Utforskare av solanomala och magnetosfäriska partiklar

Utforskare av solanomala och magnetosfäriska partiklar
SAMPEX.jpg
SAMPEX satellit
Namn

Explorer 68 SAMPEX SMEX-1
Uppdragstyp Magnetosfärisk forskning
Operatör
NASA / GSFC Max Planck Institute
COSPAR ID 1992-038A Edit this at Wikidata
SATCAT nr. 22012
Hemsida lasp .colorado .edu /home /sampex /
Uppdragets varaktighet
3 år (planerad) 11 år, 11 månader och 27 dagar (uppnådd)
Rymdskeppsegenskaper
Rymdskepp Utforskaren LXVIII
Typ av rymdfarkost Utforskare av solanomala och magnetosfäriska partiklar
Buss SAMPEX
Tillverkare Goddard Space Flight Center
Lanseringsmassa 158 kg (348 lb)
Lastmassa 45,2 kg (100 lb)
Mått 1,5 × 0,9 m (4 fot 11 tum × 2 fot 11 tum)
Kraft 102 watt
Uppdragets början
Lanseringsdag 3 juli 1992, 14:19 UTC
Raket Scout G-1 (S-215C)
Starta webbplats Vandenberg , SLC-5
Entreprenör Vought
Tillträdde tjänst 3 juli 1992
Slutet på uppdraget
Inaktiverad 30 juni 2004
Sista kontakten 13 november 2012
Förfallsdatum 13 november 2012, 11:42 UTC
Orbital parametrar
Referenssystem Geocentrisk bana
Regimen Polarbana
Perigeum höjd 512 km (318 mi)
Apogeum höjd 687 km (427 mi)
Lutning 81,70°
Period 96,70 minuter
Instrument



Heavy Ion Large Telescope (HILT) Lågenergijonsammansättningsanalysator (LICA) Masspektrometerteleskop (MAST) Proton/Electron Telescope (PET)
SAMPEX (Explorer 68).gif
SAMPEX (Explorer 68) uppdragspatch  
Utforskarens program

Solar Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer ( SAMPEX eller Explorer 68 ) var ett NASA sol- och magnetosfäriskt observatorium och var den första rymdfarkosten i Small Explorer-programmet . Den lanserades i låg jordomloppsbana den 3 juli 1992, från Vandenberg Air Force Base ( västra testområdet ) ombord på en Scout G-1 bärraket . SAMPEX var ett internationellt samarbete mellan NASA och Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics of Germany . Solar Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer (SAMPEX) är den första i en serie rymdfarkoster som lanserades under Small Explorer-programmet (SMEX) för lågprisfarkoster.

Uppdrag

Huvudsyftet med SAMPEX-experiment var att erhålla data under flera pågående år om de anomala komponenterna i kosmiska strålar , om solenergipartiklars utsläpp från solen och om de utfällande magnetosfäriska relativistiska elektronerna . SAMPEX omloppsbana har en höjd av 512 × 687 km (318 × 427 mi) och en lutning på 81,70° . Rymdfarkosten använder ett ombord 3-axligt stabiliserat solar pointed/momentum bias-system med stigningsaxeln pekad mot solen. Solpaneler ger ström för driften, inklusive 16,7 watt för vetenskapliga instrument. En inbyggd databehandlingsenhet (DPU) förbehandlar vetenskapen och andra data och lagrar dem i en Recorder/Processor/Packetizer (RPP) enhet på cirka 65 Mb , innan den sänder i S-bandet med en hastighet av 1,5 Mbit/s över Wallops Flight Facility (WFF) (eller en reservstation). Kommandominnet kan lagra minst tusen kommandon. De vetenskapliga instrumenten pekar i allmänhet mot lokal zenit , särskilt över de terrestra polerna, för optimal sampling av galaktiskt och sol-kosmiskt strålflöde. Energetisk magnetosfärisk partikelutfällning övervakas på lägre geomagnetiska breddgrader .

Rymdskepp

Den bär fyra vetenskapliga instrument: (1) analysator för lågenergijonsammansättning (LICA); (2) stora jonteleskop (HILT); (3) masspektrometerteleskop (MAST); och (4) protonelektronteleskop (PET). Beräknad användbar livslängd för rymdfarkosten var cirka tre år; dock fortsätter dataströmmen till den 30 juni 2004. 1997 överförde NASA Goddard driften av SAMPEX till Flight Dynamics and Control Laboratory (FDCL) inrymt inom Aerospace Engineering Department vid University of Maryland, College Park .

Instrument

Rymdfarkosten bar fyra instrument utformade för att mäta de anomala komponenterna i kosmiska strålar , utsläpp från solenergipartiklar och elektronräkningar i jordens magnetosfär . Byggd för ett treårigt uppdrag avslutades dess vetenskapsuppdrag den 30 juni 2004. Uppdragskontroll för SAMPEX hanterades av Goddard Space Flight Center fram till oktober 1997, varefter det överlämnades till Bowie State University Satellite Operations Control Center ( BSOCC). BSOCC, med finansieringsstöd från The Aerospace Corporation, fortsatte att driva rymdfarkosten efter att dess vetenskapsuppdrag avslutades, och använde rymdfarkosten som ett utbildningsverktyg för sina elever samtidigt som de fortsatte att släppa vetenskapliga data till allmänheten.

Experiment

Heavy Ion Large Telescope (HILT)

HILT-experimentet var designat för att mäta laddningen, energin och massan av kosmiska strålar i energiområdet cirka 8,0--310 MeV / nukleon . Specifikt var energiområdena: Helium (He): 3,9--90 MeV/nukleon; Kol (C): 7,2--160 MeV/nukleon; Syre (O): 8,3-310 MeV/nukleon; Neon (Ne): 9,1--250 MeV/nukleon; och Järn (Fe): 11–90 Mev/nukleon. Instrumentet bestod av (a) en uppsättning positionskänsliga proportionella räknare vid ingången, följt av (b) en joniseringskammare , (c) en annan uppsättning positionskänsliga proportionella räknare strax före, (d) en koplanär, 10-element, halvledaruppsättning av detektorer. Detektorerna stöddes av, (e) en stor cesiumjodid (CsI) scintillationsräknare som sågs av fyra ljuskänsliga dioder . Den geometriska faktorn var så stor som 35 cm2-sr. De två positionskänsliga räknarna möjliggjorde beräkning av den exakta längden av banan längs joniseringskammaren. Föremålen (a), (b) och (c) fylldes med strömmande isobutangas vid ett tryck av 75 Torr . De 8,5 kg (19 lb) flytande isobutan var tillräckligt för en treårig operation. Instrumentet var i grunden ett dE/dx kontra E-system; dE/dx tillhandahölls av (a), (b) och (c), och E tillhandahölls av (d) och (e). De telemetriska signalerna från alla sensorer möjliggjorde noggrann bestämning av isotopmassa , laddning och energi. Isotopupplösningen var dock dålig vid den höga energiänden av varje band, speciellt för de tyngre elementen. Artberoende flöden beräknades dock lätt även vid de höga energiändarna.

Lågenergijonsammansättningsanalysator (LICA)

LICA-experimentet utformades för att mäta 0,5--5 MeV/nukleon sol- och magnetosfäriska joner (He till Ni ) som anländer från zenit i tolv energiband. Massan av en jon bestämdes med samtidiga mätningar av dess flygtid (ToF) över en väglängd på cirka 50 cm (20 tum) och dess återstående kinetiska energi i en av fyra 4 × 9 cm (1,6 × 3,5 tum) kisel (Si) halvledardetektorer. Joner som passerade genom 0,75 mikrometers ingångsfolier av nickel emitterade sekundära elektroner som en chevron-mikrokanalplattenhet förstärkte för att bilda en signal för att börja tajming. En dubbel ingångsfolie förhindrade enstaka pinholes från att låta solljus komma in i teleskopet och gav immunitet mot sol- och geokoronal ultraviolett ljus . En annan folie- och mikrokanalplatta framför halvledardetektorerna gav signalen att tajmingen stoppades. Kil-och-remsanoder på framsidorna av tidsanoderna bestämde var jonen passerade genom folierna och därför dess flygvägslängd. Hastigheten bestämd från väglängden, ToF och restenergin uppmätt av fasta tillståndsdetektorerna kombinerades för att ge jonmassan med en upplösning på cirka 1 %, tillräcklig för att ge fullständig isotopseparation. Korrigeringar för energiförlusten i ingångsfolierna gav jonens infallande energi. Sensorns geometriska faktor var 0,8 cm2-sr och synfältet var 17° x 21°. Bearbetning ombord avgjorde om joner som utlöste LICA var protoner , He-kärnor eller mer massiva joner. Protoner räknades i en takt och analyserades inte vidare. Tyngre kärnor behandlades som låg (He) eller hög (mer massiv än He) prioritet för överföring till marken. Instrumentets databehandlingsenhet säkerställde att ett urval av båda prioriterade händelserna telemeterades, men att lågprioriterade händelser inte trängde ut de sällsyntare tunga arterna. Bearbetade flödeshastigheter mot energi för H ( väte ), He-, O-, Si-grupp och Fe-grupper valdes ut var 15:e sekund för överföring. Lämpliga magnetfältsmodeller möjliggjorde specifikation av atomladdningstillståndet med hjälp av beräkningar av styvhet. Dessutom hjälpte protonavskärningen mot energi under en omloppsbana laddningsidentifiering av de andra arterna. Inbyggda kalibreringar av sensorn gjordes på kommando ungefär en gång i veckan. Data lagrades i ett inbyggt minne på 26,5 MB , som sedan dumpades två gånger dagligen över markstationer.

Masspektrometerteleskop (MAST)

MAST var en 11-lagers array av detektorer, var och en med area >20 cm 2 (3,1 sq in), staplade under varandra. De första fyra av dessa, M1, M2, M3 och M4, var ytbarriär, endimensionella, positionskänsliga detektorer, var och en med 92 parallella elektrodremsor i samma plan med 0,5 mm (0,020 tum) stigning. Kombinationen av dessa fyra lager möjliggjorde bestämning av XY-koordinaterna vid två positioner, och därmed de exakta banorna för penetrerande kärnor. Efter dessa följde ytterligare två ytbarriärdetektorer, D1 och D2. Längre nedströms fanns litiumdrivna fasta tillståndsdetektorer, D3 till D7. Detektorernas ytor och tjocklekar var följande: M1—M4: 20 cm 2 (3,1 sq in), 115 mikrometer ; Dl: 20 cm2 ( 3,1 sq in), 175 mikrometer; D2: 20 cm2 ( 3,1 sq in), 500 mikrometer; D3 till och med D7 hade en yta på 30 cm 2 (4,7 sq tum), med tjocklekar på 1,8 mm (0,071 tum), 3,0 mm (0,12 tum), 6,0 mm (0,24 tum) (sammansatt stapel på 2 3,0 mm (0,12) in) detektorer), 9,0 mm (0,35 tum) (sammansatt stapel av 3 3,0 mm (0,12 tum) detektorer) och 3,0 mm (0,12 tum). Signalen från den senast penetrerade detektorn mätte restenergin E', och uppströmsdetektorerna gav dE/dx riklig redundans. Bansystemet, tillsammans med preflight-kalibreringar vid Bevalac- partikelacceleratorn , möjliggjorde avsevärt mer precision vid isotopmassbestämning, dvs 0,2 amu, än vad som annars skulle ha varit möjligt för energiområdet 10 MeV/nukleon till flera hundra MeV/nukleon, och laddningsintervall på 3 <= Z <= 28. Den inbyggda DPU:n möjliggjorde nedlänkning av data från Z > 3 händelser på prioritetsbasis.

Proton-Electron Telescope (PET)

PET bestod av en uppsättning av åtta litiumdrivna halvledardetektorer, som tillsammans täckte energiområdet 1–30 MeV för elektroner, 18–85 Mev/nukleon för H och He och 54–195 MeV/nukleon för de tyngre. element. De geometriska faktorerna var ca 1,0 cm**2-sr. H och He kunde spåras i flera hundra MeV/nukleonintervall, men med en reducerad geometrisk faktor på 0,3. De översta detektorerna, P1 (konvex) och P2 (konkav) var var och en 2 mm (0,079 tum) tjocka och hade en yta på 8,1 cm 2 (1,26 sq in). Nedströms fanns de återstående, plana detektorerna P3 till P8, med följande dimensioner. P3: 9,2 cm 2 (1,43 sq in), 15 mm (0,59 tum) (sammansatt stapel med 5 3,0 mm (0,12 tum) detektorer); och P4—P8: 4,5 cm 2 (0,70 kvadrattum), 3,0 mm (0,12 tum). Instrumentet skulle kunna drivas i ett läge med låg förstärkning (hög Z) eller, vanligtvis, i läge med låg Z för observation av protoner, elektroner och helium. Pulshöjden från den senast penetrerade detektorn möjliggjorde bestämning av totalt E, och uppströmsdetektorerna gav dE/dx tillräckligt med redundans för att möjliggöra noggrann bestämning av partikeltyp. Räknehastigheten för P1 registrerades med en upplösning på 0,1 sekunder, vilket möjliggör observation av snabba tidsvariationer i flödet av utfällande elektroner över energier på 0,4 MeV.

Samarbetspartners

SAMPEX-samarbetspartners inkluderade:

Resultat

SAMPEX studerar energisammansättningen och laddningstillstånden för partiklar från supernovaexplosioner i galaxens avlägsna delar, från hjärtat av solflammor och från djupet av det närliggande interstellära rymden . Den övervakar också noggrant de magnetosfäriska partikelpopulationerna som då och då störtar ner i jordens mellersta atmosfär och därigenom joniserar neutrala gaser och förändrar atmosfärens kemi. En viktig del av SAMPEX är att använda jordens magnetfält som en viktig komponent i mätstrategin. Jordens fält används som en gigantisk magnetisk spektrometer för att separera olika energier och laddningstillstånd av partiklar när SAMPEX utför sin nära polära omloppsbana .

Nästan fem år efter lanseringen i det nuvarande minimum av solcykeln har SAMPEX genomfört ett brett utbud av observationer och upptäckter angående sol-, heliosfäriska och magnetosfäriska energipartiklar sett från sin unika utsiktspunkt i en nästan polär, låg jordbana. Eftersom nästan alla processer vi studerar är drivna eller starkt påverkade av solaktivitetscykeln, har vi möjlighet att fullt ut karakterisera solcykelberoendet för ett brett spektrum av processer som är centrala för målen för NASA Office of Space Sciences Sun- Earth Connections (SEC) tema.

Under de kommande åren när solaktiviteten ökar till sitt 11-åriga maximum kommer SAMPEX-undersökningar:

  • undersöka accelerationen av relativistiska elektroner, mäta deras inverkan på den övre atmosfären och bestämma deras inverkan på atmosfärens kemi inte bara för minimala solförhållanden utan också för de mycket mer komplexa solaktiva perioderna
  • få prover av solmaterial från dussintals flammor, jämfört med den handfull som observerades under solcykelns nedgångsfas
  • mäta den onormala komponentens isotopsammansättning, fångstlivslängd och försvinnande nära solmaximum
  • fungera som en unik länk i kedjan av observatorier som NASA och dess internationella partner har satt upp för att studera rymdväder under det kommande solmaximum.

Atmosfäriskt inträde

Byggd för ett treårigt primärt uppdrag fortsatte rymdfarkosten att returnera vetenskapliga data tills den återinträdde den 13 november 2012.

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solar_Anomalous_and_Magnetospheric_Particle_Explorer&oldid=1141894324 "