Введение

Спутник НАСА программы "Эксплорер" "Эксплорер 8" был исследовательским спутником НАСА, запущенным 3 ноября 1960 года. Он был предназначен для изучения временного и пространственного распределения электронной плотности, температуры электронов, концентрации ионов, ионной массы, распределения микрометеоритов и массы микрометеоритов в ионосфере на высотах между и и их изменение от условий полного солнечного света до условий полной тени или ночи.

Ионные ловушки

Серия из четырех плоских ионных ловушек с плоскими параллельными сетками и коллекторами, установленных на поверхности и электрически изолированных, использовалась для измерения общего тока падающих протонов, электронов, других заряженных частиц и фотоэлектронов, испускаемых коллекторами. Добавление одной заземленной сетки и положительно смещенного коллектора позволило измерить электронный ток в зависимости от положения спутника. Эксперимент также позволил прочесать сетку от 1,2 до +8 В для измерения потенциала равновесия космического аппарата и температуры внешних электронов. Добавление второй сетки между заземленной внешней сеткой и коллектором позволило двум трехэлементным зондам измерять положительные ионные и электронные токи. Один зонд с внутренней сеткой на 15 В собирал поступающие положительные ионы, отталкивая внешние электроны и подавляя внутренние фотоэлектроны. Второй зонд с внутренним сетчатым отклонением +25 В измерял падающий поток электронов и не подавленный фотоэмиссионный ток. Результаты этого эксперимента были ограничены, потому что схема декоммутации для спутника была настолько плохой, что машинная обработка была невозможна. Некоторые ручные распознавания значимых последовательностей сигналов были систематизированы, и ограниченное количество этой информации сформировало общие данные наблюдений, полученные в результате эксперимента.

Зонд Лэнгмура

Два типа зондов электронной температуры, обе простые модификации зонда Лангмура, были включены в спутник для получения прямого измерения температуры электронов. Один тип зондов работает в двух режимах. Для первого режима в потенциале космического аппарата была сохранена сетка апертуры для мониторинга чувствительности ориентации тока диффузии электронов. Второй способ позволил измерять потенциал спутника, а также плотность и температуру окружающих электронов. Этот зонд был установлен вблизи верхней части спутника на расстоянии около 40° от оси вращения (то есть вблизи верхней конической поверхности спутника). Второй, идентичный зонд был симметрично установлен на другой стороне спутника. Второй зонд состоял из четырех датчиков, расположенных на экваторе спутника. Эти датчики измеряли различные комбинации ионных, электронных и фотоэмиссионных токов. Полученные плотности ионов и электронов затем использовались для сравнения с наблюдениями других спутниковых датчиков. Этот эксперимент имел более низкое разрешение телеметрии, чем первый тип зонда, и, следовательно, данные были не такими полезными, хотя они были в хорошем согласии с данными этого зонда. Из-за ряда довольно сильных солнечных вспышек, единственные полезные данные были ограничены теми, которые были получены в течение 14 тихих дней. Еще одним серьезным ограничением для сбора полезных данных было отсутствие системы коммутации, обеспечивающей информацию в машиноучимой форме. Полученные полезные данные должны были быть распознаны вручную, извлечены из телеметрии и обработаны.

Микрофон микрометеорита

Для измерения частоты и импульса удара микрометеорита были использованы два пьезоэлектрических кристалла, каждый из которых был прикреплен к двум звуковым доскам, акустически изолированным от спутниковой кожи. Информация от этих датчиков была получена на уровнях низкой, средней и высокой чувствительности и хранилась в трех независимых цифровых счетчиках. Эксперимент прошел нормально.

Микрометеоритный фотомультипликатор

Трубка фотоумножителя, которая была сделана непрозрачной испарением алюминиевого покрытия на передней поверхности, была разработана для измерения световой энергии, излучаемой микрометеоритом, сталкивающимся с поверхностью, и для соотношения этой измеренной энергии с окружающей кинетической энергией частицы. Максимальная чувствительность датчика к световым импульсам была порядка 1. E 14 erg, что означает, что он может обнаружить столкновения частиц 1. E 14 g, имеющий скорость 20 км/с. Эксперимент также был предназначен для определения эрозионного эффекта воздействия микрометеоритов. Когда на него упали микрометеориты, часть алюминиевого покрытия была удалена. Затем фотомультипликатор регистрировал количество световой энергии, передаваемой через слой из известных посторонних источников света. Когда эти данные были объединены с данными об энергии воздействия микрометеоритов, получено измерение эрозионного эффекта одного микрометеорита. Данные фотомультипликатора были получены за время службы аккумулятора. Однако световой детектор был также задействован протонами (E> 40 MeV), и данные пришлось отбросить.

Импеданс радиочастот

Для измерения концентрации электронов в ионосфере изменение емкости дипольной антенны на экваторе спутника измерялось с помощью емкости антенны для управления частотой осциллятора. Генератор свинга запустил зондовый осциллятор на 80 мс вверх и вниз по частоте. Каждый раз, когда зондовый осциллятор проходит 6,5 МГц, сигнал проходит через кристаллический фильтр. Два импульса происходили во время каждого 80 мс обмена, но время возникновения импульсов, в отношении начала обмена, изменялось емкостью антенны, которая была неотъемлемой частью настраиваемой цепи осциллятора. Компьютер рассчитывал временные интервалы и передавал эту информацию в систему телеметрии. Таким образом, плотность электронов измерялась каждые 40 мс. Учитывая скорость спутника, этот эксперимент был способен обнаружить ионосферные неоднородности, такие же маленькие, как .

Плотность атмосферы спутника

Из-за своей симметричной формы, Explorer 8 был выбран для использования в определении верхних атмосферных плотностей в зависимости от высоты, широты, сезона и солнечной активности. Этот эксперимент не планировался до запуска. Значения плотности вблизи перигея были выведены из последовательных наблюдений за положением космического аппарата с использованием оптических (сеть камер Бейкера Нанна) и радио и / или радиолокационных методов отслеживания. Этот эксперимент привел к успешному определению разумных значений плотности и способен дать долгосрочные значения плотности атмосферы, поскольку ожидаемый орбитальный срок жизни Explorer 8 составляет 80 лет.

Миссия

27 декабря 1960 года батарея была выключена. Были обнаружены значительные трудности с декоммутацией данных телеметра для возможности машинной обработки. В результате этих трудностей данные в основном обрабатывались вручную. Несмотря на эти трудности, благодаря работе спутника были получены значительные новые знания об ионосфере. "Эксплорер 8" вышел из орбиты 28 марта 2012 года.

Показать

Реплика выставлена в Национальном музее воздуха и космоса Смитсоновского института в Центре Стивен Ф. Удвар Хази в Шантили, штат Вирджиния.