エクスプローラー12

エクスプローラー12

エクスプローラー12号衛星
名前	EPE-A 高エネルギー粒子探査機-A エクスプローラーXII NASA S-3
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）
ハーバード指定	1961ウプシロン1
コスパーID	1961-020A
SATCAT番号	00170
ミッション期間	365日（計画） 112日（達成）
宇宙船の特性
宇宙船	エクスプローラーXII
宇宙船の種類	高エネルギー粒子探査機
バス	S-3
メーカー	ゴダード宇宙飛行センター
打ち上げ質量	37.6 kg (83 ポンド)
力	4つの展開可能な太陽電池アレイとバッテリー
ミッション開始
発売日	1961年8月16日 03:21:25 GMT
ロケット	トールデルタA （トール312 / デルタ006）
発射場	ケープカナベラル、LC-17B
請負業者	ダグラス・エアクラフト・カンパニー
入隊	1961年8月16日
ミッション終了
最後の連絡	1961年12月6日
減衰日	1963年9月1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	790 km (490 マイル)
遠地点高度	77,620 km (48,230 マイル)
傾斜	33.40°
期間	1587.00 分
楽器
荷電粒子 宇宙線実験 太陽プラズマの静電分析装置 フラックスゲート磁力 計陽子電子シンチレーション検出器 太陽電池損傷実験
エクスプローラープログラム

エクスプローラー12号は、 EPE-AまたはEnergetic Particles Explorer-A 、 S3とも呼ばれ、太陽風、宇宙線、地球の磁場を測定するために作られたNASAの衛星である。エクスプローラー12号、14号、15号、26号を含むS-3シリーズの宇宙船の最初のものであった。^[2] 1961年8月16日にトールデルタロケットで打ち上げられた。^[1] 1961年12月6日に停電のため送信を停止した。^[2]

宇宙船の重量は37.6kg（83ポンド）でした。エクスプローラー12号は、スピン安定化された太陽電池で動く宇宙船で、宇宙線粒子、捕捉粒子、太陽風陽子、磁気圏および惑星間磁場を測定するための機器が搭載されていました。^[2]

エクスプローラー12号は宇宙物理学を研究するために設計されたため、宇宙線検出器、粒子トラッパー、磁力計など、多数の機器が搭載されていました。その機器には、陽子と電子およびそれらの磁場との関係を測定するための10個の粒子検出システム、太陽電池損傷実験、光学アスペクトセンサー、および1つの送信機が含まれていました。16チャンネルのPFM / PM時分割多重化テレメータが使用されました。16チャンネルのサンプリングに必要な時間（1フレーム期間）は0.324秒でした。チャンネルの半分は8レベルのデジタル情報を伝送するために使用され、残りのチャンネルはアナログ情報に使用されました。テレメータで測定されたデータの地上処理中に、アナログ情報はフルスケールの1/100の精度でデジタル化されました。 1つのアナログチャンネルは16フレームのパターンでサブコミュテートされ、宇宙船の温度、電力システムの電圧、電流などを遠隔測定するために使用されました。デジタル太陽アスペクトセンサーは、スピン周期と位相を測定し、0.041秒にデジタル化し、スピン軸と太陽方向の間の角度を約3°間隔で測定しました。^[2]ミッションの90%で良好なデータが記録されました。^[2]

この実験は、荷電粒子と宇宙線のフラックスとエネルギースペクトルを測定し、宇宙船の軌道上におけるそれらの空間的および時間的分布を決定するように設計された。検出器には、(1) E >23 MeVの陽子とE>1.6 MeVの電子を検出するシールド付きアントンタイプ302全方向性ガイガー・ミュラー管、(2) 40～100 keVのエネルギーの電子に感度のある3つの薄窓付きアントンタイプ213方向性ガイガー・ミュラー管を使用した電子磁気分光計、および(3) 1 keV ～10 MeVのエネルギーの陽子と200 eV～500 keVのエネルギーの電子の全フラックスを測定するための3方向性硫化カドミウム結晶が含まれていた。すべての方向検出器は、視野の軸が衛星の回転軸と垂直になるように取り付けられました。(初期の回転周期は 2.2 秒でした。) 各検出器のカウントは 10.24 秒間蓄積され、各サンプリング間隔の終了時に蓄積器の内容が遠隔測定されました。エンコーダ蓄積器は時間共有され、各検出器の応答は 79 秒ごとに 1 回サンプリングされました。実験は打ち上げから 1961 年 12 月 6 日の宇宙船の故障まで問題なく動作しました。^[3]

宇宙線実験の計測機器は、(1) 6つのエネルギー範囲で55～500MeVの陽子と600MeV以上の陽子を測定する二重シンチレーションカウンタ、(2) 5つのエネルギー閾値で1.4～22MeVの陽子と150keV以上の電子を測定する単一シンチレータ、(3) 30MeV以上の陽子束を測定するGMカウンタ望遠鏡で構成されていた。一連の測定は6.8分ごとに行われた。実験は宇宙船の稼働期間中ずっと稼働していた。^[4]

電流コレクターを備えた静電分析器は、地磁気と惑星間プラズマの境界現象を調査し、低高度での低エネルギー陽子流を監視するために使用されました。この機器は、100 eV から 20 keV のエネルギー範囲で陽子を検出しました。プレート間の電圧は約 0.5 秒で最大値まで上昇し、その後 155 秒で減衰しました。この間に、コレクター プレートの電流は 470 回サンプリングされました。粒子は、ペイロードが回転するにつれてほぼ半球状の空間領域を掃引する 10 x 80 度の立体角にわたって受け入れられました。陽子電流測定のダイナミック レンジは 10 の 4 乗でした。この実験は、軌道投入前に故障したようで、有用なデータは返ってきませんでした。^[5]

この実験は、地球の磁場の大きさと方向を地球半径の 3 倍から 13 倍の範囲で測定するように設計されました。この実験は、86.4 cm (34.0 インチ) のブームの先端に取り付けられた 3 つの直交フラックスゲート磁力計で構成されていました。磁力計の 1 つの軸は、宇宙船の回転軸から 2° 以内でした。3 つのセンサーはそれぞれ -1000 から +1000 nT の範囲で、デジタル化の不確実性は 12 nT でした。磁場の 3 つの成分はすべて、327 ミリ秒ごとに 50 ミリ秒の時間間隔で測定されました。飛行中の較正システムは、115 秒ごとに 1 回、各センサーに既知の磁場を適用しました。この実験は、打ち上げから 1961 年 12 月 6 日まで正常に実行されました。^[6]

この実験は、低エネルギーの捕捉されたオーロラ陽子と電子の方向性フラックスとスペクトルを測定するために設計された。1000 A のアルミニウムコーティングで覆われた 5 mg 厚の粉末リン光体シンチレータを採用した。追加の吸収体は、16 位置のステップ ホイールによって検出器開口部に挿入された。開口部は、スピン軸に対して 45° に向けられていた。リン光体の薄さと種類により、パルス モードの検出器は低エネルギー イオンにのみ反応するため、基本的に吸収体を貫通してリン光体内で停止した陽子のフラックスを測定することになる。パルス計数率と光電管電流の両方が、フレーム期間ごとに 1 回遠隔測定された。各ホイール位置で 16 回の読み取りが遠隔測定されたため、256 フレームごとに 1 つの完全なデータ セットが得られました (ホイールの 1 回転 = 80 秒)。7 つのエネルギー範囲の陽子が測定された。高エネルギー限界は全範囲で約 10 MeV で、低エネルギーカットオフは 100、135、186、251、512、971、および 1668 keV でした。3 つの範囲での電子のエネルギー流束は、散乱ジオメトリ、吸収体、および光電管電流を使用して個別に測定されました。低エネルギーカットオフは 15、26、および 31 keV で、高エネルギーカットオフは 3 つの範囲すべてで約 100 keV でした。外帯の中心部にあるいくつかの陽子チャネルの飽和を除けば、実験は宇宙船の寿命を通じて正常に機能しました。^[7]

ヴァン・アレン放射線帯の放射線への直接曝露によって引き起こされる劣化の影響を測定するため、4 列の p-on-n 太陽電池が衛星表面に接着された。1 列のセルは保護されていないが、他のセルには 3、20、および 60 ミルの厚さの保護ガラスがコーティングされていた。保護されていないセルのストリップは、最初の 2 回の軌道で非常に急速に劣化した。各軌道で、衛星の高度がおよそ 33,000 km (21,000 マイル) であった近地点の約 2.5 時間前に深刻な劣化が始まった。最初の 2 回の軌道の後、セルの残存出力は初期出力の 50% に過ぎなかった。深刻な劣化の期間は、150 keV から 4.5 meV のエネルギーを持つ陽子の方向性強度がピークに達した期間と一致していた。このレベルの陽子は 20 ミルのガラスシールドを貫通しないことがわかっている。衛星が送信を停止したとき、シールドなしのセルの出力はさらに初期値の 29% に低下していました。3 ミルのガラスシールドを備えた太陽電池は、衛星の寿命中に約 6% 低下しました。1961 年 9 月 19 日と 12 月 3 日に太陽入射角が同じであったときに、20 ミルと 60 ミルのシールドを備えたバンクの出力を比較したところ、太陽電池の劣化は見られませんでした。^[8]

この衛星は1961年8月16日にデルタロケットによって大西洋ミサイル実験場から打ち上げられた。その目的は太陽風、惑星間磁場、地球磁場の遠方部分、惑星間空間とヴァン・アレン放射線帯の高エネルギー粒子の調査であった。^[9]

宇宙船は軌道に到達し、すべての機器は正常に作動しました。送信機は 2,568 時間のリアルタイム データを送信した後、1961 年 12 月 6 日に動作を停止しました。112 日間の寿命の間に、宇宙船は 102 回の周回を完了し、約 80% の時間でデータが取得されました。この衛星は、放射線と磁気嵐に関する重要な地球物理学的データを提供しました。

宇宙船は1961年12月6日まで正常に機能していたが、この日、電力系統の故障が原因でデータの送信が停止した。宇宙船の活動寿命の約90%にわたって良好なデータが記録された。初期のスピン速度は28.0rpmで、スピン軸の方向は赤経48°、赤緯-28°であった。方向は時間とともにほぼ一定で、スピン速度は時間とともにゆっくりと増加し、34.3rpmに達した。遠地点の方向は、現地時間で約12:00から06:00まで変化した。^[2]

エクスプローラー12号のバックアップ衛星は、バージニア州シャンティリーのスティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターの宇宙科学展示ステーションに展示されている。^[9]

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