ダイナミクス エクスプローラー 1

ダイナミクス エクスプローラー 1

下部に Dynamics Explorer 1 (Explorer 62)、上部に Dynamics Explorer 2 (Explorer 63) があります。
名前	エクスプローラー 62 DE-A ダイナミクス エクスプローラー-A
ミッションタイプ	宇宙物理学
オペレーター	米航空宇宙局（NASA）
コスパーID	1981-070A
SATCAT番号	12624
ミッション期間	1年（計画） 10年（達成）
宇宙船の特性
宇宙船	エクスプローラー LXII
宇宙船の種類	ダイナミクス エクスプローラー
バス	ドイツ
メーカー	ゴダード宇宙飛行センター
打ち上げ質量	424 kg (935 ポンド)
寸法	直径137cm（54インチ）、高さ115cm（45インチ）
力	86ワット
ミッション開始
発売日	1981年8月3日 09:56 UTC
ロケット	トールデルタ3913 （トール642 / デルタ155）
発射場	ヴァンデンバーグ、SLC-2W
請負業者	ダグラス・エアクラフト・カンパニー
入隊	1981年8月3日
ミッション終了
無効化	1991年2月28日
最後の連絡	1991年2月28日
軌道パラメータ
参照システム	地球中心軌道[1]
政権	高度に楕円形の軌道
近地点高度	567.60 km (352.69 マイル)
遠地点高度	23,289.00 km (14,471.11 マイル)
傾斜	89.90°
期間	409.00 分
楽器
オーロラ物理理論 制御された波動粒子と自然に発生する波動粒子の相互作用理論 高エネルギーイオン組成分光計 (EICS) 高高度プラズマ計測装置 (HAPI) 磁場観測 三軸フラックスゲート磁力計 (MAG-A) プラズマ波計測装置 (PWI) 遅延イオン質量分析計 (RIMS) スピンスキャンオーロライメージャー (SAI)
エクスプローラープログラム ダイナミクスエクスプローラー

ダイナミクス・エクスプローラー1号（DE-1号またはエクスプローラー62号）は、1981年8月3日に打ち上げられ、1991年2月28日に終了したNASAの高高度ミッションであった。DE-1号とDE-2号の2機の衛星で構成され、磁気圏内のプラズマと電離圏内のプラズマの相互作用を調査することが目的であった。2機の衛星は同時に極軌道に打ち上げられ、大気圏の上部と下部を同時に観測することができた。^[2]

ダイナミクス エクスプローラー ミッションの一般的な目的は、磁気圏の高温で希薄な対流プラズマと、地球の電離圏、上層大気、プラズマ圏で共回転する低温で高密度のプラズマおよびガスを結合する強い相互作用プロセスを調査することです。2 つの衛星、DE-1 と DE-2 が同時に打ち上げられ、極共平面軌道に配置され、同じ磁力線領域内の高高度と低高度での同時測定が可能になりました。DE-1 宇宙船 (高高度ミッション) は、(1) 高温の磁気圏プラズマからプラズマ圏を経て低温の電離圏まで測定、(2) 地球全体のオーロラ画像化、磁気圏中心部の波動測定、および複数の地球半径でのオーロラ磁力線の交差、(3) 磁場フラックス チューブに沿った一定期間の測定を可能にするために選択された楕円軌道を使用します。^[2]

宇宙船は、直径 137 cm (54 インチ)、高さ 115 cm (45 インチ) の短い多角形に近似しています。XY 平面のアンテナの先端から先端までの長さは 200 m (660 フィート)、Z 軸では先端から先端までの長さは 9 m (30 フィート) です。遠隔測定用に 2 つの 6 m (20 フィート) ブームが用意されています。電力は、側面と端のパネルに取り付けられた太陽電池アレイによって供給されます。宇宙船はスピン安定化されており、スピン軸は軌道面に対して垂直で、スピン速度は 10 ± 0.1 rpmです。リアルタイムまたは テープ レコーダーモードで動作するパルス コード変調(PCM)テレメトリ データ システムが使用されています。データは、衛星と補助実験の両方を含むさまざまな機器の緊密な連携操作により、科学的問題指向に基づいて取得されています。機器から取得したデータは、8:1 の再生対記録比で送信される前に一時的にテープレコーダーに保存されます。追加の運用柔軟性により、再生対記録比は 4:1 になります。プライマリデータレートは 16,384ビット/秒です。コマンドはコマンドメモリユニットに保存されるため、プラズマ波計測器 (1981-070A-02) からの広帯域アナログデータの送信を除き、宇宙船の操作はリアルタイムではありません。1990 年 10 月 22 日、科学操作は終了しました。1991 年 2 月 28 日、ダイナミクスエクスプローラー 1 の操作は正式に終了しました。^[2]

この調査の主な目的は、他の実験、特に1981-070A-03の結果を使用して理論モデルをテストし、新しいモデルを開発することであり、オーロラアーク、沿磁力線電流、異常抵抗に関連するプラズマ波乱流、オーロラ電子ビームの生成、キロメートルおよびVLFヒス放射の生成に関連する研究分野に重点を置いています。さらに、さまざまな研究者にとって興味深いイベントを選択して相関研究を組織し、データの比較と解釈を容易にするためのデータ削減手順を提案しました。^[3]

この調査では、南極のサイプル基地（L 値約 4）に設置された地上設置型の超低周波/低周波（VLF/LF）（0.5～200 kHz）送信機と、実験 1981-070A-02 の広帯域磁場検出器を使用しました。調査の主な目的は、波の成長、誘導放出、波によるエネルギー電子の摂動に重点を置き、磁気圏内の VLF/LF 波とエネルギー電子の関係を明らかにすることでした。その他の目的は、（1）地上と磁気圏の両方のソースからの波の伝播が、プラズマポーズや電離強化ダクトなどの沿磁力線プラズマ構造によってどのように影響を受けるかを明らかにすること、（2）波のデータを使用してプラズマポーズの構造と沿磁力線ダクトに沿った電離の分布を記述すること、（3）地球の電力線放射やその他の VLF 波動活動の影響を調べることでした。この実験のための宇宙船の計器は、プラズマ波計測器 (1981-070A-02) によって提供された線形波受信機 (LWR) で構成されていました。LWR は、選択された磁気または電気センサーに対して、1.5～3.0、3.11 ± 7.5%、3～6、または 10～16 kHz の帯域で 30 dB の線形振幅応答を持つ波形出力を提供しました。この受信機は、サイプル基地の VLF 送信機または自然波動現象によって刺激された波の成長率を測定するために使用されました。^[4]

高エネルギーイオン組成分光計（EICS）は、高感度、高分解能で、単位電荷あたり0～17 keVのエネルギー範囲と、1 u/Q未満～150 u/Q超の質量範囲をカバーしています。この調査では、磁気嵐の際に電離圏から加速され磁気圏に注入される大量の高エネルギーO+イオン束をもたらす、磁気圏と電離圏の間の強い結合メカニズムの調査に使用されるデータが得られました。高エネルギー磁気圏プラズマの主成分に対するHe+やHe++などのマイナーイオン種の特性も研究され、プラズマのさまざまな発生源と、質量や電荷に依存する可能性のあるさまざまなエネルギー化、輸送、損失プロセスの相対的な重要性を評価しました。主な目的の1つは、オーロラ加速領域から上昇するイオンの主な質量成分（O+とH+）のエネルギーとピッチ角の分布を測定することでした。研究対象として重要な領域はカスプ領域であった。この装置はISEE-1衛星に搭載されたものと似ており、湾曲したプレート型静電エネルギー分析装置と、それに続く円筒型静電磁気質量分析装置から構成されていた。質量分析装置の検出器には、パルス振幅弁別機能を備えたオープン型電子増倍管が使用され、分光計の質量分離特性が向上した。エネルギー分解能 (デルタ E)/E (内部) は 5% であった。質量分解能 M/(デルタ M) は焦点線上で 10 以下であった。時間分解能は 32 サンプル/秒であった。^[5]

高高度プラズマ計測装置 (HAPI) は、ピッチ角の関数として 5 eVから 32 keV のエネルギー/電荷範囲で電子と正イオンの位相空間分布を測定できる 5 つの静電分析装置アレイで構成されていました。この調査により、(1) ビルケランド電流電荷キャリアの構成とエネルギー、(2) 高緯度磁束管の動的構成、(3) オーロラ粒子の発生源領域と加速メカニズム、(4) 磁気圏-電離圏システムにおける B に平行な E と B に垂直な E の役割、(5) 極冠粒子フラックスの発生源と影響、(6) 磁気圏の裂け目内および裂け目を通過するプラズマの輸送、(7) 波動粒子相互作用、および (8) 高温プラズマと低温プラズマの相互作用の研究に寄与するデータが得られました。この計測装置は 5 つの同一の検出器ヘッドで構成され、それぞれに静電分析装置 (ISIS-2 タイプ) と 2 つのセンサー (電子チャネル 1 つとイオン チャネル 1 つ) が搭載されていました。検出器ヘッドは本体に取り付けられていた。検出器ヘッドの 1 つはスピン プレーンに取り付けられ、2 つは ± 12° オフセットされ、2 つは ± 45° オフセットされていた。1 つの検出器は、磁場が子午線面から大きく変形している場合を除き、宇宙船の各回転中に磁力線の数度の範囲内で掃引した。基本的な動作モードでは、各センサーから 32 ポイントのエネルギー スペクトルが提供されるが、静電分析器の電圧は、エネルギー スペクトルの限られた部分での動作、またはエネルギー分解能を下げてより高い時間分解能での動作を可能にするようにプログラム可能であった。エネルギー分解能は 32% であった。角度分解能は、2.5° の半値全幅(FWHM) (検出面) x 10° (極角) であった。サンプリング レートは 1 秒あたり 64 回で、総許容角度は 5° x 20° であった。検出器の高電圧電源の故障により、この機器は 1981 年 12 月 1 日に動作を停止した。^[6]

この調査では、DE-2 搭載機に搭載されているものと同様の 3 軸フラックスゲート磁力計 (MAG-A) を使用して、磁気圏 - 電離圏 - 大気圏の結合を調査するために必要なベクトル磁場データを取得しました。この調査の主な目的は、2 つの異なる高度でオーロラオーバルと極冠上の磁場沿面電流の測定値を取得することでした。これは、2 機の宇宙船を使用して達成され、これらの測定値と、調査 81-070A-03 で得られた電場、プラズマ波、超熱粒子、熱粒子、およびオーロラ画像の観測との相関が調べられました。超低周波(ULF) 波も調査されました。磁力計には、独自の 12 ビット アナログ - デジタル コンバータ、各軸の 4 ビット デジタル補正レジスタ、および 3 つの磁力計軸に沿って測定された磁場の 16 ビット表現からなる 48 ビット データ ワードを生成するシステム制御が組み込まれていました。トラック アンド ホールド モジュールを使用して、3 つの軸すべてで同時にサンプルを取得しました。機器の帯域幅は25 Hzでした。機器のダイナミックレンジは±6.2E4 nTで、分解能は6.2E4 nT領域で±1.5 nT、1.E3 nT領域で±0.25 nT、80 nT領域で±0.02 nTでした。磁力計の周囲磁場のデジタル補正は、通常8.E3 nT刻みでした。^[7]

プラズマ波計測器 (PWI) は、周波数範囲 1 Hz ～ 2 MHz、振幅範囲 0.03 マイクロボルト/メートル～ 100 mV/メートルの AC 電界を測定しました。磁場は、約 100 dB の範囲で 1 Hz ～ 400 kHz で測定されました。この調査の目的は、極低周波( ELF) 、超低周波(VLF)、高周波(HF) のノイズ現象について、空間、時間、スペクトル、波動特性 (特に磁力線に沿ったポインティング ベクトル成分) と波偏波を測定することでした。特に興味深いのは、オーロラ キロメートル放射と VLF ヒス、および粒子の磁場に沿った加速を引き起こす可能性のあるさまざまな静電波です。この調査では、スピン面と Z 軸に沿った長い双極子アンテナと、磁気ループ アンテナを使用しました。低周波測定と短波長での静電ノイズ測定には、単軸サーチ コイル磁力計と短い電気アンテナが使用されました。電子機器は、(1) 0～2MHzの範囲で10kHzまたは40kHzの帯域幅を持つ広帯域/ロングベースライン受信機、(2) 2つのスイープ周波数受信機と位相検出器を含むスイープ周波数相関器で、100Hzから400kHzまで32秒でスイープし、磁場の磁気成分と電気成分間の位相を提供します。(3) 2つのフィルター受信機と位相検出器を含む低周波相関器（1.78～100Hzの範囲で8つのフィルターを8秒でスイープしました）、(4) 2組の長いダイポールアンテナ間の電圧差を測定するDCモニター、および(5) 1.5～3.0、3～6、または10～16kHzの帯域から選択可能な線形広帯域受信機で構成されています。広帯域受信機は、広帯域波形信号をアナログ送信機経由で地上に送信し、詳細な高解像度の周波数時間分析を実行するために飛行しました。1984年6月23日以降、宇宙船のデータ処理システムの故障により、一部のPWIデータにアクセスできなくなりました。スイープ周波数受信機システムからのデジタル測定にはアクセスできなくなりました。^[8]

減速イオン質量分析計 (RIMS) は、エネルギー分析用の減速電位分析器と質量分析用の磁気イオン質量分析計が直列に接続された構造になっています。複数のセンサー ヘッドによって、熱プラズマ流の特性を判定できます。この機器は、2 つの基本的なコマンド可能モードで動作するように設計されました。1 つは主に H+、He+、O+ イオンの密度、温度、バルク流の特性を測定する高高度モード、もう 1 つは 1 ～ 32 単位の範囲の組成に集中する低高度モードです。この調査により、次の情報が得られました。(1) 電離層、プラズマ圏、プラズマ トラフ、極冠における H+、He+、O+ イオンの密度(衛星遠地点付近の磁気ベクトルに沿った密度分布を含む)。(2) 電離層、プラズマ圏、プラズマ トラフ、極冠における H+、He+、O+ イオンの温度 (エネルギー範囲 0 ～ 45 eV)。 (3) プラズマポーズ、プラズマトラフ、極冠における H+、He+、O+ のバルクフロー速度、(4) プラズマ圏とリングカレントの境界など、高温プラズマと相互作用する領域における低温プラズマの密度、温度、バルクフローの特性の変化、(5) 1 から 32 単位の範囲での電離層プラズマの詳細な構成。He++ と O++ も測定されました。この機器は 3 つの検出器ヘッドで構成されていました。1 つは放射方向を向き、他の 2 つはプラスとマイナスのスピン軸方向に沿っていました。各検出器は 55° の半円錐形の受光角を持っていました。検出器ヘッドには、減速分析が行われるグリッド付きの弱くコリメートされた開口部があり、その後に、イオン質量比 1:4 に対応する 2 つの独立した出口スリットを備えた平行板セラミック磁気質量分析器が続きました。これらのスリットから出たイオンは、電子増倍管で検出されました。遠地点モードでは、一連の減速グリッドの電位を一連の設定で段階的に変化させながら、熱粒子フラックスが測定されました。近地点モードでは、減速グリッドは接地され、検出器は1から8、および4から32単位の質量範囲に焦点を当てた連続加速電位スイープを利用しました。時間分解能は16ミリ秒でした。^[9]

スピンスキャン オーロラ イメージャー (SAI) は、可視および紫外線(UV) 波長でオーロラの全体像を撮影しました。この装置では、(1) 複数の可視波長での画像、(2) 太陽光が当たる電離層内のオーロラの有効な画像撮影を可能にする真空紫外線「ウィンドウ」内の画像、(3)水素コロナの測光測定を取得しました。この調査によって、(1) 可視および真空紫外線波長 (良好な時間分解能) でのオーロラ オーバル全体の空間的および時間的特性、(2) オーロラおよび磁気圏プラズマと多様なオーロラ放射特性との関連性、(3) オーロラ放射と沿磁力線電流との関係、(4) 荷電粒子によってオーロラ電離層に蓄積されるエネルギー、(5) 「逆 V 字型」降水現象の原因となる加速メカニズム、(6) オーロラおよび磁気圏ダイナミクスにおける極冠および磁気圏尾部の役割に関する知識が深まりました。そして、(7)環電流および極域における中性水素の時間依存分布。3台の光度計のうち、2台は可視波長域の放射を測定し、1台は紫外線を測定した。フル画像は36°×120°であった。波長は、3914、5577、6300、3175、1304、1216、1400～1600、1400～1700オングストローム(A)であった。オーロラ高度での天底方向のピクセル(画素)の空間分解能は、宇宙船高度が1地球半径(R _E )の場合で28 km (17 mi)であった。3.9 (R _E )高度では、この分解能は109 km (68 mi)であった。各光度計の時間分解能は、画像あたり3～12分であった。可視波長の場合、光度計には広角コリメータが備わっていた。超反射走査ミラー、ミラー駆動モーター、石英視野レンズ、視野絞り、ピンホール、コリメートレンズの画像表示アセンブリ、狭帯域干渉フィルターを備えたフィルターホイール、拡張赤色光電陰極を備えた小型光電子増倍管。真空紫外線画像光度計は、スピンスキャンニュートン望遠鏡でした。最初の光学要素は、フッ化マグネシウム(MgF _{2 ) オーバーコートを備えた}アルミニウム走査ミラーでした。コリメーションとミラー駆動は、可視画像光度計に使用されたものと同様でした。MgF ₂、フッ化カルシウム(CaF ₂ )、フッ化バリウム(BaF ₂ ) フィルターを備えたフィルターホイールにより、1370 から 1700 まで、および 1304、1356、1216 A でグローバルイメージングが可能になりました。検出器は、ヨウ化セシウム(CsI)光電陰極と MgF ₂を備えた光電子増倍管でした。窓^[10]

エクスプローラー62号は1981年8月3日午前9時56分（UTC）にヴァンデバーグ空軍基地から打ち上げられた。^[1]

トールデルタ3913ロケットの故障によりメインエンジンが若干早めに停止したため、ダイナミクス・エクスプローラー2号は1983年に再突入した。ダイナミクス・エクスプローラー1号はより高い軌道上にあり、1991年2月28日にミッションが正式に終了するまで、軌道上に留まりながらもデータ収集を続けた。^[1]

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