Explorador 32

El objetivo de este experimento fue medir la distribución de la temperatura y las densidades electrónicas desde 10.E3 hasta 10.E6 electrones/cc utilizando una sonda electrónica de voltaje barrido. ^{[ 5 ]}

Este experimento fue diseñado para obtener una descripción de las concentraciones de las especies iónicas en la ionosfera superior (principalmente hidrógeno atómico , helio , nitrógeno y oxígeno ), en función del tiempo, la ubicación y la actividad solar y geomagnética.

El sensor del espectrómetro consistía en un tubo cerámico de 5-3 ciclos con un espaciado de rejilla de 5 mm y un anillo de guarda externo. Se utilizaron dos frecuencias de RF, 3,7 y 9,0 MHz , con un voltaje de barrido trapezoidal para cubrir el rango de masas iónicas de 12 a 19, y 1 y 4 unidades de masa atómica (u), asegurando la detección de los constituyentes iónicos primarios de la ionosfera superior. El encendido del experimento consistía en un barrido de masas completo en 208 segundos, seguido del reciclaje del voltaje de barrido y una segunda medición del rango de masas altas. El potencial de parada y el potencial del anillo de guarda controlaban la sensibilidad del espectrómetro, y cada voltaje era controlable desde tierra. La corriente iónica que llegaba al espectrómetro se medía mediante una serie de amplificadores de cinco décadas con un rango de sensibilidad de partículas de aproximadamente 10 x 1,E6 iones/cc. Un calibrador automático funcionaba una vez durante cada encendido para proporcionar dos señales conocidas al sistema de amplificación y al monitor de barrido. Las características del amplificador se calcularon a partir de la respuesta a estos pulsos. El tubo del espectrómetro se montó en el ecuador de la nave espacial, de forma casi esférica. El período de giro y la actitud de la nave se controlaron magnéticamente de manera que el eje de giro permaneciera esencialmente normal al plano orbital y, en consecuencia, el orificio del espectrómetro se alineaba con el vector de velocidad del satélite una vez por cada rotación. La velocidad de giro fue de 29 ±1 rpm . Dado que el rango de masas se escaneó lentamente en comparación con el período de giro, cada pico en el espectro de iones se moduló a la frecuencia de giro, y los máximos de corriente de iones ocurrieron cuando el ángulo entre el eje del espectrómetro y el vector de velocidad fue mínimo. ^{[ 6 ]}

Se utilizaron dos espectrómetros de masas magnéticos de doble enfoque para medir la composición de la atmósfera neutra (sin carga) entre 285 km (177 mi) y 1000 km (620 mi) . Uno se montó en el ecuador del satélite esférico, perpendicular al eje de rotación, y el otro en la parte superior del satélite, paralelo al eje de rotación. Las partículas neutras se ionizaron mediante bombardeo electrónico y se separaron según la relación masa-carga (M/Q) en la sección analizadora del instrumento. Había una copa colectora para cada una de las siete especies iónicas diferentes. Un amplificador de electrómetro, con dos rangos de sensibilidad que diferían en un factor de 100, muestreó los siete colectores secuencialmente. El tiempo de permanencia en un rango específico de masa y sensibilidad fue de 2,4 segundos. Los primeros cuatro de los quince pasos de 2,4 segundos de un ciclo se dedicaron a corregir cualquier deriva del cero del electrómetro y a registrar los niveles cero de baja y alta sensibilidad. Las corrientes iónicas se midieron con alta sensibilidad para M/Q igual a 2 (hidrógeno molecular), 4 (helio) y 14 (nitrógeno atómico), y con alta y baja sensibilidad para M/Q igual a 28 (nitrógeno molecular), 32 (oxígeno molecular), 16 ( oxígeno atómico ) y 18 ( vapor de agua ). El tiempo para un ciclo completo fue de 36 segundos. El experimento se diseñó para funcionar en intervalos de 4 minutos, durante los cuales proporcionaría datos en tiempo real cuando estuviera dentro del alcance de una estación terrestre, o almacenaría los datos en una grabadora de cinta hasta que hubiera una disponible. ^{[ 7 ]}    

Se enviaron tres medidores de densidad de magnetrón de cátodo frío (medidores de ionización Redhead), cada uno con su propia fuente de alto voltaje y electrómetro de salida, para medir la densidad de la atmósfera neutra en función de la altitud, el tiempo, la latitud y la actividad solar y geomagnética. Un medidor se designó como NRC-528 y los otros dos como GCA-R5 para reflejar diferentes orígenes. En el ecuador del satélite se montó un medidor de cada designación, y el tercer medidor se montó a 55° por encima del ecuador. Los medidores metal-cerámicos GCA-R5 tenían un campo magnético interno de aproximadamente 0,1 T y contenían material radiactivo depositado en el ánodo para permitir el funcionamiento a bajas densidades atmosféricas (menos de10 ⁻¹⁷  g/cm ³ ) con el potencial del ánodo fijado en 3500 voltios . El medidor GCA-R5 montado ecuatorialmente tenía una salida de electrómetro conmutable de rango lineal, y se obtuvieron mediciones de corriente de alta resolución. Las dos salidas de medidor restantes eran a través de electrómetros logarítmicos. Todos los electrómetros se calibraron una vez en cada encendido. La resolución temporal de las mediciones fue de 2 segundos, que era igual al período de rotación del satélite y correspondía a una resolución espacial de 6 km (3,7 mi) a lo largo de la trayectoria orbital. ^{[ 8 ]}  

Debido a su forma simétrica, el Explorer 32 fue seleccionado por los experimentadores para determinar la densidad de la atmósfera superior en función de la altitud, la latitud, la estación del año y la actividad solar. Este experimento se planificó antes del lanzamiento. Los valores de densidad cerca del perigeo se dedujeron a partir de observaciones secuenciales de la posición de la nave espacial, utilizando técnicas de seguimiento óptico (red de cámaras Baker-Nunn) y de radio y/o radar. Este experimento permitió determinar con éxito valores de densidad razonables. ^{[ 9 ]}