом с вращательной стабилизацией, построенным NASA в рамках программы Explorer. Он предназначался для изучения межпланетной плазмы, магнитного поля, энергичных частиц и солнечного рентгеновского излучения с лунной орбиты.

Космический корабль

Explorer 35 был похож на более ранний Explorer 33. Масса космического аппарата составляла . Основной корпус аппарата представлял собой восьмигранную призму размером × и высотой . Четыре панели, содержащие 6144 n/p солнечных элемента, обеспечивающих в среднем 70 Вт мощности, выдвигались от главной шины, вместе с двумя стрелами магнитометров. На верхней части аппарата были установлены четыре штыревые антенны. На шине был установлен тормозной двигатель. Энергия накапливалась в серебряно-кадмиевых аккумуляторах (Ag Cd). Связь (телеметрия PFM) осуществлялась через 7-ваттный передатчик и цифровой процессор данных. Масса научной аппаратуры составляла и включала два трехкомпонентных магнитометра, анализатор энергии низкоэнергетических протонов и альфа-частиц, детектор низкоэнергетических протонов и электронов, детектор энергичных частиц, плазменный зонд, детектор микрометеоритов, эксперимент по исследованию повреждений солнечных элементов, а также эксперименты по исследованию гравитационного поля и бистатической радиолокации. Explorer 35 предоставил важные эталонные данные для измерений магнитного поля, полученных на Луне в рамках программы «Аполлон».

Бистатические радиолокационные наблюдения лунной поверхности

Целью этого эксперимента было изучение электромагнитных отражающих свойств лунной поверхности. Телеметрические передачи частотой 136,10 Гц с космического аппарата рассеивались от лунной поверхности и затем регистрировались с помощью антенны Стэнфорда (Stanford dish). Интенсивность отраженного сигнала зависела от отражательной способности лунной поверхности, высоты космического аппарата над лунной поверхностью и средней кривизны Луны. Ширина полосы частот отраженного сигнала была пропорциональна среднеквадратичному углу наклона лунной поверхности. Феномены оккультации позволили определить характеристики рассеяния на лунном лимбе. Диэлектрическая проницаемость лунного подповерхностного слоя в области рассеяния на глубине около 100 м была определена по профилю значений отражательной способности в зависимости от угла падения на Луну. Средний угол наклона лунной поверхности в каждой области, откуда отражались сигналы, также был оценен. Наблюдения проводились в пределах примерно 10° от лунного экватора. Работа эксперимента была нормальной по состоянию на март 1971 года.

Детекторы электронов и протонов

Три трубки Гейгера-Мюллера типа 6213 EON (GM1, GM2 и GM3) и кремниевый твердотельный детектор (SSD) обеспечивали измерения солнечных рентгеновских лучей (только GM1, в диапазоне от 2 до 12 Å) и заряженных частиц вблизи Луны. GM1 и GM3 измеряли электроны с энергиями более 48–50 кэВ и протоны с энергиями более 740–820 кэВ, в то время как GM2 был экранирован колпачком плотностью около 1 г/см², что ограничивало его чувствительность к протонам с энергиями выше примерно 55 МэВ. Выходной сигнал SSD дискриминировался по четырем порогам: (1) PN1, регистрировавший протоны в диапазоне энергий от 0,32 до 6,3 МэВ, (2) PN2, регистрировавший протоны в диапазоне энергий от 0,48 до 3,0 МэВ, (3) PN4, регистрировавший альфа-частицы в диапазоне энергий от 2 до 10,2 МэВ, и (4) PN3, чувствительный к частицам с Z > 3, включая углерод-12 в диапазоне энергий от 0,58 до 9,5 МэВ на нуклон, азот-14 в диапазоне энергий от 0,514 до 13,9 МэВ на нуклон и кислород-16 в диапазоне энергий от 0,466 до 18,8 МэВ на нуклон. GM1 и SSD были ориентированы перпендикулярно оси вращения космического аппарата, GM2 – параллельно оси вращения, а GM3 – антипараллельно оси вращения. Данные, полученные с GM1, PN1 и PN4, были разделены по квадрантам, ориентированным относительно Солнца (секторы I, II, III и IV были центрированы на углах 180°, 270°, 0° и 90° относительно Солнца соответственно). Данные считывались каждые 82 или 164 секунды, и работоспособность эксперимента была нормальной.

Энергическая частица

Этот эксперимент состоял из ионизационной камеры типа Нехер и двух трубок Гейгера-Мюллера типа Lionel 205 HT (GM). Ионная камера реагировала всенаправленно на электроны с энергией выше 0,7 МэВ и протоны с энергией выше 12 МэВ. Обе трубки GM были установлены параллельно оси вращения космического аппарата. Трубка GM 1 регистрировала электроны с энергией выше 45 кэВ, рассеянные на золотой фольге. Конус приема для этих электронов имел полный угол 70° и ось симметрии, отклоненную от оси вращения космического аппарата на 20°. Трубка GM 2 реагировала на электроны и протоны с энергией выше 22 и 300 кэВ соответственно, в конусе приема с полным углом 70°, центрированном на оси вращения космического аппарата. Обе трубки GM реагировали всенаправленно на электроны и протоны с энергией выше 2,5 и 50 МэВ соответственно. Импульсы от ионной камеры и счетчики с каждой трубки GM накапливались в течение 39,72 секунды и считывались каждые 40,96 секунды. Кроме того, время между первыми импульсами ионной камеры в течение периода накопления также передавалось на Землю. Первоначально эксперимент работал успешно.

Магнитометр GSFC

Эксперимент состоял из трехосевого магнитометра, установленного на стреле. Каждый датчик имел два диапазона измерений: от минус до плюс 24 нТ и 64 нТ, с разрешением цифрового преобразования ± 0,094 нТ и 0,250 нТ соответственно. Дрейф нуля контролировался периодической переориентацией датчиков до 20 мая 1969 года, когда механизм переворота вышел из строя. После этого анализ данных стал более сложным, так как дрейф нуля датчика, параллельного оси вращения космического аппарата, было трудно определить. Помехи от космического аппарата составляли менее 0,125 нТ. Одно векторное измерение получалось каждые 5,12 секунды. Полоса пропускания магнитометра составляла от 0 до 5 Гц, с ослаблением на 20 дБ на декаду для более высоких частот. За исключением поломки механизма переворота, эксперимент функционировал нормально с момента запуска до выключения космического аппарата 24 июня 1973 года.

Эксперимент по измерению интегрального спектра низкой энергии

Планарный многосеточный датчик, запрограммированный как анализатор замедляющего потенциала, использовался для измерения интенсивности электронных и ионных компонентов плазмы низкой энергии вблизи Луны. Были получены интегральные спектры как для ионов, так и для электронов в энергетическом диапазоне от 1 до 500 эВ. Полный спектр регистрировался каждые 80 секунд.

Микрометеоритный поток

Этот эксперимент был разработан для измерения ионизации, импульса, скорости и направления микрометеоритов с использованием тонкопленочных заряженных детекторов, индукционных приборов и микрофонов.

Плазменная зонд

Многорешетчатый разделительный коллектор Фарадея, установленный на экваторе космического аппарата, использовался для изучения направленной интенсивности положительных ионов и электронов солнечного ветра, с особым упором на взаимодействие солнечного ветра с Луной. Было получено двадцать семь интегральных выборок тока (требующих около 4,3 с) в энергетическом интервале от 80 до 2850 эВ на единицу заряда. Затем ток измерялся в восьми дифференциальных энергетических интервалах на единицу заряда от 50 до 5400 эВ на азимуте, где в предыдущей серии интегральных измерений наблюдался пиковый ток. Эти измерения (интегральные и дифференциальные) заняли около 25 с. Для положительных ионов были получены как сумма, так и разность коллекторных токов. Для электронов была получена только сумма. Полный набор измерений (две суммы токов с коллекторных пластин и одна разность для протонов, и одна сумма токов с коллекторных пластин для электронов) требовал 328 с. Эксперимент успешно работал с момента запуска до выхода из строя в июле 1968 года.

Селенодетические исследования

Данные об измерении дальности и скорости изменения дальности до спутника Explorer 35 на его орбите вокруг Луны были использованы для получения информации о селенодезическом гравитационном поле, основываясь на возмущениях орбиты спутника, вызванных распределением массы Луны.

Конец миссии

После успешной эксплуатации в течение 6 лет космический аппарат был выключен 24 июня 1973 года. После этого орбита начала естественное снижение, что привело к столкновению с Луной в неизвестном месте и в неизвестное время. Explorer 35 (или Explorer XXXV) также назывался Anchored Interplanetary Monitoring Platform 2 (AIMP 2 или IMP E).