Explorer 8

Explorer 8 – amerykański satelita naukowy badający jonosferę (pomiary gęstości i temperatury elektronów, pomiary koncentracji i masy jonów, pomiary liczby mikrometeoroidów, badanie zależności powyższych parametrów od nasłonecznienia). Badania odbywały się między wysokościami 400 a 1600 km nad powierzchnią Ziemi. Mimo że działał krótko, wniósł istotny wkład w poznanie jonosfery, np. potwierdził istnienie w wyższych partiach atmosfery otoczki helowej. Misja zakończyła się w chwili wyczerpania się baterii, 27 grudnia 1960.

Explorer 8

Inne nazwy	S-30, Ionosphere 1, 1960 Xi 1
Indeks COSPAR	1960-014A
Państwo	Stany Zjednoczone
Zaangażowani	NASA
Rakieta nośna	Juno II
Miejsce startu	Cape Canaveral Space Force Station
Orbita (docelowa, początkowa)
Perygeum	416 km
Apogeum	2286 km
Okres obiegu	112,71 min
Nachylenie	49,9°
Mimośród	0,120936
Czas trwania
Początek misji	3 listopada 1960 05:23:10 UTC
Koniec misji	27 grudnia 1960
Powrót do atmosfery	28 marca 2012
Wymiary
Kształt	podwójny ścięty stożek połączony płaskim walcem
Wymiary	0,76 m średnicy
Masa całkowita	40,88 kg

Budowa i działanie

Explorer 8 podczas prób naziemnych

Statek składał się z dwóch ściętych stożków połączonych szerszymi podstawami poprzez element w kształcie płaskiego walca.

Statek posiadał nadajnik radiowy (częstotliwość 108,8 MHz), o mocy 100 mW, zasilany z akumulatora rtęciowego. Wszelkie dane były przesyłane na Ziemię w czasie rzeczywistym. Na statku nie zamontowano ogniw słonecznych, które mogły zafałszować wyniki prowadzonych pomiarów (poprzez niesymetryczny rozkład ładunków na powierzchni statku).

Duży kłopot sprawiło zautomatyzowanie odkodowywania i zbierania informacji nadsyłanych przez satelitę. Trudności były tak duże, że większość danych było odbieranych i zapisywanych ręcznie.

Ładunek

• Cztery pułapki jonowe

Przydatność danych z tego instrumentu była mocno ograniczona problemami z automatycznym przyjmowaniem danych

• Eksperyment pomiaru koncentracji elektronów poprzez wyznaczanie impedancji propagacji fal radiowych

Gęstość elektronów w jonosferze była wyznaczana ze zmiany pojemności dipola antenowego. Pojemność ta była mierzona dzięki temu, że jej wartość kontrolowała częstotliwość oscylatora. Generator drgań wysterowujący zmieniał częstość oscylatora podczas 80 ms sesji. W tym czasie malała ona, a potem rosła. Za każdym razem, gdy oscylator generował drgania o częstotliwości 6,5 MHz, generowany był sygnał. W każdej sesji zmiany częstotliwości zdarzały się dwa takie impulsy – przy przekraczaniu częstotliwości 6,5 MHz i przy zmniejszaniu jej poniżej 6,5 MHz. Jednak czasy, w których powstawały (względem początku sesji zmiany częstotliwości) oba te impulsy były różne, bo zmieniała się pojemność dipola antenowego (poprzez różne gęstości elektronów w atmosferze). Komputer pokładowy obliczał te czasy i przesyłał informacje o nich na Ziemię. Gęstość elektronów była więc mierzona co 40 ms. Po uwzględnieniu prędkości satelity można było zmierzyć nierównomierności w rozkładzie elektronów o wielkości do 300 metrów.

• Dwie sondy Langmuira do pomiaru temperatury elektronów

Dane zwrócone przez ten przyrząd również miały niską wartość użyteczną z powodu problemów z automatycznym odbiorem danych oraz wysoką aktywnością Słońca

• Mikrofony mikrometeoroidowe (dwa kryształki piezoelektryczne)
• Miernik pola elektrycznego

Z powodu dużego zużycia energii elektrycznej (3 W), miernik był włączany z Ziemi. Wyłączał się automatycznie po 2 minutach pracy. Całodzienna zmierzona różnica potencjałów między statkiem a środowiskiem wynosiła -0,15 V, a średnia gęstość elektronów, 10⁴/cm³. W apogeum, gęstość elektronów wynosiła 10³/cm³, a potencjał zmieniał się na dodatni, o wartości kilku dziesiątych wolta.

• Eksperyment pomiaru gęstości górnych warstw atmosfery – służył ku temu cały statek, jako symetryczna bryła – pomiar gęstości wyznaczany był z oporu atmosferycznego
• Fotopowielacz do pomiaru energii mikrometeoroidów

Przyrząd miał służyć do zmierzenia ilości energii świetlnej wyzwolonej przy uderzeniu meteoroidu w miernik i powiązania tej wielkości z jego energią kinetyczną. Tuba fotopowielacza była nieprzezroczysta. Zaciemniono ją warstwą aluminium. Największa czułość miernika na światło wynosiła 10⁻¹⁴ erga, co odpowiadało uderzeniu molekuły o masie rzędu 10⁻¹⁴ grama z prędkością 20 km/s. Eksperyment miał też określić destrukcyjne efekty uderzenia mikrometeoroidu. Dane były zbierane aż do wyczerpania się baterii zasilającej. Dane jednak nie były użyteczne, gdyż fotopowielacz był wrażliwy na protony o energiach powyżej 40 MeV.

• Termistorowe czujniki temperatury
• Czujnik horyzontu

Bibliografia

• NSSDC Master Catalog (ang.)
• Space 40 (cz.)