تجربة الجسيمات المشحونة في بيئة القمر

صُممت تجربة بيئة الجسيمات المشحونة على سطح القمر ( CPLEE )، التي وُضعت على سطح القمر ضمن مهمة أبولو 14 كجزء من حزمة تجارب أبولو على سطح القمر (ALSEP)، لقياس أطياف طاقة الجسيمات المشحونة منخفضة الطاقة التي تصطدم بسطح القمر. وقد قاس الجهاز تدفقات الإلكترونات والأيونات ذات الطاقات التي تتراوح بين 40 إلكترون فولت و20 كيلو إلكترون فولت. وكان الهدف الرئيسي من التجربة هو دراسة جسيمات البلازما المنبعثة من الشمس وتدفق الجسيمات منخفضة الطاقة في ذيل المجال المغناطيسي للأرض .

كان وزن جهاز CPLEE 2.7 كجم (6.0 رطل) ، وحجمه عند التخزين 2540 سم مكعب، ويستهلك 3.0 واط من الطاقة في الظروف العادية، و6.0 واط ليلاً عند تشغيل سخان البقاء. يتكون الجزء الرئيسي من الجهاز من محللين كهرساكنين. أحدهما (المحلل A) موجه نحو خط عمودي قمري محلي، والآخر (المحلل B) موجه نحو نقطة تبعد 60 درجة عن الخط العمودي باتجاه غرب القمر. يتمتع كلا الكاشفين بمجال رؤية 4 × 20 درجة؛ بالنسبة للمحلل A، كان المحور الطويل لمجال الرؤية موجهاً نحو الشمال والجنوب، وبالنسبة للمحلل B، نحو الشرق والغرب. كتقريب أولي، يمكن اعتبار كلا الكاشفين موجهين في مستوى مسار الشمس . يتألف كل محلل من مجموعة من الشقوق المحددة للاتجاه، وألواح انحراف، وخمسة مضاعفات إلكترونية صغيرة الفتحة (1 مم اسميًا) على شكل حرف C، ومضاعف إلكتروني واحد كبير الفتحة (8 مم اسميًا) على شكل قناة حلزونية، وستة مُجمِّعات. عند تطبيق جهد معين على ألواح الانحراف، رُتِّبت المضاعفات الخمسة صغيرة الفتحة لحساب الجسيمات ذات قطبية واحدة وطاقات مختلفة، بينما يقوم المضاعف كبير الفتحة في الوقت نفسه بقياس نطاق واسع من الجسيمات ذات القطبية المعاكسة. خلال كل فترة زمنية مدتها 19.2 ثانية في الوضع التلقائي لتشغيل التجربة، طُبِّقت جهود انحراف مقدارها صفر (مرتين، للخلفية والمعايرة) و+ و-35 و350 و3500 على ألواح الانحراف لمدة 2.4 ثانية عند كل جهد. يقوم كل محلل بإجراء القياسات لمدة 1.2 ثانية ويرسل البيانات أثناء تشغيل المحلل الآخر. سمح الوضع اليدوي، قليل الاستخدام، بتطبيق جهد انحراف واحد بشكل مستمر، مما زاد من الدقة الزمنية للجسيمات في جزء محدود من الطيف. تم الحصول على بيانات مفيدة خلال كل فترة 19.2 ثانية (الوضع التلقائي)، حيث تم، لكل محلل، تسجيل عدد تراكمي للإلكترونات والأيونات لمدة 1.2 ثانية في 18 نطاق طاقة بين 40 إلكترون فولت و20 كيلو إلكترون فولت. تتمركز النطاقات التي تستخدم جميع الكواشف الستة عند 35 فولت تقريبًا عند 40، 50، 65، 70، 95، و200 إلكترون فولت، بينما تبلغ هذه القيم 10 أضعاف عند 350 فولت، و100 ضعف عند 3500 فولت. وقد تم حماية الجهاز بغطاء واقٍ من الغبار، يحتوي على مصدر إشعاعي من النيكل-63 في أسفله فوق كل فتحة للمعايرة.  

صمّم الجهاز البروفيسور الأسترالي برايان ج. أوبراين ، الذي كان أستاذاً في قسم علوم الفضاء بجامعة رايس. بعد مغادرته جامعة رايس عام ١٩٦٨، تولّى طالبه ما بعد الدكتوراه ديفيد ل. ريزونر ( حاصل على الدكتوراه عام ١٩٦٨ ) منصب الباحث الرئيسي للجهاز وتحليل بياناته. حصل طالبان من جامعة رايس على درجة الدكتوراه في تحليل بيانات CPLEE: فريدريك ج. ريتش ( حاصل على الدكتوراه عام ١٩٧٣ ) وباتريشيا هـ. ريف ( حاصلة على الدكتوراه عام ١٩٧٥ ).

كانت المحطة المركزية لتجربة ALSEP تقع عند الإحداثيات 3°38′38″ جنوبًا و 17°28′39 ″ غربًا (3.6440° جنوبًا ، 17.4775 ° غربًا) ( Apollo 14 ALSEP ) . وتم نشر تجربة الجسيمات المشحونة في بيئة القمر على بُعد حوالي 3 أمتار شمال شرق المحطة المركزية. وتم ضبط مستوى الجهاز بزاوية 1.7 درجة، مع إمالته نحو الشرق، باستخدام ميزان تسوية فقاعي، ومحاذاة من الشرق إلى الغرب بدقة تصل إلى درجة واحدة باستخدام بوصلة شمسية. تم نشر الجهاز في حوالي الساعة 18:00 بالتوقيت العالمي المنسق (UT) في 5 فبراير 1971، وتم تشغيله في الساعة 19:00 بالتوقيت العالمي المنسق (UT) لمدة 5 دقائق لإجراء اختبارات وظيفية. وأُجريت عملية فحص نهائية في 6 فبراير من الساعة 4:00 إلى 6:10 بالتوقيت العالمي المنسق (UT). بعد صعود المركبة القمرية في 6 فبراير الساعة 18:49 بالتوقيت العالمي المنسق، صدرت الأوامر بإزالة غطاء الغبار في الساعة 19:30 بالتوقيت العالمي المنسق.

سارت التجربة بشكل طبيعي منذ بدء تشغيلها وحتى 8 أبريل 1971، حين تعطل مصدر الطاقة الخاص بالمحلل الموجه بعيدًا عن الوضع الرأسي القمري (المحلل B). استمر المحلل الآخر في العمل بشكل طبيعي حتى 6 يونيو 1971، حين حدث عطل جزئي في مصدر الطاقة. كان تشغيل هذا المحلل متقطعًا لبقية عام 1971. وخلال معظم عام 1972، كان التشغيل مستمرًا خلال الليل القمري ومتقطعًا خلال النهار القمري بسبب ارتفاع درجات الحرارة الذي تسبب في انخفاض الجهد الكهربائي في مصدر الطاقة. من ديسمبر 1972 إلى فبراير 1973، كان التشغيل مستمرًا، وبعد ذلك عادت مشاكل الجهد الكهربائي للظهور. فُقدت إشارة المحطة المركزية لأبولو 14 في 1 مارس 1975، ثم استُعيدت في 5 مارس. استمر فقدان الإشارة واستعادتها بشكل متقطع حتى انتهاء تجربة ALSEP. حدثت عمليات فقدان الإشارة واستعادتها في عام 1976 في الفترة من 18 يناير إلى 19 فبراير، ومن 17 مارس إلى 20 مايو، ومن 8 يونيو إلى 10 يونيو، ومن 9 أكتوبر إلى 12 نوفمبر، وفي عام 1977 في الفترة من 30 يوليو إلى 4 أغسطس. وكانت تجربة CPLEE في وضع الاستعداد عندما تم إيقاف تشغيل محطات ALSEP في 30 سبتمبر 1977.

• التصوير السيلينوغرافي
• قائمة الأجسام الاصطناعية على سطح القمر

 تتضمن هذه المقالة مواداً متاحة للعموم من مواقع إلكترونية أو وثائق تابعة لوكالة ناسا .

• "تجربة الجسيمات المشحونة في البيئة القمرية (CPLEE)" . ناسا .

• بيانات CPLEE من وكالة ناسا