El Explorer 23 (también llamado S-55C ) fue el último de los tres satélites de micrometeoroides S-55 de la NASA lanzados como parte del programa Explorer . Su propósito era obtener datos sobre el entorno de meteoroides cercanos a la Tierra , proporcionando así una estimación precisa de la probabilidad de penetración en las estructuras de las naves espaciales por meteoroides y permitiendo obtener una definición más confiable de la relación entre el flujo de penetración y el espesor del material. [3]
La nave espacial de forma cilíndrica, de unos 61 cm × 234 cm (24 pulgadas × 92 pulgadas), fue construida alrededor de la cuarta etapa quemada del vehículo de lanzamiento Scout , que permaneció como parte del satélite en órbita. Explorer 23 llevaba detectores de penetración de celdas presurizadas de acero inoxidable , detectores de impacto y detectores de celdas de sulfuro de cadmio para obtener datos sobre el tamaño, el número, la distribución y el momento de las partículas de polvo en el entorno cercano a la Tierra. Además, la nave espacial fue diseñada para proporcionar datos sobre los efectos del entorno espacial en el funcionamiento de los detectores de penetración de condensadores y las fuentes de alimentación de células solares . La masa de la nave espacial, sin tener en cuenta el hardware y el motor del vehículo de la cuarta etapa, era de 133,8 kg (295 lb). [3]
El objetivo de este experimento era determinar el tamaño de los meteoroides penetrantes midiendo el tamaño de los agujeros producidos por los impactos en dos espesores de una película de plástico utilizando dos celdas de sulfuro de cadmio (CdS) sensibles a la luz. Las celdas estaban montadas en la cara delantera de la nave espacial, una debajo de una lámina de película PET de 6,35 micrones de espesor y la otra debajo de una lámina de película PET de 3,18 micrones de espesor. Cada detector proporcionaba 24 cm2 de superficie expuesta a los meteoroides. Cada lámina de película PET tenía una fina capa de aluminio depositada en ambos lados. La penetración de las láminas de PET aluminizadas permitiría que la luz solar (directa o reflejada) iluminara la celda y redujera su resistencia, la celda se calibraba para relacionar el cambio de resistencia con los tamaños de agujeros acumulados en la película PET. Antes del despegue, todos los detectores funcionaban correctamente; sin embargo, en la primera interrogación realizada poco después de que se quemara la cuarta etapa, se descubrió que las celdas de CdS estaban saturadas de luz. Al parecer las cubiertas de película PET aluminizada se dañaron durante el lanzamiento, lo que impidió la adquisición de datos. [4]
El propósito del experimento era determinar si el entorno de radiación espacial tenía algún efecto adverso en el funcionamiento del condensador como detector de penetración de meteoritos. Las observaciones en el laboratorio indicaron que los electrones energéticos en el espacio podrían acumularse en el dieléctrico y producir recuentos de penetración falsos. La instrumentación consistía esencialmente en dos condensadores compuestos de un dieléctrico de polímero de película fina ( bilaminado de 3,8 micrones de espesor, semiduro, tipo 302), que sirvió como un electrodo . Una capa de cobre , de aproximadamente 0,65 micrones de espesor, se depositó al vacío sobre la superficie exterior del dieléctrico, lo que le permitió servir como segundo electrodo. Los condensadores se montaron cada uno sobre una capa de 0,63 cm de espesor de soporte de espuma de poliuretano por medio de un adhesivo de 2,5 micrones. El soporte de espuma, a su vez, se colocó en una bandeja de fibra de vidrio laminada que sirvió como accesorio de montaje. Una penetración en el condensador cargado por un proyectil hizo que el condensador se cortocircuitara momentáneamente y se descargara. Esta descarga fue detectada y almacenada en un contador para su posterior transmisión. La ruta de conducción se disipó en menos de 1 microsegundo y permitió que el condensador se recargara y detectara cualquier penetración adicional. Se registraron dos descargas para uno de los detectores durante los 365 días de vida útil del experimento (del 6 de noviembre de 1964 al 5 de noviembre de 1965). No se registró ninguna descarga para el segundo condensador. Sin embargo, pruebas de laboratorio más refinadas revelaron que el número de pulsos inducidos por radiación sería aproximadamente el mismo o menor que el número resultante de las perforaciones reales, lo que hace difícil, si no imposible, distinguir entre los dos. Por lo tanto, no se pudo determinar el origen de los dos conteos (electrón o meteoroide). Sin embargo, se determinó a partir de los datos que cualquier pulso inducido por radiación mayor de 2 voltios era mínimo y probablemente no afectaría en gran medida los datos del flujo de meteoroides, en particular cuando las tasas de penetración eran relativamente altas. [5]
La distribución de masas de los meteoroides en el espacio se determinó mediante un sistema de detección de impactos que constaba de 24 placas de resonancia triangulares de aleación de aluminio 6061 de 0,13 cm de espesor. Cada una tenía un transductor piezoeléctrico montado en el centro de la parte inferior de la placa de resonancia. Los detectores proporcionaron 144 cm2 de área expuesta a los meteoroides. Se montaron cuatro grupos de seis placas de resonancia eléctricamente paralelas alrededor de la periferia de la nave espacial. Cuando un meteoroide impactaba en una placa de resonancia, se producía una señal eléctrica desde el transductor. Luego se amplificaba, se detectaba el umbral, se contaba y se almacenaba hasta su lectura. El amplificador de cada grupo tenía tres etapas de amplificación, que correspondían a tres niveles de momento: bajo, medio y alto. Al asignar una velocidad a las partículas que impactaban en las placas de resonancia en el espacio, la salida del sistema se relacionaba directamente con los niveles umbral de masa de las partículas. La sensibilidad del sistema se ajustó durante las calibraciones finales de modo que las 24 placas de sondeo actuaran como un único detector para los tres niveles de sensibilidad. Los umbrales de momento obtenidos mediante la calibración para los rangos bajo, medio y alto fueron 1,2E-4, 8,E-6 y 3,E-7 newton-segundos, respectivamente. Los datos obtenidos mostraron 14.169 conteos, 218 conteos y 2 conteos para los sistemas de sensibilidad alta, media y baja, respectivamente, durante un período de 1 año (del 6 de noviembre de 1964 al 5 de noviembre de 1965). [6]
La frecuencia con la que se perforaron dos espesores diferentes de acero inoxidable en el espacio se obtuvo mediante el uso de 216 celdas de acero inoxidable con un espesor de 9,87E-3 cm. Las celdas se presurizaron con helio (presión absoluta de 1300 mm de mercurio (Hg)) y se montaron en siete filas alrededor de la periferia de la nave espacial. El material de prueba fue acero inoxidable tipo 302 semiduro recubierto con una cubierta de equilibrio térmico de 1,4 micrones de espesor que consta de capas sucesivas de cromo, monóxido de silicio, aluminio y monóxido de silicio. De las 210 celdas activas (seis celdas estaban inactivas debido a limitaciones de telemetría), 70 tenían material de prueba de 2,54 ± 2,5 micrones de espesor y 40 tenían material de prueba de 50,8 ± 2,5 micrones de espesor. El área total expuesta de cada clase de detector fue de 0,69 cm 2 y 1,38 cm 2 , respectivamente. Cuando se perforaba una celda, el gas se escapaba y la caída de presión hacía que se abriera un interruptor que indicaba que se había producido una perforación. La frecuencia con la que las celdas perdían presión era una medida directa de la frecuencia con la que los meteoroides perforaban el material de prueba. Aunque las celdas no podían detectar ninguna perforación adicional, sí proporcionaban un registro permanente de la perforación inicial. El experimento funcionó satisfactoriamente durante sus 365 días de vida, registrando 50 perforaciones de las celdas de 25 micrones y 74 perforaciones de las celdas de 50 micrones. Los datos obtenidos coincidían bien con las tasas de perforación obtenidas en experimentos satelitales anteriores. [7]
La nave espacial funcionó satisfactoriamente durante su año de vida (del 6 de noviembre de 1964 al 7 de noviembre de 1965) y se cumplieron todos los objetivos de la misión, excepto el experimento del detector de células de sulfuro de cadmio (CdS), que se dañó durante el despegue y no proporcionó datos. [3]
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