탐험가 33

Explorer 33
탐험가 33
IMP-D.jpg
탐험가 33 위성
이름IMM-D
AIMP-1
고정된 행성간 모니터링 플랫폼-1
미션형자기권 연구
연산자나사
COSPAR1966-058a
새캣02258
임무 기간5년 2개월 20일(수)
우주선 속성
우주선탐색기 XXXIII
우주선형고정된 행성간 모니터링 플랫폼
버스아이엠프
제조사고다드 우주 비행 센터
발사 질량93.4 kg(lb)
치수71 × 20.3 cm(28.0 × 8.0 in)
43와트
미션의 시작
출시일자1966년 7월 1일, 16:02:25 GMT
로켓델타 E1 (467/델타 039)
발사장케이프 커내버럴, LC-17A을
계약자더글러스 에어포트 컴퍼니
입력서비스1966년 7월 1일
미션 종료
마지막 연락처1971년 9월 21일
궤도 매개변수
참조 시스템지구 궤도[1]
정권높은 지구 궤도
페리기 고도265,680 km (1968,090 mi)
아포기 고도480,763km(298,732mi)
기울기24.40°
기간38792.00분
계기
아메스 자기장
전자 및 양성자 검출기
GSFC 자기계
이온 챔버 및 가이거-뮐러 카운터
저에너지 적분 스펙트럼 측정 실험
플라즈마 프로브
태양전지 손상
탐색기 프로그램

IMP-DAIMP-1로도 알려진 익스플로러 33은 1966년 7월 1일 나사가 과학탐구의 임무를 띠고 쏘아 올린 익스플로러 프로그램우주선이었다.그것은 행성간 모니터링 플랫폼 시리즈의 일부로 발사된 네 번째 위성이었고, 달거리에서 지구 주위의 환경을 연구하기 위한 두 개의 "Accessed IMM" 우주선 중 첫 번째 위성이 아폴로 프로그램을 도왔다.그것은 이전의 IMF-A (Explorer 18)로부터 IFF-C (Explorer 28)를 통한 설계상의 이탈을 나타냈다.탐험가 35(AIMP-E, AIMP 2)는 앵커링된 IMM 프로그램에서 탐험가 33의 동반 우주선이었지만, 탐험가 34(IMP-F)는 다음 우주선으로 1967년 두 달여 만에 모두 AIMP-E보다 먼저 발사되었다.[2]

우주선

탐험가 33(IMP-D)은 행성간 플라즈마, 에너지 충전 입자(전자, 양성자알파스), 자기장 및 달거리의 태양 X 광선 연구를 위해 계측된 스핀 안정화(촉각면에 평행한 스핀 축, 2.2초와 3.6초 사이에 변화한 스핀 기간) 우주선이었다.그 우주선은 달 궤도를 달성하는 데는 실패했지만 임무 목표를 달성했다.탐험가 33은 행성간 모니터링 플랫폼 D(IMP-D) 또는 고정된 행성간 모니터링 플랫폼 1(AIMP-1)로도 알려져 있었다.[3]

탐험가 33은 탐험가 28과 디자인이 비슷했다.이 우주선의 질량은 93.4kg이었다.우주선의 본체는 가로 71cm, 높이 20.3cm의 팔각형 프리즘이었다.4개의 n/p 태양전지 어레이가 평균 43와트를 생산하며 메인 버스에서 연장되고 183 cm(72 in) 자력계 빔도 2개.우주선 위에 네 개의 채찍 안테나가 장착되어 있다.버스 상단에 35.8kgf(351 N; 79lbf) 추력 레트로코켓(Thiokol TE-M-458)이 장착되었다.동력은 은-카드뮴 전지(Ag-Cd)에 저장되었다.통신(PFM-PM 원격 측정)은 7와트 송신기와 디지털 데이터 프로세서를 통해 이루어졌다.[3]

미션

탐험가 33호는 달 궤도에 진입한 최초의 미국 우주선이 될 계획이었다.과학의 목표는 루나에 가까운 자기장, 전리층, 태양 플라즈마 유동성, 에너지 입자 모집단, 우주 먼지, 달 궤도로부터의 중력장의 변화를 연구하는 것이었다.의도된 달 궤도를 달성하지 못한 후, 행성간 자기와 방사선 환경의 고타원 지구 궤도에서 측정을 했다.[3]

계기

과학적 탑재량은 플럭스게이트 자력계 2개, 에너지 입자 실험, 전자와 양성자 실험, 열이온과 전자 실험, 플라스마 탐사기, 태양전지 손상 실험 등 7개 실험으로 구성됐다.[3]

실험

아메스 자기장

아메스 자력계 실험은 붐에 장착된 3축 플럭스게이트 자력계와 전자제품 패키지로 구성되었다.센서는 우주선의 스핀 축을 따라 한 개의 센서가 직교로 장착되었다.모터는 24시간마다 스핀 평면의 센서와 스핀 축을 따라 센서를 교환하여 기내 영점 측정을 가능하게 했다.계기 패키지에는 스핀 평면에 있는 센서의 출력을 스핀-데모하기 위한 회로가 포함되어 있었다.소음 임계값은 0.2nT 정도였습니다.계측기는 각 벡터 성분에 대해 ± 20, 60, 200nT 풀 스케일을 포함하는 3가지 범위를 가지고 있었다.각 범위에 대한 디지털화 정확도는 전체 범위의 1%였다.자기장 벡터는 순간적으로 측정되었고, 계측기 범위는 각 측정 후에 변경되었다.인접한 측정 간에 2.05초, 동일한 범위를 사용하여 측정 간에 6.14초가 경과한 기간.[4]

전자 및 양성자 검출기

3개의 EON 타입 6213 가이거-뮐러 튜브(GM1, GM2, GM3)와 실리콘 솔리드 스테이트 검출기(SSD)는 태양 X선(Geiger-Müller(GM) 튜브만, 2와 12A 사이) 및 태양, 은하 및 자기권 충전 입자의 측정을 제공했다.가이거-뮐러 관은 45 ~ 50 keV보다 큰 에너지의 전자와 730 ~ 830 keV보다 큰 에너지의 양성자를 측정했다.The SSD output was discriminated at four thresholds: (1) PN1, which detected protons between 0.31 and 10 MeV and alphas between 0.59 and 225 MeV, (2) PN2, which detected protons between 0.50 and 4 MeV and alphas between 0.78 and 98 MeV, (3) PN3, which detected protons between 0.82 and 1.9 MeV and alphas between 1.13 and 46 MeV, and (4) PN4, which2.1~17MeV. GM1과 SSD 사이의 강조는 스핀 축과 평행하게, GM3는 스핀 축과 대척점 방향이었다.GM1과 PN1의 데이터는 태양에 대해 지향하는 사분면의 데이터로 구분되었다(의사 I, II, III, IV는 각각 태양으로부터 180°, 270°, 0°, 90° 중심이었다).데이터는 82초 또는 164초 간격으로 판독되었다.고온은 1966년 9월 16일에 이어 매년 3월 16일부터 7월 14일까지의 기간 동안 SSD 입자 데이터에 부정적인 영향을 미쳤다.그러나 알파 입자 데이터는 영향을 받지 않는 것으로 생각된다.드물게(10시간 미만) GM 튜브는 몇 시간 동안 높은 가짜 계수율을 생성한다.이 효과는 입자와 X선 플럭스가 극도로 높은 기간 동안만 발생한 것으로 보인다.축열조 고장은 1967년 7월 21일과 1967년 9월 24일에 발생했다.[5]

GSFC 자기계

이 실험을 위한 계측기는 붐에 장착된 3축 플럭스게이트 자력계로 구성되었다.3개 센서는 각각 ± 64nT의 범위와 ± 0.25nT의 디지털화 해상도를 가졌다.제로 레벨 드리프트는 센서의 방향 전환에 의해 주기적으로 점검되었다.센서의 우주선 장은 디지털화 불확실성보다 크지 않았다.벡터 측정은 각 5.12초마다 얻어졌다.자력계의 대역 통과는 0~5Hz로, 10년 당 20dB씩 감소하여 더 높은 주파수를 얻었다.검출기는 DC 전원 변환기가 고장난 1968년 10월 10일까지 잘 작동했다.그 날 이후로는 어떤 유용한 자료도 입수되지 않았다.[6]

이온 챔버 및 가이거-뮐러 카운터

이 실험은 10.2cm(4.0인치)의 네헤르형 이온화 챔버와 2개의 리오넬형 205 HT 가이거-뮐러 튜브(GM)로 구성됐으며, 이온실은 0.7MeV 이상의 전자와 12MeV 이상의 양성자에 전방위적으로 반응했다.두 개의 GM 튜브는 우주선 스핀 축에 수직으로 장착되었다.GM 튜브 A는 금박에서 산란된 45 keV 이상의 전자를 검출했다.이들 전자의 수용 원뿔은 61°의 전각과 우주선 스핀 축에 수직인 대칭 축을 가지고 있었다.GM 튜브 B는 우주선 스핀 축에 수직인 대칭 축을 가진 45° 풀 앵글의 수용 콘에서 각각 22와 300 keV 이상의 전자와 양자에 반응했다.두 GM 관은 각각 2.5MeV와 35MeV 이상의 에너지의 전자와 양자에 전방위적으로 반응했다.이온 챔버의 펄스 및 각 GM 튜브의 카운트는 39.72초 동안 누적되었고 매 40.96초마다 판독되었다.축적 기간 동안 처음 두 이온 챔버 펄스 사이의 시간 또한 텔레메트로 측정되었다.이온실은 발사부터 1966년 9월 2일까지 정상적으로 작동했다.1966년 9월 2일부터 이온실은 낮은 임계 전압으로 작동했다.[7]

저에너지 적분 스펙트럼 측정 실험

에너지 플라즈마의 전자 및 이온 성분의 강도를 지구와 가까운 행성간 공간에서 관찰하기 위해 광폭의 다중 그리드 전위 분석기를 사용하였다.0 ~ 45 eV(15단계) 및 0 ~ 15 eV(15단계)의 에너지 범위에서 이온과 전자 모두에 대해 적분 스펙트럼을 얻었다.양성자와 전자에 대한 완전한 스펙트럼은 매 80초마다 얻어졌다.이 실험은 1967년 6월 29일까지 실시되었다.[8]

플라즈마 프로브

우주선 적도에 장착된 분할 집열기 패러데이 컵을 사용하여 태양풍 이온과 전자의 방향 강도를 연구했다.다음의 25초 순서는 이온에 대해 세 번, 그리고 각각 328초마다 한 번 실행되었다.두 수집기의 방향 전류 샘플 27개를 80~2850eV의 충전당 에너지(E/Q) 창에서 채취했다.그런 다음 두 수집기의 전류는 이전 27개 측정에서 피크 전류가 나타나는 방위각에서 50~5400 eV 사이의 8개의 E/Q 창에서 샘플링되었다.원격측정 한계로 인해 328초마다 다음 데이터만 지구로 반환되었다. 이온의 경우 두 개의 수집기 판에서 측정한 전류 합계와 차이 1회, 전자의 경우 1회.이 실험은 발사부터 최종 우주선 데이터 전송(1971년 9월 21일)까지 효과가 좋았다.[9]

발사하다

탐험가 33호는 1966년 7월 1일 플로리다 케이프 케네디에서 발사되었다.Thor-Delta E1 2단계와 3단계 모두 너무 많은 추력을 전달하여 달 으로 약 21.3m/s(70ft/s)의 초과 속도를 나타냈다.이는 레트로코켓이 175°로 예정된 달 궤도(1,300 × 6,440 km(810 × 4,000 mi))에 우주선을 넣기에는 무리였다.경사가 있는대신, 이 레트로켓은 탐험가 33을 달 궤도를 넘어 28.9°의 경사와 아포기의 449,174 × 30,550 km (279,104 × 18,983 mi)의 고타원 초기의 지구 궤도에 넣는데 사용되었다.그것은 그것의 첫 궤도에서 달로부터 3만 5천 킬로미터(2만 2천 미) 이내에 들어왔고, 1966년 9월, 11월, 12월에 그 뒤를 이은 접근으로 4만 × 6만 km(2만 5천 × 3만 7천 미) 내에 도달했다.1971년 9월까지 모든 실험이 성공적으로 진행되었다.[3]

그것이 발사되었을 때, AIMP-1은 48,763 km (298,732 mi), 265,680 km (165,090 mi)의 아포기로 그 까지 어떤 위성의 가장 높은 궤도를 달성했다.[10]

궤도

당초 달 궤도를 목표로 했던 우주선 관제사들은 우주선의 궤적이 달 포획을 보장하기에는 너무 빠르다고 우려했다.[11]따라서, 우주선 관리자들은 우주선을 별난 지구 궤도에 올려놓는 백업 계획을 선택했는데, 이 계획은 265,680 km (165,090 mi)와 48,763 km (298,732 mi)로 달 궤도를 넘는 거리에 여전히 도달하고 있다.[12]

의도된 달 궤도를 달성하지 못했음에도 불구하고, 이 임무는 태양 바람, 행성간 플라즈마, 태양 X선을 탐험하는 데 있어서 원래 목표의 많은 부분을 충족시켰다.[13]수석 조사관 제임스 앨런은 우주선에 탑재된 전자양성자 검출기를 사용하여 충전된 입자와 X선 활동을 조사했다.[14]천체물리학자 N. U. Crooker, Joan Feynman, J. T. Gosling은 지구 자기장과 지구 근처의 태양풍속 사이의 관계를 설정하기 위해 탐색기 33의 데이터를 이용했다.[15]

MOSFET 기반 원격측정 시스템

행성간 모니터링 플랫폼 시리즈의 첫 번째 탐험가 중 하나인 탐험가 18(IMP-A)은 통합회로를 탑재한 최초의 우주선이었다.[16]AIMP-1은 1964년 NASA가 IMM 프로그램에 채택한 MOSFET(금속-산화 반도체 전계효과 트랜지스터, 또는 MOS 트랜지스터)를 최초로 사용한 우주선일 때 다시 첨단기술의 상태를 발전시켰다.[17]MOSFETs의 사용은 우주선 전자 설계에서 중요한 진전이었다.MOSFET 블록은 제너럴 마이크로일렉트로닉스(General Microelectronics)가 제조한 것으로, 1964년 MOS 기술을 상용화한 직후 NASA를 첫 MOS 계약으로 했다.[16]

MOSFETs는 1960년에 처음 시연되었고 1963년에 공개되었다.금속 산화 반도체 기술은 반도체 소자 제작과 제조를 단순화하여 집적회로 칩의 트랜지스터 수를 증가시켰다.[10]이것은 그 당시 우주선 설계자들이 직면하고 있는 증가하는 문제, 즉 통신과 다른 기능을 위한 더 큰 온보드 전자적 기능의 필요성을 해결했다.고다드 우주 비행 센터는 빌딩 블록 회로에 MOSFET를 사용했으며, MOSFET 블록과 저항기는 AIMP-D 전자기의 93%를 차지했다.MOS 기술은 첫 3개의 IMMP 우주선에서 1,200개의 트랜지스터와 175개의 채널에서 최대 2,000개의 트랜지스터와 256개의 채널까지 트랜지스터와 통신 채널의 전체 수를 크게 증가시켰다. 또한 MOS 기술은 우주선에 필요한 전기 부품의 수를 3,000 n개에서 크게 줄였다.위성이 IMMP-A의 두 배 전기적 복잡성을 가지고 있음에도 불구하고, IMMP-1의 저항기 부품은 1,000개까지 감소하였다.[16][18]IMF-A에서 IMF-C까지 통합 회로를 어느 정도 사용했지만, 인코더는 여전히 주로 이산 트랜지스터(패키지당 1개)를 사용했다.AIMP-1의 설계는 700개 패키지에 4200개의 반도체를 넣어 사용하던 개별 부품 수와 점유공간을 줄였다.부품들은 코드우드 모듈로 결합되었다.[10]

AIMP-1(IMP-D)은 전작의 DDP(디지털 데이터 프로세서)를 개선했으며, 다양한 절전 모드에서 작동할 수 있는 광학 측면 컴퓨터를 탑재해 위성의 배터리와 태양광 패널에 가해지는 부하를 줄였다.[19]이전의 IMF 우주선에서와 같이, 실험은 데이터를 축전지에 저장했고, 그 다음 반복 사이클로 판독되어 지상국으로 전송될 펄스 주파수 변조(PFM) 신호로 인코딩되었다.이 사이클은 특정 실험을 위해 아날로그 전송과 연동되기도 했다.[20]

참고 항목

참조

  1. ^ "Trajectory: Explorer 33 (AIMP-1) 1966-058A)". NASA. 28 October 2021. Retrieved 10 November 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  2. ^ "Explorer-series reference images". Retrieved 4 July 2021.
  3. ^ a b c d e "Display: Explorer 33 (AIMP-1) 1966-058A". NASA. 28 October 2021. Retrieved 10 November 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  4. ^ "Experiment: Ames Magnetic Fields". NASA. 28 October 2021. Retrieved 10 November 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  5. ^ "Experiment: Electron and Proton Detectors". NASA. 28 October 2021. Retrieved 11 November 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  6. ^ "Experiment: GSFC Magnetometer". NASA. 28 October 2021. Retrieved 11 November 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  7. ^ "Experiment: Ion Chamber and Geiger–Müller Counters". NASA. 28 October 2021. Retrieved 11 November 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  8. ^ "Experiment: Low-Energy Integral Spectrum Measurement Experiment". NASA. 28 October 2021. Retrieved 11 November 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  9. ^ "Experiment: Plasma Probe". NASA. 28 October 2021. Retrieved 11 November 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  10. ^ a b c Interplanetary Monitoring Platform Engineering History and Achievements. NASA. 29 August 1989. pp. 11, 63, 138. Retrieved 5 July 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  11. ^ J. J. Madden (December 1966). "Interim Flight Report, Anchored Interplanetary Monitoring Platform, AIMP-1 - Explorer XXXIII" (PDF). NASA. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  12. ^ "IMP Chronology". Encyclopedia Astronautica. Archived from the original on 16 January 2010.
  13. ^ "Display: Explorer 33 1966-058A". NASA. 2 April 2008. Retrieved 4 July 2008. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  14. ^ "Explorer 33 -- Electron and Proton Detectors". NASA. 2 April 2008. Retrieved 4 July 2008. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  15. ^ Crooker, N. U.; Feynman, J.; Gosling, J. T. (1 May 1977). "On the high correlation between long-term averages of solar wind speed and eomagnetic activity". NASA. Retrieved 4 July 2008. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  16. ^ a b c Butrica, Andrew J. (2015). "Chapter 3: NASA's Role in the Manufacture of Integrated Circuits" (PDF). In Dick, Steven J. (ed.). Historical Studies in the Societal Impact of Spaceflight. NASA. pp. 149-250 (237-242). ISBN 978-1-62683-027-1. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  17. ^ White, H. D.; Lokerson, D. C. (1971). "The Evolution of IMP Spacecraft Mosfet Data Systems". IEEE Transactions on Nuclear Science. 18 (1): 233–236. doi:10.1109/TNS.1971.4325871. ISSN 0018-9499.
  18. ^ Hosea D. White, Jr. (December 1966). Evolution of satellite PFM encoding systems from 1960 to 1965 (Report). NASA. Retrieved 4 July 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  19. ^ Rodger A. Cliff (July 1966). Power Switching in Digital Systems (Report). NASA. Retrieved 4 July 2021.
  20. ^ Paul G. Marcotte (January 1964). IMP D and IMP E Feasibility Study (Report). NASA. Retrieved 4 July 2021. Public Domain 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..

외부 링크