Эксплорер 6 , или S-2 , — спутник НАСА , запущенный 7 августа 1959 года в 14:24:20 по Гринвичу . Это был небольшой спутник сфероидальной формы, предназначенный для изучения захваченного излучения различных энергий, галактических космических лучей , геомагнетизма , распространения радиоизлучения в верхних слоях атмосферы и потока микрометеоритов . Также было испытано сканирующее устройство, предназначенное для фотографирования облачного покрова Земли . [2] 14 августа 1959 года «Эксплорер-6» сделал первые фотографии Земли со спутника. [2] [3] [4]
В этом эксперименте измерялась плотность электронов вблизи спутника. Наблюдательная аппаратура состояла из двух когерентных передатчиков, работающих на частотах 108 и 378 МГц . Наблюдались доплеровские разностные частоты и изменение фарадеевского вращения сигнала частотой 108 МГц. Сигналы наблюдались с приемной станции на Гавайях от 20 до 70 минут во время каждого из восьми проходов в течение 11 дней. Сильное замирание и сильная магнитная буря усложнили интерпретацию данных. Отказ передатчика радиомаяка на частоте 378 МГц положил конец эксперименту. [5]
Феррозондовый магнитометр использовался для измерения составляющей магнитного поля, параллельной оси вращения аппарата. Измерения в сочетании с измерениями, выполненными с помощью магнитометра поисковой катушки (который измерял компонент окружающего поля, перпендикулярного оси вращения транспортного средства) и датчика аспекта, где они предназначены для определения направления и величины окружающего магнитного поля. Он был предназначен для проведения измерений на высоте до 8 радиусов Земли, но из-за постоянных мультипольных возмущений внутри аппарата феррозондовый магнитометр насыщался и не возвращал никаких данных. Таким образом, информация была доступна только с поисковой катушки и индикатора аспекта. [6]
Аппаратура для этого эксперимента состояла из интегрирующей ионизацион- ной камеры типа Неера и трубки Гейгера-Мюллера (ГМ) Антон 302 . Из-за сложной неоднородной экранировки детекторов были доступны лишь приблизительные значения энергетических порогов. Ионная камера всенаправленно реагировала на электроны и протоны с энергиями более 1,5 и 23,6 МэВ соответственно. Трубка GM всенаправленно реагировала на электроны и протоны с энергиями более 2,9 и 36,4 МэВ соответственно. Отсчеты с трубки ГМ и импульсы с ионной камеры накапливались в отдельных регистрах и телеметрировались аналоговой системой. Время, прошедшее между первыми двумя импульсами ионной камеры после передачи данных и временем накопления 1024 отсчетов трубки GM, измерялось цифровым телеметрическим способом. На самом деле телеметрическим способом было передано очень мало цифровых данных. Ионная камера работала нормально с момента запуска до 25 августа 1959 года. Трубка GM работала нормально с момента запуска до 6 октября 1959 года. [7]
Для получения статистики потока импульса и изменения потока микрометеоритов использовался детектор микрометеоритов (спектрометр импульса микрометеоритов), в котором в качестве чувствительных элементов использовались пьезоэлектрические кристаллические микрофоны . Хотя импульсы были обнаружены, эксперимент не дал никаких данных, имеющих научную ценность. [8]
Всенаправленный пропорциональный встречный телескоп тройного совпадения использовался для наблюдения протонов (с E>75 МэВ ) и электронов (с E>13 МэВ) в области земного захваченного излучения. Научная цель телескопов состояла в том, чтобы определить некоторые свойства излучения высокой энергии в межпланетном пространстве , включая долю отсчетов, обусловленных рентгеновскими лучами , по сравнению с отсчетами, обусловленными протонами и другими частицами высокой энергии . Сравнение с результатами ионизационной камеры космических лучей позволяет определить тип и энергию частиц, ответственных за измерение.
Каждый телескоп состоит из семи пропорциональных счётных трубок, шесть из которых расположены концентрическим кольцом вокруг седьмой, идущей параллельно по длине. Эти связки трубок лежат по бокам, выступая через верхнюю часть одного из ящиков с оборудованием в шестиугольном основании Рейнджера 1 . Три внешние трубы выходят в космос, а три выступают в ящик с оборудованием. Каждый набор из трех устройств электронно соединен в группу, которая подается на усилитель импульсов и формирователь импульсов. Центральная трубка питается от собственной эквивалентной цепи.
Два телескопа были обозначены как «низкоэнергетический» и «высокоэнергетический», различаясь только количеством защиты и ее конфигурацией. Счетчики в телескопе высоких энергий представляли собой латунные трубки длиной 3 дюйма, диаметром 0,5 дюйма и толщиной 0,028 дюйма. Всю сборку окружает свинцовый экран толщиной 5 грамм на см 2 . В энергоблоке используются трубы такого же размера, но из стали с толщиной стенок 0,508 ± 0,0025 мм. Половина узла имеет свинцовую защиту плотностью 5 грамм на см 2 по всей длине трубок. Неэкранированная половина сборки представляет собой открытую часть, до которой частицы могут добраться, не сталкиваясь с конструкционным материалом космического корабля, что обеспечивает угловое разрешение менее 180° для частиц низкой энергии. Низкоэнергетический телескоп может обнаруживать протоны с энергией больше или равной 10 МэВ и электроны больше или равной 0,5 МэВ. Телескоп высоких энергий обнаруживает протоны с энергией 75 МэВ и выше и электроны с энергией 13 МэВ и выше в тройном совпадении, а также тормозное излучение выше 200 кэВ в центральной трубе.
Когда частица проходит через пучок трубок, электронная схема определяет, в какие группы она проникла. Если импульс исходит сразу от всех трех групп, тройное совпадение, частица была высокоэнергетической, а не низкоэнергетической или рентгеновской. События тройного совпадения регистрируются телеметрически вместе с одиночными отсчетами из центральной трубки для определения отсчетов, вызванных источниками высокой энергии по сравнению с источниками низкой энергии. Скорость счета телескопа высокой энергии позволяет корректировать данные телескопа низкой энергии, чтобы можно было рассчитать поток частиц, падающих на неэкранированную часть блока низкой энергии. Сравнение данных низкоэнергетического телескопа и ионизационной камеры космических лучей (оба обнаруживают частицы в одном и том же диапазоне энергий) позволяет определить среднюю ионизацию на частицу, из чего можно определить тип и энергию частицы.
За время активной жизни эксперимента произошло несколько магнитных бурь. Дата передачи последней полезной информации была 6 октября 1959 года, после чего передатчик вышел из строя. [9]
Эксперимент со сцинтилляционным счетчиком был разработан для проведения прямых наблюдений электронов в радиационных поясах Земли с помощью детектора, нечувствительного к тормозному излучению . Этот эксперимент состоял из цилиндрического пластикового сцинтиллятора, приклеенного к трубке фотоумножителя. Прибор смотрел в космос через закрытое фольгой окно в корпусе полезной нагрузки, но прибор также реагировал на более энергичные частицы, проходящие через корпус полезной нагрузки. Минимальные обнаруживаемые энергии составляли 200 кэВ для электронов и 2 МэВ для протонов. Для электронов с энергией от 200 до 500 кэВ эффективность детектора, умноженная на всенаправленный геометрический фактор, составляла 0,0008 см 2 отсчета на электрон; тогда как для электронов с энергией более 500 кэВ она составляла 0,16 см 2 отсчета на электрон. Для очень проникающих частиц геометрический фактор возрастал до максимального значения 3,5 см 2 . Сцинтилляционный счетчик производил выборку непрерывно для аналоговой передачи и периодически (каждые 2 минуты, 15 секунд или 1,9 секунды, в зависимости от скорости передачи данных спутника) для цифровой передачи. Передатчик, передавший аналоговые данные для этого эксперимента, вышел из строя 11 сентября 1959 года. Данные были получены с ограниченным рабочим циклом от цифрового передатчика до начала октября 1959 года. [10]
Этот эксперимент был разработан для исследования общего магнитного поля Земли, исследования межпланетного магнитного поля и обнаружения признаков любого лунного магнитного поля. Однако из-за низкого апогея космического корабля измерить межпланетные или лунные магнитные поля не удалось. Прибор был аналогичен тому, который использовался на «Пионере-1» , и состоял из одной поисковой катушки, установленной так, что она измеряла магнитное поле, перпендикулярное оси вращения космического корабля. Прибор имел диапазон от 0,6 до 1200 нТл. Калибровка в полете не проводилась. Некоторое ухудшение телеметрического сигнала произошло из-за ионосферных эффектов. Недостаточное количество наземных наблюдений за электронным составом ионосферы не позволило скорректировать данные об этих эффектах. Эксперимент имел как цифровые, так и аналоговые выходы. Амплитуда и фаза магнитометра измерялись непрерывно для аналоговой передачи и периодически (каждые 2 минуты, 15 секунд или 1,9 секунды, в зависимости от скорости передачи данных спутника) для цифровой передачи. Магнитометр работал до потери телеметрического сигнала в начале октября 1959 года. [11]
Телевизионный оптический сканер представлял собой улучшенную версию телевизионной системы, впервые использованной на Pioneer 2 . Эксперимент состоял из оптического блока, содержащего вогнутое сферическое зеркало и фототранзистор, видеоусилитель, схемы синхронизации и логики, а также телеметрию. Эксперимент был разработан, чтобы проверить возможность использования такого оборудования для получения фотографий облачного покрова при дневном свете с низким разрешением. Сканер также послужил предшественником систем телекамер, появившихся на более поздних, более совершенных спутниках. Оптическая ось сканера была направлена на 45° от оси вращения космического корабля, параллельной плоскости орбиты. Вращение корабля обеспечивало строчное сканирование, а поступательное движение корабля по траектории обеспечивало кадровое сканирование. Во время сканирования (один оборот космического корабля) было просмотрено одно пятно (элемент) сканирования на Земле и передано обратно на Землю. Во время очередного оборота космического корабля было просканировано соседнее пятно. Эту процедуру повторяли до тех пор, пока не образовалась линия из 64 таких пятен. Затем процесс повторялся для формирования соседней строки элементов и так далее, пока не получался кадр, или картинка. Система могла создавать полезные фотографии только тогда, когда скорость и орбитальное положение космического корабля были такими, что последовательные линии перекрывались. (Например, в апогее телевизионные линии были разделены расстоянием, примерно равным их длине, и, следовательно, никакой значимой картины получить не удалось). Данные, полученные в результате этого эксперимента, ограничены и крайне низкого качества. Правильная ориентация космического корабля так и не была достигнута, что привело к образованию значительного количества пустого пространства между последовательными строками сканирования. Логические схемы сканера также не работали нормально (успешно воспроизводилось только каждое четвертое пятно сканирования), что еще больше снижало разрешение. Последние полезные данные были получены 25 августа 1959 г. [12]
Этот очень низкочастотный (ОНЧ) приемник был разработан для изучения распространения свистовой моды и ионосферного шума на сигналах частотой 15,5 кГц, передаваемых из Аннаполиса, штат Мэриленд . Сигналы принимались небольшой электрической антенной, которая одновременно использовалась для передачи телеметрии сверхвысокой частоты (ОВЧ). Интенсивность сигнала в полосе пропускания 3 дБ и частоте 100 Гц наблюдалась вместе с импедансом антенны. Динамический диапазон приёмника составлял около 80 дБ. Этот эксперимент проводился от запуска примерно до 160 км до отказа. При сложенной для запуска антенне приемник записывал все данные со сниженной примерно на 30 дБ чувствительностью. На высоте 67 км (42 мили) сигналы исчезли на шумовом фоне. Однако с помощью специальных методов данные можно было использовать на расстоянии до 160 км (99 миль). [13]
Спутник был запущен на высокоэллиптическую орбиту 7 августа 1959 года в 14:24:20 по Гринвичу. [2]
14 августа 1959 года «Эксплорер-6» сделал первое в истории изображение Земли со спутника. Это было над Мексикой на высоте примерно 27 000 км (17 000 миль). Изображение представляло собой очень грубое изображение северной части центральной части Тихого океана , переданное на наземную станцию на Гавайях в течение 40 минут. [2]
13 октября 1959 года в ходе испытания противоспутниковой ракеты (ASAT) ракеты Bold Orion в качестве цели использовался «Эксплорер-6». Ракета успешно прошла на расстоянии 6,4 км (4,0 мили) от спутника. [14] Запуск состоялся в зоне высадки Атлантического ракетного полигона (AMR DZ). Высота, широта и долгота точки падения составляли 11 000 м (36 000 футов), 29 ° северной широты и 79 ° западной долготы соответственно. Bold Orion успешно перехватил спутник Explorer 6, пройдя мимо своей цели на расстоянии менее 3,5 км (2,2 мили) и на высоте 252 км (157 миль).
Вращение спутника было стабилизировано со скоростью 2,8 оборота в секунду (об/с), при этом направление оси вращения имело прямое восхождение 217° и склонение 23°. Четыре солнечных батареи , установленные вблизи экватора, заряжали аккумуляторные батареи на орбите. Каждый эксперимент, за исключением телевизионного сканера, имел два выхода: цифровой и аналоговый. Для передачи цифровой телеметрии и телевизионного сигнала использовался передатчик сверхвысокой частоты (УВЧ ) . Для передачи аналогового сигнала использовались два передатчика очень высокой частоты (ОВЧ). Передатчики УКВ работали непрерывно. Передатчик УВЧ работал всего несколько часов в день. Полностью поднялись только три лопасти солнечных батарей, и это произошло во время раскрутки, а не до раскрутки, как планировалось. Следовательно, первоначальная работа источника питания полезной нагрузки составляла 63% от номинала, и со временем эта цифра уменьшалась. Уменьшение мощности привело к снижению отношения сигнал/шум, что повлияло на большую часть данных, особенно вблизи апогея. Один УКВ-передатчик вышел из строя 11 сентября 1959 года, а последний контакт с полезной нагрузкой был осуществлен 6 октября 1959 года, когда ток зарядки солнечных элементов упал ниже уровня, необходимого для обслуживания спутникового оборудования. [15]
Орбита спутника сошла на нет 1 июля 1961 года. [16]
Всего было получено 827 часов аналоговых и 23 часа цифровых данных. [2]
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 .