إكسبلورر 32

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

إكسبلورر 32 ، المعروف أيضًا باسم مستكشف الغلاف الجوي-ب ( AE-B )، [ 2 ] هو قمر صناعي تابع لوكالة ناسا أطلقته الولايات المتحدة لدراسة الغلاف الجوي العلوي للأرض . أُطلق من كيب كانافيرال على متن صاروخ دلتا سي 1 في 25 مايو 1966. كان ثاني قمر من أصل خمسة أقمار "مستكشف الغلاف الجوي"، وكان أولها إكسبلورر 17. على الرغم من وضعه في مدار أعلى من المتوقع بسبب عطل في المرحلة الثانية من صاروخ الإطلاق ، إلا أن إكسبلورر 32 استمر في إرسال البيانات لمدة عشرة أشهر قبل أن يتعطل نتيجة انخفاض مفاجئ في الضغط . عاد القمر الصناعي إلى الغلاف الجوي للأرض في 22 فبراير 1985. [ 2 ]

خلفية

تم بناء القمر الصناعي إكسبلورر 32 بواسطة مركز غودارد لرحلات الفضاء ، [ 3 ] كخليفة للقمر الصناعي إكسبلورر 17 ، الذي يشبهه إلى حد كبير، وذلك لقياس درجة الحرارة والتركيب والكثافة والضغط في الغلاف الجوي العلوي بشكل مباشر. [ 4 ] تمثلت الاختلافات الرئيسية بينه وبين القمر الصناعي السابق في إضافة مسجل بيانات لتخزين البيانات، وخلايا شمسية لشحن البطاريات الداخلية ، وجهاز عزم مغناطيسي لتثبيت دوران القمر الصناعي، ومقياس مغناطيسي ثلاثي المحاور لقياس اتجاه القمر الصناعي في مداره. [ 3 ]

مركبة فضائية

عالم يعمل على قمر صناعي باستخدام أداة على ما يُفترض أنه الجزء الأمامي من المركبة.

كان إكسبلورر 32 عبارة عن كرة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، محكمة الإغلاق بتفريغ الهواء، قطرها 0.889 متر ( قدمان و11 بوصة) . حمل مطياف أيوني واحد ، ومطيافين للكتلة المحايدة ، وثلاثة مقاييس كثافة مغناطيسية ، ومسبارين كهرساكنين. استخدم مسجلاً شريطياً لحفظ البيانات التي تم جمعها عندما كان القمر الصناعي خارج نطاق إحدى المحطات الأرضية الثلاث عشرة . كان يعمل ببطاريات من الفضة والزنك ومجموعة من الخلايا الشمسية مثبتة على سطحه الخارجي. [ 2 ]   

التجارب

درجة حرارة الإلكترون وكثافته

كان الهدف من هذه التجربة قياس توزيع درجة حرارة الإلكترونات وكثافتها من 10.E3 إلى 10.E6 إلكترون/سم مكعب باستخدام مسبار إلكتروني ذي جهد متغير. [ 5 ]

مطياف الكتلة الأيونية

صُممت هذه التجربة للحصول على وصف لتركيزات أنواع الأيونات في الطبقة العليا من الغلاف الأيوني ( بشكل رئيسي الهيدروجين الذري والهيليوم والنيتروجين والأكسجين )، كدالة للوقت والموقع والنشاط الشمسي والمغناطيسي الأرضي .

يتكون مستشعر المطياف من أنبوب خزفي ذي دورة 5-3 بمسافة شبكية 5 مم وحلقة حماية خارجية. استُخدم ترددان لاسلكيان، 3.7 و9.0 ميجاهرتز ، مع جهد مسح شبه منحرف لتغطية نطاق كتلة الأيونات من 12 إلى 19، ووحدات كتلة ذرية 1 و4، مما يضمن الكشف عن المكونات الأيونية الأساسية للطبقة العليا من الغلاف الأيوني. تتضمن عملية تشغيل التجربة مسحًا كاملًا للكتلة في 208 ثانية، يليه إعادة تطبيق جهد المسح وقياس ثانٍ لنطاق الكتلة العالي. يتحكم جهد الإيقاف وجهد حلقة الحماية في حساسية المطياف، ويمكن التحكم بكل جهد من الأرض. تم قياس تيار الأيونات الواصل إلى المطياف بواسطة سلسلة من مكبرات الصوت ذات خمسة عقود، بنطاق حساسية للجسيمات يبدأ من حوالي 10 × 10⁶ أيون/سم³. تم تشغيل معاير تلقائي مرة واحدة خلال كل عملية تشغيل لتزويد نظام التضخيم وجهاز مراقبة المسح بإشارتين معروفتين. حُسبت خصائص التضخيم من الاستجابة لهذه النبضات. رُكّب أنبوب المطياف على خط استواء المركبة الفضائية شبه الكروية الشكل. تم التحكم مغناطيسيًا في فترة دوران المركبة الفضائية ووضعيتها بحيث ظل محور الدوران عموديًا تقريبًا على مستوى المدار، وبالتالي، تمت محاذاة فتحة المطياف مع متجه سرعة القمر الصناعي مرة واحدة في كل دورة. كان معدل الدوران 29 ± 1 دورة في الدقيقة . نظرًا لأن نطاق الكتلة تم مسحه ببطء مقارنةً بفترة الدوران، فقد تم تعديل كل قمة في طيف الأيونات عند تردد الدوران، مع حدوث أقصى تيار أيوني عندما تكون الزاوية بين محور المطياف ومتجه السرعة في أدنى قيمة لها. [ 6 ]

مطياف الكتلة المغناطيسي للجسيمات المحايدة

استُخدم مطيافان مغناطيسيان للكتلة مزدوجا التركيز لقياس تركيب الغلاف الجوي المتعادل (غير المشحون) بين ارتفاع 285 كم (177 ميلًا) و 1000 كم (620 ميلًا) . رُكّب أحدهما على خط استواء القمر الصناعي الكروي عموديًا على محور دورانه، بينما رُكّب الآخر على قمته موازيًا لمحور الدوران. تأينت الجسيمات المتعادلة بقصفها بالإلكترونات وفُصلت وفقًا لنسبة الكتلة إلى الشحنة (M/Q) في قسم التحليل بالجهاز. وُضع كوب تجميع واحد لكل نوع من الأنواع الأيونية السبعة المختلفة. قام مُضخّم المقياس الكهربائي، الذي يمتلك نطاقي حساسية يختلفان بمعامل 100، بأخذ عينات من مُجمّعات الأيونات السبعة بالتتابع. كان زمن التوقف عند نطاق كتلة وحساسية مُحدد 2.4 ثانية. خُصصت الخطوات الأربع الأولى من أصل خمس عشرة خطوة، مدة كل منها 2.4 ثانية، لتصحيح أي انحراف صفري للمقياس الكهربائي ولتسجيل مستويات الصفر ذات الحساسية المنخفضة والعالية. ثم قُيست تيارات الأيونات بحساسية عالية لنسبة M/Q تساوي 2 (الهيدروجين الجزيئي)، و4 (الهيليوم)، و14 (النيتروجين الذري)، وبحساسية عالية ومنخفضة لنسبة M/Q تساوي 28 (النيتروجين الجزيئي)، و32 (الأكسجين الجزيئي)، و16 ( الأكسجين الذري )، و18 ( بخار الماء ). استغرقت دورة كاملة 36 ثانية. صُممت التجربة للعمل على فترات زمنية مدتها 4 دقائق، حيث تُرسل بيانات في الوقت الفعلي عند وجودها ضمن نطاق محطة أرضية، أو تُخزن البيانات على مسجل شريطي حتى توفر محطة أرضية. [ 7 ]    

مقاييس الضغط

تم إطلاق ثلاثة مقاييس كثافة من نوع المغنطرون ذي المهبط البارد (مقاييس تأين ريد هيد)، كل منها مزود بمصدر جهد عالٍ ومقياس كهربائي للخرج، لقياس كثافة الغلاف الجوي المتعادل كدالة للارتفاع والوقت وخط العرض والنشاط الشمسي والمغناطيسي الأرضي. سُمّي أحد المقاييس NRC-528 والآخران GCA-R5 للدلالة على أصول مختلفة. رُكّب مقياس واحد من كل تسمية على خط استواء القمر الصناعي، بينما رُكّب المقياس الثالث على ارتفاع 55 درجة فوق خط الاستواء. امتلكت مقاييس GCA-R5 المعدنية الخزفية مجالًا مغناطيسيًا داخليًا يبلغ حوالي 0.1 تسلا، واحتوت على مواد مشعة مُرسبّة على المصعد للسماح بالتشغيل عند كثافات جوية منخفضة (أقل من 10000 ميكرومتر).(10⁻¹⁷ جم  /سم³ ) مع تثبيت جهد المصعد عند 3500 فولت . كان مقياس GCA-R5 المثبت استوائيًا مزودًا بمخرج مقياس كهربائي قابل للتبديل ضمن نطاق خطي، وتم الحصول على قياسات تيار عالية الدقة. أما مخرجا المقياسين المتبقيين فكانا عبر مقاييس كهربائية لوغاريتمية. تمت معايرة جميع المقاييس الكهربائية مرة واحدة عند كل تشغيل. بلغت الدقة الزمنية للقياسات ثانيتين، وهو ما يعادل فترة دوران القمر الصناعي، ويتوافق مع دقة مكانية قدرها 6 كم (3.7 ميل) على طول مسار المدار. [ 8 ]  

مقاومة الأقمار الصناعية وكثافة الغلاف الجوي

نظراً لشكلها المتناظر، اختار الباحثون المركبة الفضائية إكسبلورر 32 لتحديد كثافة الغلاف الجوي العلوي كدالة للارتفاع وخط العرض والفصل والنشاط الشمسي. وقد خُطط لهذه التجربة قبل الإطلاق. استُنتجت قيم الكثافة بالقرب من نقطة الحضيض من خلال رصد متسلسل لموقع المركبة الفضائية، باستخدام تقنيات التتبع البصرية (شبكة كاميرات بيكر-نان) والراديو و/أو الرادار. وقد أسفرت هذه التجربة عن تحديد قيم معقولة للكثافة بنجاح. [ 9 ]

مهمة

أُطلق القمر الصناعي إكسبلورر 32 في 25 مايو 1966 الساعة 14:00:00 بتوقيت غرينتش من منصة الإطلاق LC-17B بواسطة صاروخ ثور-دلتا C1 . [ 10 ] لم تتوقف المرحلة الثانية عند إصدار الأمر، بل استمرت لمدة ثماني ثوانٍ إضافية حتى نفد وقودها. نتج عن ذلك وصول القمر الصناعي إلى مدار ذي أوج أعلى بكثير من المدار المُخطط له ( 1688 كم (1049 ميل) مقابل 750 كم (470 ميل)) - وقد حدثت دفعات زائدة مماثلة مع صاروخ ثور-دلتا في إطلاق القمرين الصناعيين تيروس-9 وجيوس -أ . [ 11 ] ومع ذلك، فقد أرسل القمر الصناعي بيانات قابلة للاستخدام. [ 12 ]    

تسببت أعطال إلكترونية في منطق جهازي قياس الطيف في تعطل أحدهما بعد 4 أيام فقط في المدار، والآخر بعد 7 أيام، [ 7 ] ولكن تم الحصول على بيانات جيدة حتى ذلك الحين. [ 13 ] : 11

أعاد المسبار إكسبلورر 32 بيانات من تجاربه الأخرى على مدى الأشهر العشرة التالية، وعندها تعرض لانخفاض في الضغط أدى إلى تعطل البطارية؛ [ 2 ] وقد حددت ناسا أن السبب إما اصطدام نيزك أو تمزق لحام في غلاف المركبة الفضائية. في 3 مارس، تعطل أحد مجسات درجة حرارة الإلكترون، لكن المجس الآخر ومطياف كتلة الأيونات عملا بشكل جيد حتى 22 مارس. توقف المجس عن العمل في 26 مارس، وانتهى الدعم الأرضي في 31 مارس. [ 13 ] : 92

عاد القمر الصناعي إلى الغلاف الجوي للأرض في 22 فبراير 1985. [ 14 ]

النتائج والإرث

بعد تحقيق جميع أهداف المهمة، أُعلن نجاح مهمة إكسبلورر 32 في ديسمبر 1966. عُرضت أوراق بحثية مبنية على بيانات الأقمار الصناعية لأول مرة في اجتماع الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي الذي عُقد في واشنطن العاصمة في الفترة من 17 إلى 20 أبريل 1967، كما نُشرت نتائج إضافية في اجتماعات لجنة أبحاث الفضاء والفيزياء الفلكية (COSPAR) في لندن في يوليو. [ 13 ] : 92

تم جمع بيانات مطياف الكتلة الأيونية في الوقت الفعلي بواسطة 13 محطة أرضية، وفوق مناطق نائية باستخدام مسجل شريطي مثبت على المركبة الفضائية. وقد أتاح العمر التشغيلي الفعال للقمر الصناعي، الذي بلغ 10 أشهر، إجراء دراسة شاملة للتغيرات اليومية للغلاف الجوي خلال دورتين نهاريتين كاملتين تقريبًا، نظرًا لأن مستوى المدار كان يتقدم دورة كاملة كل 5.5 أشهر. وباستخدام البيانات التي تم الحصول عليها، أُجريت عدة دراسات، منها: (1) التغيرات اليومية والموسمية في تركيب الأيونات الجوية، (2) تأثير الرياح الجوية على مستوى انتقال أيون الهيدروجين الذري إلى أيون الأكسجين الذري، (3) كثافة وتغيرات الهيدروجين الذري في الغلاف الحراري مع مرور الوقت، و(4) تغير تركيب الأيونات مع الارتفاع في منطقة الحوض الجوي في خطوط العرض المتوسطة. وكان تصميم الجهاز المستخدم مشابهًا لتصميم مطيافات الأيونات المستخدمة في سلسلة أقمار مرصد الجيوفيزياء المداري (OGO). [ 6 ]

قدمت قياسات الأقمار الصناعية لكثافة الجسيمات المحايدة والإلكترونات دليلاً مباشراً على أن موجات الجاذبية في منطقة F من الغلاف الحراري مسؤولة جزئياً عن البنية الموجية لكثافة الإلكترونات فيها. [ 15 ]

عندما كان القمر الصناعي قريبًا من نقطة الحضيض ، رُصد بواسطة شبكات من كاميرات بيكر-نان الأرضية ، بالإضافة إلى تتبعه عبر الراديو والرادار . ومن خلال قياس تغير مدار القمر الصناعي نتيجةً لمقاومة الغلاف الجوي ، تبيّن أن النماذج المستمدة من بيانات إكسبلورر 17 كانت منحرفة بنسبة 35%، ويعود ذلك في الغالب إلى أخطاء في المعايرة. وبذلك، وفّر إكسبلورر 32 خريطةً محسّنةً بشكل كبير لكثافة الهواء على ارتفاع حوالي 260 كيلومترًا (160 ميلًا) . وقد أثبتت هذه المعلومات فائدةً أكبر عند دمجها مع بيانات القمر الصناعي OV3-2 ، وهو قمر صناعي تابع للقوات الجوية الأمريكية يدور في المدار نفسه. [ 16 ]  

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "المسار: المستكشف 32 (AE-B) 1966-044A" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه في 10 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  2. 1 2 3 4 "العرض: إكسبلورر 32 (AE-B) 1966-044A" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه في 10 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  3. 1 2 ويليام ر. كورليس (1967). الأقمار الصناعية العلمية . واشنطن العاصمة: قسم المعلومات العلمية والتقنية، مكتب استخدام التكنولوجيا، ناسا. الصفحات 711-713 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2020 . المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  4. ↑ "علوم الغلاف الجوي والأرض" . planet4589.org . مؤرشف من الأصل في 3 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 22 مارس 2015 .
  5. ↑ "تجربة: درجة حرارة الإلكترون وكثافته" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  6. 1 2 "تجربة: مطياف الكتلة الأيوني" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه في 10 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  7. 1 2 "تجربة: مطياف الكتلة المغناطيسي للجسيمات المحايدة" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه في 10 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  8. ↑ "تجربة: مقاييس الضغط" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  9. ↑ "تجربة: مقاومة الأقمار الصناعية وكثافة الغلاف الجوي" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  10. ↑ ماكدويل، جوناثان. "سجل الإطلاق" . تقرير جوناثان الفضائي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 مايو 2021 .
  11. ↑ "المركبة الفضائية إكسبلورر 32 تدخل مدارًا بيضاويًا للغاية" . مجلة أسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء . شركة ماكجرو هيل للنشر. 30 مايو 1966. ص 30. تاريخ الاطلاع: 24 مايو 2021 . 
  12. ↑ "المستكشف 32 يُعيد بيانات مفيدة" . أسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء . شركة ماكجرو هيل للنشر. 30 مايو 1966. ص 30. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 مايو 2021 . 
  13. 1 2 3 "علم الطيران والفضاء، 1967" (ملف PDF) . وكالة ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 ديسمبر 2021 .
  14. ↑ ماكدويل، جوناثان (21 يوليو 2021). "كتالوج الأقمار الصناعية" . تقرير جوناثان الفضائي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 نوفمبر 2021 .
  15. ↑ بي إل دايسون؛ جي بي نيوتن؛ إل إتش بريس (1 يونيو 1970). "قياسات في الموقع لبنية موجة كثافة الجسيمات المحايدة والإلكترونات من القمر الصناعي إكسبلورر 32" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 75 (16): 3200-3210 . Bibcode : 1970JGR....75.3200D . doi : 10.1029/JA075i016p03200 .
  16. ↑ "العرض: OV3-2 1966-097A" . ناسا. 28 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 نوفمبر 2021 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .