تجربة كاشف الأيونات فوق الحرارية

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كانت تجربة كاشف الأيونات فوق الحرارية (SIDE) تجربة علمية قمرية ، تم نشرها لأول مرة بواسطة رواد فضاء على سطح القمر في عام 1969 كجزء من مهمة أبولو 12 ، ثم تم استخدامها لاحقًا في مهمتي أبولو 14 وأبولو 15. [ 1 ] كان الهدف من SIDE هو دراسة أي غلاف أيوني قمري محتمل والرياح الشمسية . [ 2 ]

خلفية

طُرحت فكرة إنزال كاشف أيونات موجبة على سطح القمر لأول مرة من قِبل فرع علوم القمر التابع لمكتب برنامج علوم الفضاء المأهول في وكالة ناسا عام 1964. بافتراض عدم وجود أي نوع من الصدمات الأمامية على سطح القمر ، وأن غلافه الجوي محدود، فإن القياسات التي تُجرى خلال النهار ستتوافق في الغالب مع الرياح الشمسية غير المضطربة. إلا أنه خلال الليل القمري، كان يُعتقد أنه بسبب وجود أطراف صدمية أو تدفق مضطرب للرياح الشمسية، فإن قياسات كاشف الأيونات الموجبة لن تكون ببساطة قياسات للرياح الشمسية غير المضطربة. [ 2 ] وبينما تُفضّل التجارب التي تُقيّم الغازات غير المتأينة لتحليل الغلاف الجوي للقمر، فإن كواشف الأيونات ومطيافات الأيونات كانت تقنيات أكثر نضجًا. [ 3 ]

كان هناك تخوف من أن تطلق المركبة القمرية كمية كافية من الغازات من عادم محركها لتشكل 5% من إجمالي الغلاف الجوي المحتمل للقمر، مما قد يؤدي إلى تلوث أي نتائج من التجربة. [ 3 ]

أداة

يتكون جهاز SIDE من كاشفين للأيونات الموجبة، ومحلل كتلة ، وكاشف أيونات إجمالي، موضوعة جنبًا إلى جنب في ترتيب متوازٍ. كان الهدف من التجربة هو توفير أطياف الكتلة لكل وحدة شحنة للأيونات الموجبة الموجودة بالقرب من سطح القمر. [ 4 ] وللحد من أي تأثيرات محتملة للجهد الكهربائي لتربة القمر ، والذي قد يؤثر على كشف الأيونات منخفضة الطاقة، سيوضع الجهاز فوق شاشة سلكية تُطبق شحنات متنوعة لموازنة أي جهد سطحي محتمل. [ 4 ]

احتوى غلاف جهاز SIDE أيضًا على الإلكترونيات الخاصة بتجربة مقياس الكاثود البارد (CCGE). [ 5 ] كما دعمت دوائر التحكم والقيادة الخاصة بجهاز SIDE تجربة CCGE. [ 6 ] وكان جهاز CCGE مفصولًا عن جهاز SIDE بواسطة كابل طوله متر واحد (3.3 قدم) . [ 6 ] 

علوم

أظهرت التجربة أدلةً على أن الصدمة الطرفية ولّدت سحابةً كبيرةً من إلكترونات الرياح الشمسية الساخنة. كما وجد جهاز SIDE أن الأيونات الجوية تتسارع بفعل الرياح الشمسية وتُعاد زرعها عند خط الفصل بين الليل والنهار . وقد صعّبت التغيرات الكبيرة في تدفق الرياح الشمسية والأشعة فوق البنفسجية الشديدة عمليات الرصد النهاري للغلاف الجوي القمري . [ 7 ]

بينما وُجد أن الجهد الكهربائي لسطح القمر خلال النهار يبلغ +10  فولت، فإنه ينخفض ​​إلى -100  فولت عند غروب الشمس وشروقها، وإلى -250  فولت ليلاً. [ 7 ] وقد رصدت جميع الأجهزة المنشورة بانتظام غازات العادم المنبعثة من محركات هبوط وصعود المركبة القمرية، بما في ذلك عندما حلقت مرحلة صعود المركبة القمرية أبولو 14 فوق موقع هبوط أبولو 12 على ارتفاع 28 كيلومترًا (17 ميلًا) . [ 7 ] [ 8 ] 

كان جهاز SIDE أساسيًا في تحديد نظام بلازما جديد في فصوص ذيل الغلاف المغناطيسي للأرض ، يتكون في الغالب من بلازما منخفضة الطاقة. وتتكون هذه البلازما في معظمها من بروتونات وأكسجين ونيتروجين ذري متأين، يُرجح أنها مشتقة من الغلاف الجوي للأرض . [ 7 ]

ماء القمر

قدّم جهاز SIDE التابع لمركبة أبولو 14 أول إشارة تُشير إلى وجود بخار ماء على سطح القمر. [ 9 ] لم يُستبعد أن يكون مصدره اصطناعياً من وحدة الهبوط القمرية لأبولو 14. وقد دلّ قوة الإشارة واستمرارها على أنها لم تكن نتيجة تلوث. [ 7 ] وقد أعاد مؤلفو الدراسة الأصلية النظر في الأمر لاحقاً، وافترضوا وجود مصادر وآليات أخرى محتملة لدخول بخار الماء وانطلاقه من مرحلة الصعود في أبولو 14. [ 8 ] وبينما لا تزال أصول الماء الذي رصدته أبولو 14 محل جدل، فقد تأكد وجود الماء على سطح القمر من خلال الملاحظة المباشرة بواسطة مرصد ستراتوسفير للأشعة تحت الحمراء [ 10 ] وجهاز رسم خرائط المعادن القمرية على متن مركبة تشاندرايان-1 . [ 11 ] [ 12 ] وكشفت دراسة أجريت عام 2008 على عينات من الصخور القمرية عن وجود جزيئات ماء محصورة في حبيبات زجاجية بركانية. [ 13 ] أظهرت دراسة مماثلة كيف يمكن للعمليات التي تحركها الرياح الشمسية للقمر أن تنقل هذا إلى سطح القمر. [ 14 ]

مراجع

  1. ↑ حزمة تجارب أبولو على سطح القمر - تجربة كاشف الأيونات فوق الحرارية ، (1975) التقرير النهائي لعقد ناسا NAS9-5911 ، جامعة رايس
  2. 1 2 وصف تجارب SIDE/CCGE لبرنامج ALSEP (1966)، آر إم ماجي
  3. 1 2 NON (1965-06-01). تقرير فرق التخطيط لبرنامج أبولو لعلوم القمر. الجزء 1: ملخص . ناسا.
  4. 1 2 "التقرير العلمي الأولي لأبولو 12" . history.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 ديسمبر 2023 .
  5. ↑ جونسون، إف إس؛ إيفانز، دي إي (12 مارس 1974)، التقرير النهائي لتجربة مقياس الكاثود البارد (ملف PDF) ، تم استرجاعه في 17 ديسمبر 2023
  6. 1 2 "التقرير العلمي الأولي لأبولو 12" . history.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17-12-2023 .
  7. 1 2 3 4 5 بيتس، جيمس ر.؛ لودرديل، دبليو دبليو؛ كيرناغان، هارولد (1979). تقرير إنهاء برنامج ALSEP . ناسا.
  8. 1 2 فريمان، جيه دبليو؛ هيلز، إتش كيه (1991). "إعادة النظر في حدث بخار الماء على سطح القمر في مهمة أبولو" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 18 (11): 2109-2112 . Bibcode : 1991GeoRL..18.2109F . doi : 10.1029/91GL02625 . ISSN 0094-8276 . 
  9. ↑ فريمان، جيه دبليو؛ هيلز، إتش كيه؛ ليندمان، آر إيه؛ فوندراك، آر آر (1973-03-01). "ملاحظات حول أيونات بخار الماء على سطح القمر" . القمر . 8 (1): 115-128 . Bibcode : 1973Moon....8..115F . doi : 10.1007/BF00562753 . ISSN 1573-0794 . S2CID 121151301 .  
  10. ↑ غوتام، آر سي. "لأول مرة، رصد مرصد SOFIA ترسبات جزيئية مباشرة للماء على سطح القمر المضاء بنور الشمس" . فيزيكس فيد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 ديسمبر 2023 .
  11. ↑ "تأكيد وجود جليد عند قطبي القمر" . مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أبريل 2023 .
  12. ↑ الماء على سطح القمر: دليل مباشر من مسبار تشاندرايان-1 لاصطدام القمر . نُشر بتاريخ 7 أبريل 2010.
  13. ↑ القمر كان يحوي الماء في الماضي، كما تُظهر خرزات الحمم البركانية القمرية ، مجلة ساينتفك أمريكان ، 9 يوليو 2008
  14. ^ هو، هويكون؛ جي، جيانغ لونغ؛ تشانغ، يو؛ هو، سين؛ لين، يانغتينغ؛ هوي، هيجيو؛ هاو، جيالونغ؛ لي، رويينج؛ يانغ، وي. تيان، هينجسي؛ تشانغ، تشي؛ أناند، ماهيش؛ تارتيز، رومان؛ قو، ليكسين؛ لي جينهوا (أبريل 2023). "خزان مياه مشتق من الرياح الشمسية على القمر مستضاف بواسطة حبات زجاجية متصادمة" . علوم الأرض الطبيعية . 16 (4): 294– 300. بيب كود : 2023NatGe..16..294H . دوى : 10.1038/s41561-023-01159-6 . ردمك 1752-0908 . S2CID 257787341 .