Explorer 13 , (también llamado S-55A ), fue un satélite de la NASA lanzado como parte del programa Explorer el 25 de agosto de 1961, a las 18:29:44 GMT , [1] desde Wallops Flight Facility (WFF), Virginia . [2]
Los objetivos del vuelo eran probar el rendimiento y la guía del vehículo e investigar la naturaleza y los efectos de los micrometeoroides en los sistemas de la nave espacial. La instrumentación científica consistió en detectores de micrometeoroides de celda de sulfuro de cadmio , de rejilla de alambre, piezoeléctricos , de celda presurizada y de tipo lámina. [2]
La nave espacial era un cilindro de 61 × 192 cm (24 × 76 pulgadas). Con un peso de 86 kg (190 libras), incluida su cuarta etapa y sección de transición, su objetivo era probar el rendimiento de un vehículo de lanzamiento Scout y su sistema de guía e investigar la naturaleza y los efectos del vuelo espacial sobre los micrometeoroides . Su carga útil era un cilindro de 61 × 192 cm (24 × 76 pulgadas), casi cubierto por cinco tipos de detectores de impacto de micrometeoroides, dos transmisores, células solares y baterías de níquel-cadmio . [2]
Dos detectores de células de sulfuro de cadmio (CdS) montados a 180° de distancia en el extremo delantero de la carcasa de la nave espacial se utilizaron para detectar partículas de micrometeoroides demasiado finas para dañar el hardware metálico pesado, pero presumiblemente presentes en cantidades suficientes para dañar superficies sensibles. Cada sensor de célula consistía en un matraz elipsoidal reflejado con dos focos ópticos. Una lámina de película de mylar aluminizada se extendía a lo largo de uno de los planos focales, mientras que la célula de sulfuro de cadmio estaba montada en el otro. El área efectiva total expuesta a la penetración era de 20,0 cm2 . Cuando un micrometeoroides penetraba la película aluminizada opaca, los rayos del sol caían sobre la célula o se reflejaban en ella desde las paredes reflejadas. Las células se calibraron en tierra antes del vuelo y la sensibilidad era tal que se podía detectar una partícula de aproximadamente 25 micrones de diámetro. El detector de matraz de vidrio representaba un volumen de aire que debía evacuarse cuando el satélite abandonaba la atmósfera. Para ello, se colocó un orificio de ventilación en la parte trasera del matraz. Las pruebas preliminares en tierra indicaron que la película de mylar aluminizada no se rompería con el aire en expansión, pero los análisis y pruebas posteriores al vuelo indicaron que la película se rompió durante el lanzamiento, lo que permitió la entrada de grandes cantidades de luz solar y provocó que los experimentos no funcionaran. Se supone que la causa probable del fracaso del experimento fue una ventilación inadecuada del matraz. [3]
Se utilizaron cuarenta y seis detectores de tarjetas de alambre de cobre , que consistían en bobinas de alambre fino montadas en tarjetas rectangulares de 3,68 cm × 17,78 cm (1,45 in × 7,00 in), para detectar impactos de partículas. Catorce de las tarjetas tenían alambre de 50 micrones de espesor, y 32 tarjetas tenían alambre de 75 micrones de espesor. El área efectiva total expuesta fue de 0,11 m 2 . Las tarjetas estaban montadas en cuadrantes sobre un soporte de fibra de vidrio en el extremo del cilindro de la nave espacial opuesto al extremo en el que estaban montadas las antenas. Una rotura en el alambre de una tarjeta cambiaría su resistencia, y esto se informaría por telemetría al transmisor. Se esperaba que las temperaturas en las superficies de la tarjeta de alambre se extendieran desde menos 10 °C (50 °F) hasta un máximo de 60 °C (140 °F), una cantidad suficiente para cambiar la residencia de la tarjeta. Para compensar esto, se conectó en paralelo una resistencia de 100 ohmios con una resistencia fija de 300 phm y se instaló en serie con cada placa de 50 micrones y con cada par de placas de 75 micrones. Se estimó que el tamaño de partícula necesario para romper un cable era la mitad del tamaño del cable. Durante los 2,5 días que el satélite permaneció en órbita, no se registraron impactos de meteoritos. [4]
Los objetivos del experimento eran ampliar las mediciones de micrometeoroides a un rango de población bajo donde existen pocos datos y correlacionar y aumentar los datos acumulados por experimentos satelitales previos que utilizaban técnicas similares. El detector tenía tres niveles de umbral de sensibilidad al momento (0,01, 0,1 y 1,0 gm-cm/seg) y consistía en dos configuraciones físicas diferentes de superficies de detección. La primera configuración, que se utilizó para la detección de alta y baja sensibilidad, consistía en un par de placas de acero inoxidable sensibles al impacto montadas en la parte cónica de la carcasa delantera del satélite. Las placas, que tenían un área geométrica total de 0,142 m 2 , tenían cada una un transductor conectado, así como un circuito de acondicionamiento de señal, conteo de eventos de impacto y almacenamiento de conteo. La segunda configuración del detector estaba compuesta por 20 de los detectores de penetración de celda presurizada de 0,013 cm de espesor que estaban sensibilizados para la detección de impactos. Las celdas, que tenían una superficie total de 0,186 m 2 , se utilizaron para la detección de impactos intermedios. La corta vida orbital de la nave espacial (2,5 días) permitió solo 10 interrogaciones del registrador del satélite. Las tasas de flujo de impacto medidas fueron sustancialmente más altas que las obtenidas por experimentos anteriores con meteoroides y probablemente contenían recuentos falsos debido a perturbaciones mecánicas aerodinámicas y efectos de temperatura en los elementos transductores de detección de impacto resultantes del perigeo inicial bajo. Por lo tanto, los datos deben considerarse no concluyentes. [5]
Las celdas presurizadas, que eran los sensores primarios del Explorer 13, ocupaban la mayor parte del área sensible. Ciento sesenta celdas de cobre-berilio de cinco espesores estaban montadas alrededor de la periferia de la nave espacial en cinco filas circulares, cada fila conteniendo 32 celdas. Las celdas fueron presurizadas antes del lanzamiento con gas helio a aproximadamente 10 psi sobre la presión atmosférica. Por medio de un interruptor activado por presión en cada celda, la pérdida de presión causada por un impacto de micrometeoroide podía ser detectada y telemétrica. No se hizo ningún intento de monitorear la tasa de fuga de presión. El número de celdas de cada espesor era el siguiente: sesenta de 0,0025 cm (0,00098 pulgadas), cuarenta de 0,0038 cm (0,0015 pulgadas), veinte de 0,0076 cm (0,0030 pulgadas), veinte de 0,064 cm (0,025 pulgadas) y veinte de 0,130 cm (0,051 pulgadas). El área de penetración de cada detector era de unos 140 cm2 , de modo que se expusieron 2,25 m2 de área para el experimento. Sin embargo, debido a la sección transversal semicircular de las celdas presurizadas, el área efectiva para la captura de micrometeoroides era menor que el área expuesta. Un gran error en el ángulo de inyección hizo que la vida orbital de la nave espacial fuera de solo 2,5 días, pero la información del experimento se telemedió y registró durante 29 pases. No hubo aperturas de interruptores de los detectores de celdas presurizadas durante este tiempo. Las temperaturas de las celdas presurizadas, que se demostró que variaban entre 56 °C (133 °F) y 27 °C (81 °F), se monitorearon durante todo el vuelo. No hubo indicios de ningún mal funcionamiento de los 160 detectores de celdas presurizadas durante el lanzamiento y la vida orbital del vehículo. [6]
El Explorer 13 fue lanzado a una órbita geocéntrica de excentricidad moderada utilizando un vehículo de lanzamiento Scout X-1 . La órbita era más baja de lo previsto y la nave espacial volvió a entrar en la atmósfera el 28 de agosto de 1961, después de sólo un poco más de dos días en órbita. No se registraron penetraciones por parte de este satélite durante las operaciones experimentales, lo que ayudó a determinar los límites de flujo útiles para el diseño de experimentos posteriores. [2]
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