Explorer 12

Explorer 12

Inne nazwy	S-3(A), EPE-A
Indeks COSPAR	1961-020A
Państwo	Stany Zjednoczone
Zaangażowani	NASA
Rakieta nośna	Thor Delta
Miejsce startu	Cape Canaveral Space Force Station
Orbita (docelowa, początkowa)
Perygeum	790 km
Apogeum	76 620 km
Okres obiegu	1587 min
Nachylenie	33,4°
Mimośród	0,840911
Czas trwania
Początek misji	16 sierpnia 1961 03:21:05 UTC
Koniec misji	6 grudnia 1961
Powrót do atmosfery	31 sierpnia 1963
Wymiary
Kształt	nieregularny
Wymiary	śr. 0,678 m; dł. całk. 1,3 m
Masa całkowita	37,6 kg

Explorer 12 – satelita naukowy amerykańskiej agencji kosmicznej NASA. Pierwszy z czterech statków typu S-3, należących do serii Energetic Particle Explorer. Badał pasy Van Allena, promieniowanie kosmiczne i magnetosferę.

Opis misji

Statek działał aż do nagłego zerwania łączności na skutek awarii w systemie zasilania. Po dwóch latach, w 1963, spłonął w wyniku ponownego wejścia w atmosferę Ziemi. Użyteczne dane napływały przez około 90% czasu trwania misji.

Początkowa prędkość rotacji statku wynosiła 28 obr./min, a oś obrotu skierowana była w punkt o rektascensji 48 stopni i deklinacji – 28 stopni. Z czasem uległa zmianie tylko prędkość obrotowa, która powoli wzrastała do 34,3 obr./min.

Budowa i działanie

Do łączności używano 4 anten prętowych. Nadajnik pracował na częstotliwości 136 MHz i miał moc 2 W. Sygnał telemetrii wykorzystywał multipleksowanej, 16 kanałowej modulacji PFM/PM z podziałem czasu. Czas potrzebny na próbkowanie 16 kanałów wynosił 0,324 s. Połową kanałów przesyłano informacje w sposób cyfrowy, a drugą połową w sposób analogowy. W sposób analogowy przesyłano informacje o temperaturze statku, napięciach i natężeniach prądów w systemie zasilania etc. Kanałami cyfrowymi przesyłano dane o szybkości obrotowej i fazie, kącie między osią obrotu a kierunkiem Słońca.

Zasilanie zapewniało 6144 ogniw słonecznych, ładujących akumulatory AgCd.

Ładunek

• Analizator elektrostatyczny plazmy słonecznej

Służył do badania zjawisk zachodzących między ziemskim polem magnetycznym, a plazmą w przestrzeni międzyplanetarnej. Instrument rejestrował protony o energiach 0,1 – 20 keV. Napięcie między okładkami przyrządu rosło do wartości maksymalnej przez około pół sekundy, i rozładowywało się przez 155 sekund. Podczas tego czasu rejestrowano prąd elektryczny między okładkami z częstością 470 razy na sekundę. Przyrząd uległ awarii jeszcze przed umieszczeniem statku na orbicie, tym samym nie zwrócił użytecznych danych.

• Magnetometry transduktorowe (typu fluxgate; masa 2,43 kg, zużycie energii 0,5 W, szybkość przesyłania danych 60 bps)

Magnetometry mierzyły trzy składowe przestrzenne ziemskiego pola magnetycznego. Umieszczone zostały na wysięgniku o długości 0,864 m. Zakres pomiarowy każdego z magnetometrów, to –1000 – +1000 nT, z niepewnością digitalizacji 12 nT. Pomiar wykonywano przez 50 ms, co 327 ms. Co 115 sekund wykonywana była samokalibracja sensorów za pomocą źródeł pola magnetycznego o znanej wartości. Przyrząd działał prawidłowo przez cały czas trwania misji.

• Czujnik cząstek naładowanych – służył do pomiaru ilości i energii cząstek naładowanych oraz promieniowania kosmicznego oraz ich rozkładu przestrzennego i czasowego w okolicach statku. Pola widzenia wszystkich detektorów kierunkowych składających się na przyrząd, były prostopadłe do osi obrotu statku. Liczba zliczeń zarejestrowanych przez każdy z czujników była akumulowana przez 10,24 sekundy oraz przesyłana pod koniec każdego okresu próbkowania. Akumulatory zliczania były wspólne, więc każdy z instrumentów zbierał dane co 79 sekund. W skład detektora wchodziły:
  • osłonięty, wielokierunkowy licznik Geigera-Müllera – typu Anton 302; wykrywający protony o energiach powyżej 23 MeV i elektrony o energiach powyżej 1,6 MeV
  • magnetyczny spektrometr elektronów – wykorzystywał trzy kierunkowe liczniki Geigera-Müllera (typu Anton 213), rejestrujący elektrony z zakresu energii od 40 do 100 keV
  • trzy kierunkowe czujniki oparte na kryształach siarczku kadmu – rejestrowały one protony z zakresu energii od 1 keV do 10 MeV, i elektrony o energiach między 0,2 do 500 keV
• Eksperyment badania degradacji ogniw słonecznych

Badał wpływ bezpośredniej ekspozycji ogniw słonecznych na działanie korpuskularnego promieniowania pasów Van Allena. Przeprowadzony został na czterech ogniwach fotowoltaicznych. Jedno z nich było nieosłonięte, pozostałe miały osłonę z odpowiednio: 3, 20 i 60 mm szkła ochronnego. Ogniwo niechronione uległo szybkiej degradacji (50% straty wydajności) już podczas wykonywania drugiej orbity. W chwili zaprzestania łączności ze statkiem, sprawność nieosłoniętego ogniwa spadła do 29% wartości początkowej. Ogniwo osłonięte szkłem o grubości 3 mm doznało jedynie 6% spadku wydajności. W pozostałych dwóch ogniwach nie zaobserwowano degradacji.

• Detektor scyntylacyjny protonów i elektronów (masa 1,4 kg, zużycie energii 0,5 W, szybkość przesyłania danych 60 bps)

Mierzył kierunkowy przepływ i widma niskoenergetycznych protonów i elektronów uwięzionych w ziemskim polu magnetycznym. Elementem detekcyjnym było 5 mg sproszkowanego fosforu w osłonie z aluminium o grubości 100 nm. Dodatkowe absorbery zamontowano na 16 pozycyjnym obrotowym kole. Apertura instrumentu była ustawiona pod kątem 45° od osi obrotu statku. Dla każdego ustawienia koła z absorberami wykonywano 16 odczytów, tak więc każdy zestaw danych składał się z 256 ramek (jeden obrót koła trwał 80 sekund). Górny kraniec zakresu energii rejestrowanych protonów wynosił 10 MeV, a poszczególne dolne krańce, to: 100, 135, 186, 251, 512, 971 i 1668 keV. Dolne krańce zakresów energii rejestrowanych elektronów: 15, 26 i 31 keV. Górny kraniec wynosił 100 keV.

• Detektor promieniowania kosmicznego – ważący 4,8 kg instrument składał się z kilku przyrządów, z których jednokrotne zebranie danych zajmowało 6,8 minuty. Pobierały one 1,9 W energii, a dane z nich wysyłano z prędkością 27 bps. W skład detektora wchodziły:
  • podwójny licznik scyntylacyjny zliczający protony z zakresu energii 55-500 MeV i elektrony o energiach powyżej 600 MeV
  • scyntylator mierzący protony z zakresu energii od 1,4-22 MeV i elektrony o energiach powyżej 150 keV
  • teleskop z licznikiem Geigera-Müllera – dla protonów o energiach większych od 30 MeV

Bibliografia

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