Explorer 18 , также называемый IMP-A , IMP-1 , Interplanetary Monitoring Platform-1 и S-74 , был спутником НАСА , запущенным в рамках программы Explorer . Эксплорер-18 был запущен 27 ноября 1963 года с базы ВВС на мысе Канаверал (CCAFS), Флорида , с помощью ракеты-носителя Thor-Delta C. Эксплорер 18 был первым спутником Межпланетной платформы мониторинга (IMP). Эксплорер 21 (IMP-B), запущенный в октябре 1964 года, и Эксплорер 28 (IMP-C), запущенный в мае 1965 года, также использовали одну и ту же общую конструкцию космического корабля. [3]
.jpg/1280px-Thor_Delta_C_with_Explorer_18_(Nov._27_1963).jpg)
«Эксплорер-18» представлял собой космический корабль с питанием от солнечных батарей и химических батарей, предназначенный для межпланетных и отдаленных магнитосферных исследований энергичных частиц, космических лучей , магнитных полей и плазмы . Первоначальные параметры космического корабля включали местное время апогея 10:20 часов, скорость вращения 22 об/мин и направление вращения 115° по прямому восхождению и -25° склонения. Каждая нормальная телеметрическая последовательность длительностью 81,9 секунды состояла из 795 бит данных . После каждой третьей нормальной последовательности следовал интервал 81,9 секунды передачи аналоговых данных магнитометра паров рубидия . Космический корабль работал нормально до 30 мая 1964 года, затем с перерывами до 10 мая 1965 года, когда его бросили. Основными периодами сбора данных были с 27 ноября 1963 г. по 30 мая 1964 г.; с 17 сентября 1964 г. по 7 января 1965 г.; и с 21 февраля 1965 г. по 25 марта 1965 г.; однако только первый из этих периодов был очень полезным. [4]
Твердотельный телескоп заряженных частиц использовался для измерения дальности и потерь энергии галактических и солнечных космических лучей . Целью эксперимента было изучение энергий частиц (энергия на нуклон примерно пропорциональна Z в квадрате/А) и зарядовых спектров (Z<=6). Детектор был ориентирован перпендикулярно оси вращения КА. Аккумуляторы детектора для каждого энергетического интервала телеметрировались шесть раз каждые 5,46 минуты. Каждый период накопления составлял около 40 секунд (начальный период вращения КА составлял около 2 секунд). Выходные данные двух 128-канальных анализаторов амплитуды импульса получали для одной падающей частицы каждые 41 секунду и считывали вместе с накопленными данными детектора. Неисправность ограничила альфа-исследования частицами с E>30 МэВ. [5]
Этот эксперимент состоял из двух детекторных систем. Первым был телескоп dE/dx по сравнению с E с тонким и толстым сцинтилляторами из йодида цезия (CsI) (по одному каждый) и пластиковым сцинтилляционным счетчиком антисовпадений. Ось телескопа была перпендикулярна оси вращения космического корабля. Подсчеты частиц, проникших в тонкий сцинтиллятор CsI и остановившихся в толстом сцинтилляторе CsI, накапливались в течение одного интервала длительностью 39,36 секунды каждые 5,46 минуты. Относительный вклад в скорость счета различных видов ( электроны от 3 до 12 МэВ, ионы с зарядом = 1 или 2, атомная масса = 1, 2, 3 или 4 и энергия от 18,7 до 81,6 МэВ/ нуклон ) и энергетический спектр Информация определялась путем 512-канального амплитудного анализа, выполняемого одновременно на выходе обоих сцинтилляторов CsI шесть раз каждые 5,46 минуты. Вторая детекторная система состояла из двух телескопов с трубкой Гейгера-Мюллера (GM), ориентированных параллельно и перпендикулярно оси вращения космического корабля. Каждый телескоп состоял из двух коллинеарных трубок GM. Параллельный и перпендикулярный телескопы измеряли соответственно: 1) сумму отсчетов протонов выше 70 МэВ и электронов выше 6,5 МэВ и 2) сумму отсчетов протонов выше 65 МэВ и электронов выше 6 МэВ. Также суммировались значения, зарегистрированные в любой из четырех пробирок GM. Эти всенаправленные подсчеты происходили благодаря протонам с энергией выше 50 МэВ и электронам с энергией выше 4 МэВ. Параллельная, перпендикулярная и всенаправленная скорости счета были получены для одного 40-секундного интервала накопления во время последовательных нормальных 81,9-секундных телеметрических последовательностей. Таким образом, любую скорость счета измеряли в течение 40 секунд каждые 5,46 минуты. Обе детекторные системы хорошо работали с момента запуска до 26 мая 1964 года. [6]
Пятиэлементная чашка Фарадея с разделенным коллектором использовалась для измерения частиц солнечного ветра в следующей последовательности: положительные ионы от 45 до 105 эВ , положительные ионы от 95 до 235 эВ, положительные ионы от 220 до 640 эВ, положительные ионы от 560 эВ. до 1800 эВ, электроны от 65 до 210 эВ и положительные ионы от 1700 до 5400 эВ. Плоскость разъема коллектора находилась в экваториальной плоскости вращения космического корабля. Измерения состояли из 22 мгновенных выборок тока, каждая из которых разделена интервалом 0,16 секунды (охватывающим более одного оборота спутника). Эти измерения представляли собой сумму тока на разделенном коллекторе, максимальную разницу в токе, возникающую во время вращения космического корабля, и определение того, какая половина коллектора была максимальной. Вся последовательность заняла 2,8 минуты и повторялась каждые 5,5 минут. Входной конус этой чашки Фарадея имел полуугол около 80°. Помехи наблюдались от преломленных частиц (с наиболее выраженным эффектом при угле падения около 70° к нормали чашки), от вторичных электронов и ультрафиолетового излучения. [7]
Каждый из двух одноосных феррозондовых магнитометров с динамическим диапазоном ± 40 нТл измерял магнитное поле 30 раз в каждом из шести интервалов по 4,8 секунды каждые 5,46 минуты. Чувствительность детектора составляла плюс-минус 0,25 нТл, а неопределенность оцифровки составляла плюс-минус 0,40 нТл. Для калибровки приборов использовался магнитометр на парах рубидия, но он не дал никаких независимых наборов полезных данных . Приборы нормально функционировали на протяжении всего срока службы спутника и предоставляли полезные данные до 30 мая 1964 года. [8]
Аппаратура для этого эксперимента, предназначенная для измерения потоков частиц, захваченных геомагнитным магнитом, состояла из ионизационной камеры типа Неера диаметром 7,6 см (3,0 дюйма) и двух трубок Гейгера-Мюллера Anton 223 . Ионная камера реагировала на электроны и протоны с E>1 и E>17 МэВ соответственно. Обе трубки Гейгера-Мюллера были установлены параллельно оси вращения космического корабля. Одна трубка Гейгера-Мюллера обнаружила электроны с E>45 кэВ, рассеянные на золотой фольге . Приемный конус для этих электронов имел полный угол 61°, а его ось симметрии составляла угол 59,5° с осью вращения космического корабля. Эта трубка Гейгера-Мюллера всенаправленно реагировала на электроны и протоны с E>6 и E>52 МэВ соответственно. Вторая трубка Гейгера-Мюллера не имела прямого доступа к космической среде и всенаправленно реагировала на фоновые электроны и протоны с E>6 и E>52 МэВ соответственно. Импульсы из ионной камеры накапливались в течение 326,08 секунды и считывались один раз каждые 327,68 секунды. Отсчеты первой трубки Гейгера-Мюллера накапливались в течение 39,36 секунды и считывались шесть раз каждые 327,68 секунды. Отсчеты второй трубки Гейгера-Мюллера накапливались в течение 39,36 секунды и считывались пять раз каждые 327,68 секунды. Этот эксперимент проходил нормально с момента запуска до 10 мая 1965 года. [9]
Анализатором тормозящего потенциала служил трехэлементный планарный стакан Фарадея. Он был установлен перпендикулярно оси вращения космического корабля и имел эффективный угол обзора 5 ср. Режимы грубого и высокого разрешения были запрограммированы как для ионов, так и для электронов. Эти режимы состояли из 15 шагов каждый для замедляющих напряжений от 0 до 28 В и от 0 до 100 В. Вся последовательность ионов и электронов повторялась один раз каждые 10,92 минуты, а каждый 15-шаговый спектральный анализ занимал 5,4 секунды. Эксперимент продолжался около 20 часов после запуска, пока из-за отказа механического программатора его работа не была прекращена. На данные негативно повлияли вторичные электроны, и они больше не существуют. [10]
Для обнаружения и анализа положительной ионной компоненты падающей плазмы и исследования ее общих характеристик потока использовался квадрисферический электростатический анализатор с токосъёмником и электрометрическим усилителем. Протоны анализировались по 14 энергетическим каналам в диапазоне от 0,025 до 16 кэВ . Прибор устанавливался в экваториальной плоскости спутника и имел угол обзора 15° в этой плоскости и 90° в плоскости, содержащей ось вращения. Экваториальная плоскость спутника была разделена на три смежных сектора (111,8°, 111,8° и 136,4°) с помощью оптического датчика аспекта. Пик потока в одном секторе регистрировался при одном потенциале пластины анализатора за один оборот спутника (информация о положении внутри сектора, в котором возник пик потока, не сохранилась). После 14 оборотов все энергетические каналы были просканированы, и процесс повторился для следующего сектора. Полное сканирование по энергии и сектору повторялось каждые 5,46 минуты. Никаких данных за краткие периоды пребывания спутника в магнитосфере получено не было . Прибор работал хорошо до апреля 1964 года, когда он начал работать с перебоями. После этого его работа продолжала ухудшаться. [11]
На спутнике была установлена телеметрическая система с цифровым процессором данных (DDP) [12] , которая впервые использовала интегральные схемы на летающем космическом корабле, предшествовавшем как компьютеру D-37C , используемому в ракетной системе Minuteman II , так и компьютеру управления Apollo . [13] [14] DDP позволял различным бортовым цифровым экспериментам сохранять результаты в аккумуляторах , которые затем считывались в повторяющемся цикле и кодировались в сигналы частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) для отправки на наземные станции. [15] Суммарная емкость аккумуляторов составляла 105 бит плюс 15-битная тактовая частота. [12] Помимо цифровых данных, передаваемых в формате PFM, чуть более половины обычного цикла передачи (9 из 16 «кадров») использовалось для отправки аналоговых сигналов. [15]
В процессоре использовались чипы Series 51 от Texas Instruments , в частности SN510 ( синхронизируемая защелка SR ) и SN514 (двойные вентили NAND / NOR с 3 входами ), которые оба поставлялись в 8-контактных плоских корпусах и использовали резисторно-конденсаторно-транзисторную логику. (РКТЛ). [16] [17] Однако в то время на одном кристалле можно было разместить только два транзистора , [13] поэтому несколько кристаллов с разными логическими компонентами приходилось соединять вместе вручную крошечными проводами, прежде чем герметизировать в корпусе. упаковке, что делает их производство очень дорогим. Ранние образцы стоили более 400 долларов США (что эквивалентно 4000 долларов США в 2023 году). [18]
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
{{cite report}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .