Эксперимент по исследованию надтепловых ионов (SIDE) был лунным научным экспериментом, впервые запущенным астронавтами на лунной поверхности в 1969 году в рамках миссии «Аполлон-12» , а затем запущенным на «Аполлон-14» и «Аполлон-15» . [1] Целью SIDE было изучение потенциальной лунной ионосферы и солнечного ветра . [2]
Идея посадки детектора положительных ионов на Луну была впервые предложена лунным научным отделением Управления пилотируемой космической научной программы НАСА в 1964 году. Если, как предполагалось, на Луне не было бы ударной волны и ограниченной атмосферы, то «дневные» измерения в основном коррелировали бы с невозмущенным солнечным ветром. Однако во время лунной ночи считалось, что из-за наличия либо ударных кромок, либо турбулентного потока солнечного ветра измерения детектором положительных ионов не будут просто невозмущенным солнечным ветром. [2] В то время как эксперименты по оценке неионизированных газов были бы предпочтительны для анализа атмосферы Луны, ионные детекторы и ионные спектрометры были более зрелыми технологиями. [3]
Были опасения, что лунный модуль может выпустить достаточно газа из выхлопных газов своего двигателя, чтобы составить 5% всей потенциальной атмосферы Луны и загрязнить любые результаты эксперимента. [3]
SIDE состоит из двух детекторов положительных ионов, анализатора масс и детектора полных ионов, расположенных бок о бок в параллельном расположении. Целью эксперимента было получение спектров массы на единицу заряда положительных ионов, присутствующих вблизи поверхности Луны. [4] Чтобы смягчить любые возможные эффекты лунного реголита, имеющего электрический потенциал, который может повлиять на обнаружение ионов с низкой энергией, прибор будет располагаться поверх проволочного экрана, который будет применять различные заряды для противодействия любому потенциальному поверхностному напряжению. [4]
Корпус для SIDE также вмещал электронику для эксперимента с холодным катодом (CCGE). [5] Командные и контрольные схемы SIDE также поддерживали CCGE. [6] CCGE был отделен от SIDE кабелем длиной 1 метр (3,3 фута). [6]
Эксперимент показал, что ударная волна от лимба создала большое облако горячих электронов солнечного ветра. SIDE также обнаружил, что атмосферные ионы ускоряются солнечным ветром и будут реимплантированы в терминаторе . Дневные наблюдения за лунной атмосферой были затруднены из-за сильно изменчивого солнечного ветра и потока экстремального ультрафиолета . [7]
В то время как электрический потенциал лунной поверхности днем был равен +10 В, он становился -100 В на закате и восходе солнца и -250 В ночью. [7] Все развернутые приборы регулярно обнаруживали выхлопные газы от двигателей спуска и подъема лунного модуля, в том числе, когда ступень подъема лунного модуля Apollo 14 пролетала над местом посадки Apollo 12 на высоте 28 километров (17 миль). [7] [8]
Инструмент SIDE сыграл ключевую роль в идентификации нового плазменного режима в долях хвоста магнитосферы Земли , состоящего в основном из низкоэнергетической плазмы. Эта плазма состояла в основном из протонов и ионизированного атомарного кислорода и азота, вероятно, полученных из атмосферы Земли . [7]
Инструмент Apollo 14 SIDE предоставил первый сигнал, который предполагал наличие водяного пара на Луне. [9] Искусственное происхождение от лунного модуля Apollo 14 не могло быть исключено. Сила и устойчивость события предполагали, что это не было результатом загрязнения. [7] Авторы первоначального исследования позже вернулись и постулировали, что были другие возможные источники и механизмы для захвата и высвобождения водяного пара из ступени подъема Apollo 14. [8] Хотя происхождение воды, обнаруженной Apollo 14, остается спорным, наличие воды на Луне было подтверждено путем прямого наблюдения стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии [10] и инструмента Moon Mineralogy Mapper на борту Chandrayaan-1 . [11] [12] Исследование образцов лунных пород, проведенное в 2008 году, выявило доказательства наличия молекул воды, захваченных в вулканических стеклянных шариках. [13] Аналогичное исследование показало, как процессы, вызванные солнечным ветром на Луне, могли увлекать это на поверхность Луны. [14]