Спектрометр солнечного ветра

Эксперимент со спектрометром солнечного ветра Аполлона-15 на Луне

Спектрометр солнечного ветра (СВС) — это научный комплекс, который летал в рамках миссий «Аполлон-12» и «Аполлон-15» на поверхность Луны.[1][2][3] Целью было охарактеризовать солнечный ветер у поверхности Луны и изучить его взаимодействие с лунной средой. Главным исследователем эксперимента был доктор Конвей В. Снайдер из Лаборатории реактивного движения.

Метод

СВС стремился обеспечить возможность «измерять энергию, плотность, углы падения и временные изменения плазмы солнечного ветра, падающей на поверхность Луны».[4] Прибор состоит из семи цилиндров Фарадея, которые измеряют количество заряженных частиц.[5] Одна центральная чашка направлена перпендикулярно поверхности. Остальные шесть чашек расположены под углом 30 градусов от поверхности и расположены вокруг центральной чашки с интервалом в 60 градусов. Каждая чашка может измерять входящий поток отрицательно заряженных электронов и поток положительно заряженных протонов и альфа-частиц. Угол падающей частицы измерялся по показаниям всех чашек Фарадея.[6]

Под прибором находился блок электроники, расположенный в контейнере с активным терморегулированием. Блоки электроники состоят из схем управления питанием, управления напряжением датчиков, схем амперметра и, наконец, схем формирования сигнала/данных.[6] Тепловой контроль обеспечивался тремя радиаторами, солнцезащитным козырьком и изоляцией.[4]

Миссии

Аполлон-12

Спектрометр солнечного ветра «Аполлон-12» был развернут Питом Конрадом на поверхности Луны 19 ноября 1969 года. Он был расположен на координатах 3S, 23W. В исходном состоянии прибор имел пылезащитные крышки на входах в чашку Фарадея. На раннем этапе экспериментов с установленными пылезащитными крышками были собраны фоновые исходные данные. Через час после обратного взлёта модуля «Аполлон-12» в 15:25 UTC 20 ноября 1969 года пылезащитные чехлы были сняты, и датчики подверглись непосредственному воздействию лунной среды.[6]

Аполлон-15

Спектрометр солнечного ветра «Аполлон-15» был развёрнут на поверхности Луны 31 июля 1971 года и включён в 19:37 по UTC.[6] Он был расположен на координатах 26N, 4E. В исходном состоянии приборы имели пылезащитные крышки на входах в чашку Фарадея. На раннем этапе активации экспериментов с установленными пылезащитными крышками были собраны фоновые исходные данные. Через час после обратного взлёта модуля «Аполлон-15» 2 августа 1971 года пылезащитные чехлы были сняты, и датчики подверглись непосредственному воздействию лунной среды.[6]

Результат

Анализ данных двух приборов показал, что солнечная плазма, обнаруженная вблизи поверхности лунного реголита, во многом похожа на солнечную плазму, измеренную зондами на некотором расстоянии от Луны.[2] Также было обнаружено, что в тени Луны во время лунной ночи плазма не обнаруживается.[2] Прибор также смог различать плазму в межпланетном пространстве и в магнитооболочке[англ.] Земли.[6] Плазма магнитооболочки будет демонстрировать большие и частые изменения скорости, плотности и скорости плазмы.[3] На восходе Луны наблюдались сильно изменчивые спектры, возможно, из-за взаимодействия с лунной поверхностью.[2][6]

Данные спектрометра солнечного ветра, которые были проанализированы после приземления «Аполлон-14», подтвердили наличие фотоэлектрического слоя, аналогичного по своей природе тому, который был обнаружен в ходе эксперимента с заряженными частицами в лунной среде[англ.] .[5]

Прибор обнаружил ударную волну нейтрального газа и ионов, возникшую в результате удара ступени «Аполлон-13» S-IVB о поверхность Луны. Было высказано предположение, что источником этой газовой ударной волны может быть результат испарения 1100 кг пластиковых материалов, содержащихся в ступени ракеты. По оценкам, ударная волна прошла расстояние 140 км со скоростью 2 км/с.[7]

Примечания

  1. ↑ Snyder, C. W.; Neugebauer, M.; Clay, D. R.; Goldstein, B. E. (1972-01-01). "Observations with the Solar Wind Spectrometers of Apollo-12 and Apollo-15 ALSEPs". Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference. Vol. 3. Lunar and Planetary Science Institute. p. 714. Bibcode:1972LPI.....3..714S. Архивировано 8 декабря 2023. Дата обращения: 19 января 2024.
  2. ↑ 1 2 3 4 Apollo 12 Preliminary Science Report. history.nasa.gov. Дата обращения: 8 декабря 2023.
  3. ↑ 1 2 Hundhausen, A. J. (1968-12-01). "Direct observations of solar-wind particles". Space Science Reviews (англ.). 8 (5): 690—749. Bibcode:1968SSRv....8..690H. doi:10.1007/BF00175116. ISSN 1572-9672. S2CID 123607434.
  4. ↑ 1 2 Murdock, C.R. ALSEP handbook for Apollo 12 flight crew (май 1968). Дата обращения: 19 января 2024. Архивировано 15 декабря 2023 года.
  5. ↑ 1 2 Goldstein, Bruce E. (1974-01-01). "Observations of electrons at the lunar surface". Journal of Geophysical Research (англ.). 79 (1): 23—35. Bibcode:1974JGR....79...23G. doi:10.1029/JA079i001p00023.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Clay, D. R.; Goldstein, B. E.; Neugebauer, M.; Snyder, C. W. (1972-01-01). "Solar wind spectrometer experiment". NASA. Manned Spacecraft Center Apollo 15 Prelim. Sci. Rept. (англ.). Архивировано 14 декабря 2023. Дата обращения: 19 января 2024.
  7. ↑ Lindeman, R. A.; Vondrak, R. R.; Freeman, J. W.; Snyder, C. W. (1974-06-01). "The interaction between an impact-produced neutral gas cloud and the solar wind at the lunar surface". Journal of Geophysical Research (англ.). 79 (16): 2287—2296. Bibcode:1974JGR....79.2287L. doi:10.1029/JA079i016p02287.