Explorador 41

Explorer 41 , también llamado IMP-G e IMP-5 , fue un satélite de la NASA lanzado como parte del programa Explorers . El Explorer 41 fue lanzado el 21 de junio de 1969 desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg , California , con un vehículo de lanzamiento Thor-Delta E1 . Explorer 41 fue el séptimo satélite lanzado como parte de la serie general de la Plataforma de Monitoreo Interplanetario , aunque recibió la designación posterior al lanzamiento "IMP-5" porque dos vuelos anteriores habían usado la designación "AIMP" ("Anchored IMP") en su lugar. ^[3] Fue precedido por el segundo de esos vuelos, Explorer 35 ([A]IMP-E / AIMP-2), lanzado en julio de 1967. Su predecesor en la estricta serie de lanzamientos IMP fue Explorer 34 , lanzado en mayo de 1967, que compartía un diseño similar al Explorer 41. El siguiente lanzamiento de un satélite IMP fue Explorer 43 (IMP-I / IMP-6) en 1971.

El Explorer 41 (IMP-G) era un satélite estabilizado por giro colocado en una órbita altamente elíptica de alta inclinación para medir partículas energéticas, campos magnéticos y plasma en el espacio cislunar . La línea de ápsides y el vector de giro del satélite estaban a unos pocos grados de ser paralelos y normales, respectivamente, al plano de la eclíptica . La hora local inicial del apogeo fue de aproximadamente las 13:00 horas. La velocidad de giro inicial del satélite fue de 27,5 rpm . La secuencia básica de telemetría fue de 20,48 segundos. La transmisión de datos fue casi del 100% durante la vida útil de la nave espacial, excepto durante el intervalo del 15 de noviembre de 1971 al 1 de febrero de 1972, cuando la adquisición de datos se limitó a la proximidad de la capa neutra de la cola magnética . ^[4]

La instrumentación para este experimento consistió en un analizador de campo eléctrico de placas paralelas y dos multiplicadores de canal en forma de embudo. El analizador de placas paralelas se utilizó como dispositivo discriminatorio. Uno de los multiplicadores de canal respondió a electrones con energías entre 2,5 y 7,5 keV , y el otro respondió a electrones con energías entre 7,5 y 12,5 keV. Los conos de aceptación para los multiplicadores de canal tenían ángulos completos de aproximadamente 30° con ejes de simetría a 60° del eje de giro de la nave espacial. Debido a las altas tasas de recuento de fondo, solo se obtuvieron datos de baja calidad. ^[5]

Este experimento fue diseñado para estudiar la anisotropía de partículas solares y su variación con el tiempo. Se utilizó un telescopio, que consta de tres detectores alineados (A-estado sólido, B-centelleador plástico, C- centelleador de yoduro de cesio (CsI)) y un escudo anti-coincidencia de centelleador plástico (D), para medir protones de 0,8 a 7,0 MeV (recuentos en A pero no en B) y de 35 a 110 MeV (recuentos coincidentes en B (dE/dx) y C (E total) pero no en D). El análisis de altura de pulso produjo espectros de seis puntos dentro de cada uno de estos dos intervalos de energía. Los protones de 7 a 55 MeV (recuentos en A y B) también se registraron sin información espectral. Además, un contador proporcional proporcionó mediciones direccionales de rayos X con energías superiores a 2 keV y electrones superiores a 70 keV. Los recuentos en cada modo de recuento de partículas se obtuvieron en cada uno de los ocho octantes del plano eclíptico . Los recuentos de rayos X se obtuvieron en el octante solar. Se obtuvo un conjunto completo de tasas de recuento y datos espectrales cada 81,9 segundos. ^[6]

Este experimento utilizó un telescopio dE/dx versus E con centelleadores de CsI finos y gruesos (uno de cada uno) y un contador de centelleo de plástico de anticoincidencia. El eje del telescopio era paralelo al eje de giro de la nave espacial. Los recuentos de partículas que penetraron en el centelleador de CsI fino y se detuvieron en el centelleador de CsI grueso se acumularon durante dos intervalos de 4,48 segundos cada 2,73 minutos. La contribución relativa a la tasa de recuento de varias especies (electrones entre 2,7 y 21,5 MeV, núcleos con carga = 1 o 2, masa atómica = 1, 2, 3 o 4, y energía entre 18,7 y 81,6 MeV/ nucleón ) y la información espectral de energía se determinaron mediante un análisis de altura de pulso de 1024 canales realizado simultáneamente en la salida de ambos centelleadores de CsI 16 veces cada 2,73 minutos. Además, también se obtuvieron recuentos de electrones entre 0,3 y 0,9 MeV que se detenían en el centelleador delgado una vez cada 2,73 minutos. El experimento funcionó bien. ^[7]

Este experimento fue diseñado para medir por separado las contribuciones de los núcleos solares y galácticos (Z<14) utilizando un telescopio de rayos cósmicos de estado sólido y de contraataque Cherenkov . El detector fue diseñado para mediciones de pérdida de energía vs alcance o energía total para protones (mediciones diferenciales entre 0,8 y 119 MeV y una medición integral entre 119 MeV y 1 GeV). Se realizaron mediciones de energía diferencial similares de núcleos de He y de Z superior entre 3 MeV/nucleón y 1 GeV/nucleón. El detector estaba orientado perpendicularmente al eje de giro del satélite. Los acumuladores del detector fueron telemedidos cuatro veces cada 20,48 segundos. Cada acumulación tenía una duración de 4,8 segundos (el período de giro inicial de la nave espacial era de unos 2,2 segundos). La salida de los tres analizadores de altura de pulso de 256 canales se obtuvo cada 5,12 segundos y fue telemedida junto con los acumuladores del detector. El elemento D3 del telescopio se volvió ruidoso el 29 de septiembre de 1969, y la condición continuó hasta que la nave espacial emergió de la primera sombra el 5 de enero de 1970. Por lo demás, el experimento funcionó normalmente hasta que la nave espacial se desintegró de la órbita el 23 de diciembre de 1972. ^[8]

Se utilizaron un analizador electrostático y un selector de velocidad E-cross-B normal al eje de giro de la nave espacial para determinar por separado los espectros de protones y partículas alfa en el viento solar . Para cada especie, se realizaron mediciones en el rango de energía por carga de 310 a 5100 eV en 14 puntos logarítmicamente equiespaciados en energía. Durante las rotaciones individuales de la nave espacial, se obtuvieron recuentos en cada uno de los dieciséis sectores de 22,5 grados para una especie y energía dadas. La suma de estos recuentos, la suma de los cuadrados de estos recuentos y el número de sector de recuento máximo se transmitieron por telemetría a la Tierra . Después de determinaciones espectrales sucesivas de 61,44 segundos para protones y partículas alfa, se obtuvieron 15 lecturas consecutivas para protones a 1408 eV. Un período de 3,07 minutos separó dos espectros de la misma especie. El instrumento funcionó de manera intermitente. ^[9]

Este experimento fue diseñado para medir poblaciones de partículas cargadas energéticas dentro y fuera de la magnetosfera exterior de la Tierra y los procesos dinámicos que influyen en estas poblaciones. La instrumentación consistió en una cámara de ionización integradora de tipo Neher de 10 cm (3,9 pulgadas) de diámetro y tres pares de tubos Geiger-Müller (GM). La cámara de ionización respondió omnidireccionalmente a electrones por encima de 700 keV, protones por encima de 12 MeV y rayos X por encima de 20 keV. Cada par de tubos GM tenía un miembro normal y el otro paralelo al eje de giro de la nave espacial. Todos los tubos menos uno tenían conos de aceptación de ancho completo de 70°. Los miembros de un par de tubos GM respondieron a electrones por encima de 80 keV y protones por encima de 1,5 MeV. El segundo par de tubos GM respondió a electrones por encima de 45 keV dispersados ​​desde láminas de oro . El tercer tubo, perpendicular al eje de giro, respondió a electrones por encima de 120 keV, protones por encima de 2,3 MeV y rayos X de 3 a 20 keV (eficiencia del 0,1%). El otro miembro del tercer conjunto de tubos GM respondió a electrones por encima de 18 keV y protones por encima de 250 keV. Los pulsos de la cámara de ionización y los recuentos de cada uno de los tubos GM se acumularon durante 9,92 segundos y se leyeron cuatro veces cada 40,96 segundos. El experimento se desarrolló con normalidad desde el lanzamiento hasta que la nave espacial se desintegró de la órbita el 23 de diciembre de 1972, excepto que la cámara de ionización funcionó de forma intermitente durante toda la misión. ^[10]

Este experimento utilizó un telescopio dE/dx versus E con un detector de estado sólido de barrera superficial delgada y dos gruesas y un contador de centelleo plástico de anti-coincidencia. Los dos detectores gruesos actuaron juntos como un detector. El eje del telescopio era perpendicular al eje de giro de la nave espacial. Los conteos de partículas que penetraron el detector delgado y se detuvieron en un detector grueso se acumularon durante un intervalo de 4,48 segundos una vez cada 2,73 minutos para cada uno de los dos modos de conteo (los modos de conteo se definen con respecto a la energía depositada en el detector delgado dE/dx). Se logró una buena separación de protones y partículas alfa mediante esta distinción de modos. La contribución relativa a cada tasa de conteo de protones y partículas alfa con energías entre 4,2 y 19,1 MeV/nucleón y la información espectral de energía se determinaron mediante un análisis de altura de pulso de 1024 canales realizado simultáneamente en la salida de los detectores de estado sólido cuatro veces cada 2,73 minutos para cada uno de los dos modos de umbral. Los protones que se detenían en el delgado detector (y las partículas que lo penetraban) se midieron haciendo pasar la señal de salida a través de un discriminador de umbral de energía de ocho niveles. Las ocho energías de protones correspondientes iban de 0,6 a aproximadamente 4 MeV. Los datos de cada nivel se transmitían una vez cada 2,73 minutos. También había dos detectores de estado sólido que miraban a lo largo del eje de giro de la nave espacial y que eran idénticos excepto por las diferencias en el espesor de la lámina de recubrimiento. Ambos detectores respondían a electrones en el rango de 80 a 200 keV. Uno respondía a protones entre 83 keV y 2 MeV y el otro a protones entre 200 keV y 2 MeV. La información espectral se recopiló sometiendo las señales de salida de cada detector a una discriminación de umbral de energía de ocho niveles. Los datos de cada uno de los ocho niveles y de cada uno de los dos detectores se transmitían una vez cada 5,46 minutos. Excepto por un período de dos semanas en marzo de 1970, cuando los datos del telescopio eran ruidosos, todos los detectores funcionaron normalmente. ^[11]

Este experimento, que fue similar al experimento de la Universidad de Iowa en el Explorer 34 , fue diseñado para medir por separado las intensidades de electrones y protones de baja energía dentro de la magnetosfera y en la región interplanetaria. El sistema detector consistió en un analizador electrostático cilíndrico (detector LEPEDEA) y un conjunto de multiplicadores de canal continuo ( channeltron ) de Bendix Corporation , y un tubo Geiger-Müller Anton 213 diseñado para estudiar las intensidades de electrones con E>40 keV en la magnetosfera exterior. El analizador electrostático fue capaz de medir las distribuciones angulares y los espectros de energía diferencial de las intensidades de protones y electrones, por separado, dentro de 15 intervalos de energía contiguos en los rangos de energía de 25 eV a 47 keV y de 33 eV a 57 keV. Los acumuladores del analizador se leyeron cuatro veces cada 20,48 segundos. Cada acumulación tenía una duración de unos 480 ms (el período de giro de la nave espacial era inicialmente de 2,2 segundos). Un barrido completo del espectro en cuatro direcciones en un plano perpendicular al eje de giro de la nave espacial requería 307,2 segundos. Para cada intervalo de energía, se registró por telemetría la respuesta del detector para cuatro franjas de aproximadamente 60° de la distribución angular. Los instrumentos funcionaron normalmente hasta que la nave espacial se desintegró de la órbita el 23 de diciembre de 1972. ^[12]

Este experimento fue diseñado para observar intensidades de iones positivos en el viento solar, dentro de la magnetosvaina y en la cola geomagnética utilizando un analizador de energía diferencial de protones y electrones de baja energía modificado (detector LEPEDEA). El detector, que estaba compuesto por analizadores electrostáticos de placa curva y multiplicadores de canal continuo ("canaltrones"), fue diseñado para medir espectros de energía diferencial y distribuciones angulares de iones positivos de baja energía en el rango de energía de 90 eV a 12 keV. El detector era un dispositivo analógico y, por lo tanto, se leía continuamente durante el vuelo. Las mediciones de energía se obtuvieron dentro de 32 intervalos de energía individuales en el rango propuesto y en 16 direcciones azimutales referenciadas al Sol perpendiculares al eje de giro de la nave espacial para cada intervalo de energía. El experimento se realizó normalmente durante aproximadamente dos meses y medio desde el lanzamiento, cuando falló la fuente de alimentación del experimento . ^[13]

En este experimento, se montó un telescopio de estado sólido de cuatro elementos con un cono de aceptación de semiángulo de 20° de forma normal al eje de giro de la nave espacial. Durante cada intervalo de 2,73 minutos, se obtuvieron acumulaciones de 9,82 segundos en cada uno de los 16 modos de conteo distintos. Estos modos involucraron protones en diez intervalos de energía que abarcaban de 0,5 a 20 MeV, partículas alfa en seis intervalos que abarcaban de 4 a 70 MeV, y electrones, deuterones , tritones y núcleos de helio-3 en los intervalos de 0,3 a 3, 5 a 20, 5,5 a 25 y 11 a 72 MeV, respectivamente. Se realizaron controles de calibración a bordo cada 6 horas. El experimento se desarrolló con normalidad hasta el 30 de enero de 1970, cuando un fallo en el suministro eléctrico del Centro de Vuelos Espaciales Goddard (GSFC) limitó los datos útiles recopilados a protones de entre 0,5 y 5 MeV, partículas alfa de entre 4 y 18 MeV y electrones de entre 0,3 y 3 MeV. No se produjo ninguna degradación adicional del experimento hasta que la nave espacial se desintegró de la órbita el 23 de diciembre de 1972. Este instrumento era esencialmente el mismo que el que volaba el grupo de Bell Labs en el Explorer 34. [ ^14]

El experimento de monitoreo de protones solares utilizó cuatro detectores separados, cada uno de los cuales utilizó uno o más sensores de estado sólido. Tres detectores midieron los flujos omnidireccionales de protones y partículas alfa con valores de energía por nucleón superiores a 10, 30 y 60 MeV. Las contribuciones de partículas alfa a las tasas de conteo total fueron generalmente inferiores al 10%. Estos detectores también fueron sensibles a electrones superiores a aproximadamente 0,7, 2,0 y 8,0 MeV, respectivamente. El canal de 10 MeV se muestreó durante dos intervalos de 19,2 segundos cada 163,8 segundos y los canales de 30 y 60 MeV durante un intervalo de 19,2 segundos cada 163,8 segundos. Los flujos promedio por hora resultantes se han publicado en Solar-Geophysical Data ( Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), Boulder, Colorado ) de forma rápida. El cuarto detector tenía un ángulo de visión completo de 60° perpendicular al eje de giro de la nave espacial. Se tomaron muestras de cada uno de los dos niveles de discriminación durante dos intervalos de 19,2 segundos cada 163,8 segundos. Se midieron los flujos de protones y partículas alfa de 1 a 10 MeV/nucleón en los estados de discriminación inferior y superior, respectivamente. Todos los detectores funcionaron normalmente desde el lanzamiento hasta que la nave espacial se desintegró de la órbita (del 21 de junio de 1969 al 23 de diciembre de 1972). ^[15]

Un magnetómetro de compuerta de flujo triaxial montado en un brazo medía los campos magnéticos en el medio interplanetario , en la envoltura magnética y en la cola geomagnética. El magnetómetro tenía rangos dinámicos de más o menos 40 nT y ± 200 nT con sensibilidades respectivas de ± 0,2 nT y ± 1,0 nT. Se incluyó una selección automática de rango a bordo. La medición de los espectros de energía de las fluctuaciones del campo magnético se logró mediante un cálculo de la función de autocorrelación en un procesador digital a bordo. El experimento funcionó normalmente desde el lanzamiento hasta que la nave espacial se desintegró de la órbita (del 21 de junio de 1969 al 23 de diciembre de 1972). ^[16]

Registró datos importantes sobre uno de los eventos de protones solares más potentes de la era espacial a principios de agosto de 1972. ^[17]

El Explorer 41 funcionó muy bien desde su lanzamiento hasta que se desintegró de la órbita el 23 de diciembre de 1972. ^{[2] [18]}

• Programa explorador