Explorer 7 fue un satélite de la NASA lanzado el 13 de octubre de 1959, a las 15:30:04 GMT , [1] por un vehículo de lanzamiento Juno II desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral (CCAFS) a una órbita de 573 × 1.073 km (356 × 667 mi) y una inclinación de 50,27°. [2] Fue diseñado para medir el flujo de rayos X solares y Lyman-alfa , partículas energéticas atrapadas y rayos cósmicos primarios pesados . Los objetivos secundarios incluían la recopilación de datos sobre la penetración de micrometeoroides , la pulverización molecular y el estudio del equilibrio térmico entre la Tierra y la atmósfera. [3]
La estructura externa del satélite estabilizado por rotación estaba formada por dos carcasas cónicas truncadas de fibra de vidrio unidas por una sección central cilíndrica de aluminio . La nave espacial tenía 76 cm (30 pulgadas) de ancho en su ecuador y aproximadamente 76 cm (30 pulgadas) de alto con una masa de carga útil de aproximadamente 41,5 kg (91 libras). La nave espacial estaba propulsada por aproximadamente 3000 células solares montadas en las carcasas superior e inferior. La energía adicional la proporcionaban 15 baterías recargables de níquel-cadmio que se colocaron en su ecuador cerca de la capa exterior como ayuda para mantener una velocidad de rotación adecuada. Dos antenas de telemetría de dipolo cruzado (1 W, 20 MHz) se proyectaban hacia afuera desde la sección central, y una antena de 108 MHz utilizada para el seguimiento estaba montada en la parte inferior de la carcasa inferior.
En la periferia de la sección central se ubicaron cinco bolómetros para mediciones de radiación térmica y tres celdas detectoras de micrometeoroides de sulfuro de cadmio . Una cámara de iones cilíndrica (ventana de fluoruro de litio) y una cámara de rayos X con ventana de berilio se ubicaron en lados opuestos del cono superior, y un contador Geiger de rayos cósmicos se ubicó en la parte superior. Una cámara primaria de ionización de rayos cósmicos se ubicó dentro de la porción central del cono superior. Las comunicaciones y el seguimiento fueron proporcionados por un transmisor de 108 MHz a 15 mW diseñado para operar durante 2 meses y un transmisor de 20 MHz a 600 mW alimentado por las celdas solares diseñadas para un corte después de aproximadamente un año. [3]
Se utilizó un transmisor de telemetría de radiobaliza de transistores a una frecuencia fundamental de 19,9915 MHz . Este transmisor, que funcionaba con células solares y baterías recargables de níquel-cadmio, proporcionaba 660 mW de potencia a la frecuencia fundamental. También irradiaba el segundo y tercer armónico (15 mW cada uno) a 39,9830 y 59,9745 MHz. Se sabía que los receptores de radiobaliza estaban ubicados en Washington, DC y Chicago , Illinois . La interpretación de los cambios en las características de la señal de radiobaliza entre el satélite y la estación terrestre mostró que había irregularidades presentes en todo momento del día con dimensiones horizontales de 5 km (3,1 mi) a 500 km (310 mi). Los datos se recibieron durante un período de 16 meses. [4]
Este experimento fue diseñado para medir el flujo omnidireccional de rayos cósmicos primarios pesados en el rango de rigidez de 1 a 15,5 GV . Las partículas con números atómicos Z > 5, Z > 8 y Z > 15 se contaron por separado mediante una cámara de ionización en la que cada partícula incidente produjo un pulso. La amplitud del pulso fue sustancialmente independiente de la energía de la partícula incidente, pero fue proporcional al cuadrado de su valor Z. Cada una de las tres velocidades de conteo se determinó cada 15 segundos. El experimento se desarrolló según lo planeado desde el lanzamiento hasta el 25 de octubre de 1959. Aproximadamente el 80% de los datos adquiridos para el período del 25 de octubre de 1959 al 31 de mayo de 1960 son útiles, y la mayoría de los problemas ocurrieron en el modo Z más bajo. Se adquirieron muy pocos datos útiles después del 31 de mayo de 1960. [5]
Se utilizaron tres celdas fotoconductoras de sulfuro de cadmio para medir la penetración de micrometeoritos y la pulverización molecular. Las tres celdas eran idénticas en diseño y área efectiva (18 mm2) y estaban montadas en una placa de magnesio en el ecuador del satélite orientada hacia afuera perpendicular al eje de giro del satélite. El experimento estuvo expuesto al entorno espacial de micrometeoritos, radiación atrapada y pulverización durante 38 días de vida activa. Las tres celdas y un termistor que se incluyó como parte del experimento funcionaron normalmente. Una celda fue penetrada el día 16 por una partícula de aproximadamente 10 micrones de diámetro. [6]
La radiación solar de rayos X y Lyman-alfa se midió por medio de cámaras de ionización de gas montadas en lados opuestos de la porción superior de la configuración de doble cono del satélite Explorer 7. Las intensidades se monitorearon para obtener un historial a largo plazo de los flujos de rayos X solares y Lyman-alfa y correlacionarlos con las respuestas atmosféricas terrestres. Los dos detectores de rayos X (2,5 cm (0,98 pulgadas) de profundidad) estaban llenos de gas argón y tenían ventanas de berilio (0,021 g/cm2), lo que resultó en una sensibilidad a los rayos X en el rango de 2 a 8 A. Los detectores Lyman-alfa (en el lado opuesto), que eran cámaras de ionización circulares (1,9 cm (0,75 pulgadas) de diámetro) llenas de gas de óxido nítrico , tenían ventanas de fluoruro de litio . Su sensibilidad estaba en el intervalo de 1050 a 1350 A. Sin embargo, los datos fueron imposibles de interpretar en términos de radiación solar incidente debido tanto a la saturación de los circuitos del detector por la radiación de Van Allen ( electrones de 150 keV ) como a dificultades electrónicas en el amplificador de retroalimentación. [7]
El experimento de radiación térmica del Explorer 7 fue diseñado para medir la radiación solar ultravioleta incidente y reflejada y la radiación infrarroja terrestre con el fin de obtener una mejor comprensión de las fuerzas impulsoras del sistema Tierra-atmósfera. La instrumentación principal consistió en cinco bolómetros en forma de hemisferios huecos de plata que estaban aislados térmicamente de espejos especialmente aluminizados, pero muy cerca de ellos . Por lo tanto, los hemisferios se comportaron de manera muy similar a esferas aisladas en el espacio. Dos de los hemisferios tenían revestimientos negros y respondían aproximadamente por igual a la radiación solar y terrestre. Un tercer hemisferio, revestido de blanco, era más sensible a la radiación terrestre que a la radiación solar. Un cuarto, que tenía una superficie metálica dorada , era más sensible a la radiación solar que a la radiación terrestre. El quinto hemisferio, protegido de la luz solar directa, se utilizó para medir la luz solar reflejada. Se montó un termistor de perlas revestidas de vidrio en la parte superior de cada hemisferio para medir la temperatura. Un conjunto completo de cuatro observaciones de temperatura y una muestra de referencia requirieron 30 segundos. De esta manera, en cada órbita se pudieron obtener alrededor de 180 mediciones de temperatura. El experimento fue un éxito y se obtuvieron datos utilizables desde el lanzamiento hasta el 28 de febrero de 1961. [8]
Cabe destacar que también llevaba consigo el radiómetro de placa plana del Dr. Verner E. Suomi , mejorado con la ayuda de Robert Parent, que tomó las primeras mediciones del balance de radiación de la Tierra desde el espacio e inició la era de los estudios satelitales del clima . Hizo los primeros mapas aproximados de "la radiación solar reflejada por la Tierra y la radiación infrarroja emitida por la Tierra". [9]
Utilizando tanto observaciones satelitales del balance térmico de la Tierra como tasas de enfriamiento atmosférico medidas por radiosondas de flujo neto, Suomi estableció el importante papel que desempeñan las nubes en la absorción de la energía solar radiada . Estas observaciones establecieron que el balance energético de la Tierra varía notablemente debido al efecto de las nubes, el albedo de la superficie y otros componentes absorbentes. Utilizando estos instrumentos, Suomi y su equipo descubrieron que la Tierra absorbía más energía del Sol de lo que se pensaba originalmente y demostraron que era posible medir y cuantificar los cambios estacionales en el balance térmico global. Explorer 7 no pudo detectar rayos X solares debido a que sus sensores estaban saturados por la radiación de fondo en el cinturón de radiación de Van Allen . [10]
Se utilizaron dos contadores Geiger omnidireccionales (Anton 302 y 112) para realizar un seguimiento espacial y temporal exhaustivo de la intensidad total de los rayos cósmicos, la radiación corpuscular atrapada geomagnéticamente y los protones solares . El detector era sensible a los protones (E >20 MeV) y a los electrones (E >30 keV). El experimento funcionó satisfactoriamente desde su lanzamiento hasta el 28 de febrero de 1961, excepto durante un breve período en septiembre y octubre de 1960. [11]
El lanzamiento estaba previsto originalmente para finales de septiembre de 1959, pero la misión se retrasó una semana después de que una prueba de misiles balísticos intercontinentales de Júpiter en una plataforma adyacente fallara poco después del despegue, lo que provocó que los restos que volaban impactaran el vehículo de lanzamiento del Explorer 7. Sin embargo, el daño al cohete fue menor y se pudo reparar fácilmente.
El Explorer 7 fue lanzado a bordo de un Juno II a las 15:31 GMT del 13 de octubre de 1959 desde el Atlantic Missile Range hasta una órbita de 573 × 1.073 km (356 × 667 mi). El 16 de junio de 1960, la NASA anunció que una de las cuatro subportadoras moduladas en frecuencia del segundo transmisor se había vuelto errática y que la información que estaba transmitiendo en 3 de los 7 experimentos ya no era inteligible. La baliza de seguimiento dejó de transmitir el 5 de diciembre de 1959. En septiembre de 1960, la órbita era de 554 × 1.083 km (344 × 673 mi), con una inclinación de 50,3° y un período de 101,2 minutos. Se transmitieron datos útiles en tiempo real desde el lanzamiento hasta febrero de 1961 y de manera intermitente hasta el 24 de agosto de 1961. La nave espacial proporcionó información geofísica significativa sobre la radiación y las tormentas magnéticas, demostró métodos para controlar las temperaturas internas, registró la primera penetración de un micrometeorito en un sensor en vuelo y detectó patrones climáticos a gran escala. [3]
Transmitió datos de forma continua hasta febrero de 1961 y dejó de funcionar el 24 de agosto de 1961.
En 2024 [actualizar]todavía se encuentra en órbita. [12]
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