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Viernes, 2 agosto 2013
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (149): IE (Ionospheric Explorer)

IE (Ionospheric Explorer)

Satélite; País: EEUU; Nombre nativo: Ionospheric Explorer

El estudio de la zona superior de la ionosfera sería el objetivo de una nueva misión de la NASA denominada Explorer S-48 o TOPSI (Top Side Explorer). Su labor descendía básicamente de la encargada al viejo Explorer-8 (Explorer S-30) y que desde entonces habían llevado a cabo vehículos no estadounidenses, como el Ariel-1 o el Alouette-1.

El S-48, más moderno, fue construido por el Airbone Instruments Lab. de la empresa Cutler-Hammer, Inc., para el centro Goddard de la NASA. Parecido al Explorer-8, tenía como aquel una forma de doble cono truncado, de 0,66 metros de diámetro y 0,83 metros de alto. Pesaría 44,5 Kg. Su objetivo sería la medición de las irregularidades de la zona superior de la ionosfera, para lo cual transportaba una sonda iónica proporcionada por el University College de Londres e instalada en el extremo de una pequeña pértiga que surgía de la zona cónica superior, y un emisor de seis frecuencias (con seis antenas) que sondeaba la región a estudiar, construido por el Central Radio Propagation Laboratory del National Bureau of Standards. Los dipolos surgían del pequeño cilindro central del satélite, uno de 18,28 metros de largo, y el resto de 9,14 metros. Todo ello permitiría medir la densidad iónica y la temperatura, y la distribución de los electrones. Además, la carga incluía un receptor de radio para el ruido galáctico, ideado por el centro Goddard.

[Img #14927]El satélite, que estaba equipado con células solares para alimentar sus baterías, fue lanzado el 25 de agosto de 1964, a bordo de un cohete Scout X-4, el cual lo colocó en una órbita de 870 por 1.020 Km. Allí desplegó sus antenas y empezó a girar a unas 1,53 rpm alrededor de su único eje, recogiendo información con sus sensores y enviándola inmediatamente a las estaciones de seguimiento en varios lugares del mundo.

La misión prosiguió de forma parcialmente correcta durante 16 meses, afrontando algunos episodios de interferencia y acumulando numerosas sesiones de captación de datos, cuyas duraciones, de media hora a 4 horas, dependían de la carga en las baterías. La sonda iónica fue la más afectada debido a la cubierta de plasma generada por el propio satélite.

El Explorer-20 dejó de responder a las señales procedentes de la Tierra a partir del 20 de diciembre de 1965 y no fue posible apagar sus sistemas.

El satélite aportó interesante información. Mientras que la misión Alouette proporcionó datos obtenidos de lecturas hechas en la vertical de la ionosfera, el Explorer-20 hizo lo propio sobre la horizontal. Los estudios tendrían después aplicaciones para los satélites de comunicaciones, ya que se obtuvo una buena idea de qué frecuencias de radio penetraban mejor la ionosfera y sufrían menos interferencias.

El siguiente satélite de la serie, y los posteriores, serían en realidad una colaboración entre la NASA y la State University of Iowa. Esta universidad había estado haciendo estudios ionosféricos mediante los satélites Injun con la colaboración de los militares, que proporcionaron sus cohetes. Una vez finalizada esta fase inicial, la State University of Iowa contactó con la NASA para proseguir la investigación, ahora desde un punto de vista puramente científico. La agencia resguardará los futuros Injun bajo el paraguas de la serie Explorer, dado que la información sobre la atmósfera era un tema de interés conjunto para la NASA y la comunidad científica.

[Img #14928]El Injun-4, que la NASA denominó Explorer-25, sería lanzado el 21 de noviembre de 1964 en una órbita de 523 por 2.495 Km. Aunque su diseño sería distinto, sería englobado dentro de la serie Ionospheric Explorer (IE), y por tanto se le consideraría sucesor del Explorer-20. El Injun-4 compartiría cohete, un Scout X-4, con otro satélite, el Explorer-24 (AD-B), que se ocuparía de efectuar mediciones de la densidad atmosférica.

Construido por la propia State University of Iowa, el Injun-4 tendría un aspecto esférico, con 40 superficies planas y un diámetro de 0,61 metros y una altura de 0,74 metros. Pesó 40,8 Kg. A bordo transportaba 16 sensores de radiación proporcionados por la universidad, que intentarían medir la relación entre la radiación y la densidad atmosférica en la zona alta de la atmósfera. El satélite, que se alineaba de forma magnética (gracias a un magnetómetro), estudiaría el flujo de partículas energéticas que entraban en la atmósfera, el calentamiento de esta última y las variaciones en su diámetro en función de la actividad geomagnética. Para ello llevó detectores de partículas de varias clases, incluyendo un contador Geiger-Mueller.

Sus baterías, alimentadas por células solares, proporcionaban electricidad para estos instrumentos y para la grabadora de a bordo, que almacenaba los datos obtenidos por los sensores. Éstos también se podían enviar a la Tierra directamente.

Después de algunos problemas en la consecución de la conveniente alineación magnética, que no se produjo hasta febrero de 1965, el satélite ofreció medidas de los cinturones de Van Allen y de la prueba nuclear Starfish, cuyos efectos se iban disipando. El Explorer-25 finalizó sus operaciones en diciembre de 1966.

La combinación de dos satélites, un Injun y un AD, se repitió en 1968, con el lanzamiento el 8 de agosto de los Explorer-39 (AD-C) y 40 (Injun-5). Ello permitiría poner en relación las mediciones de radiación de uno con la densidad atmosférica del momento inferida por el otro.

De nuevo, la State University of Iowa preparó el satélite Injun, que en esta ocasión pesaría 71, 2 Kg. Su diseño sería muy diferente a su antecesor. Era un prisma hexagonal de 0,74 metros de altura y 0,76 metros de ancho. Su estructura permitía llevar al Explorer-39 plegado, así como los sistemas de inflado y expulsión de éste. El Injun-5 continuaría la tarea del Explorer-25, midiendo el influjo de partículas que llegaban a la atmósfera y las emisiones de radio de muy baja frecuencia de la ionosfera relacionadas con dicho flujo, estudiando las bandas de radiación y de los rayos cósmicos solares, y de la temperatura y densidad de los electrones y los iones positivos. La universidad proporcionó para ello un analizador de partículas diferencial, un detector de estado sólido, un receptor VLF, y analizadores esféricos de partículas. Todo ello serviría para estudiar la interacción de la radiación solar con la atmósfera durante el máximo solar.

[Img #14929]El Injun-5 fue colocado en una órbita de 681 por 2.533 Km, estabilizado magnéticamente a partir de diciembre de 1968, y operó de forma normal, a pesar de una deficiencia en el sistema de provisión eléctrica que redujo el aporte de las células solares. Ello disminuyó el tiempo de uso de algunos sistemas, como el grabador de a bordo.

El satélite encontró rastros de partículas ionizadas de carbono, nitrógeno y oxígeno, las cuales se hallaban atrapadas en el cinturón exterior de Van Allen. El 31 de mayo de 1970, el vehículo fue apagado, y reactivado el 18 de febrero de 1971, hasta junio de 1971. Finalmente dejó de funcionar.

La State University of Iowa había construido un segundo satélite idéntico al Injun-5, como reserva, pero dado el buen funcionamiento de la unidad principal, no fue lanzado ni reformado para una posterior misión. En su lugar, fue donado al museo Smithsonian.

En efecto, el siguiente Injun utilizaría un diseño completamente diferente, más avanzado, pero al mismo tiempo más pequeño que su antecesor. Su peso, sólo 26,6 Kg, sería adecuado para las capacidades de su lanzador Scout, que tendría la tarea de situarlo en una órbita de altísimo apogeo.

El satélite consistió en un cono truncado de 0,75 metros de diámetro y ocho caras (0,25 metros en la parte superior), y 0,75 metros de altura total. Cubierto de células solares, el vehículo, construido por la University of Iowa, llevaría un magnetómetro construido por la citada universidad y el centro Langley, así como un analizador de plasma y otro de protones-electrones. Dos antenas de más de 10 metros para medir los campos eléctricos, y una pértiga para el magnetómetro, surgían del cuerpo principal. Su objetivo sería estudiar la magnetosfera en la zona polar, por lo que fue colocado en una órbita inclinada 89,8 grados, con un perigeo de 469 Km y un apogeo de 125.570 Km, lo que permitiría obtener un punto de vista por encima de la región (ello le valió el nombre de Hawkeye, u ojo de halcón). También se mediría el viento solar y sus efectos sobre el campo magnético terrestre, y las radioemisiones de los electrones solares en el medio interplanetario.

[Img #14930]
El satélite participó en el programa International Magnetospheric Study, para el que trabajó hasta mediados de 1977, obteniendo lecturas magnetosféricas que envió en tiempo real a la Tierra. Concluidas sus operaciones, acabó reentrando el 28 de abril de 1978.

Con esta misión finalizó la familia Ionospheric Explorer de la NASA.

Nombres

Lanzamiento

Hora (UTC)

Cohete

Polígono

Identificación

Explorer-20 (TOPSI) (NASA S-48) (IE-A)

25 de agosto de 1964

13:43

Scout X-4 (S134R)

Vandenberg PALC-D

1964-51A

Explorer-25 (Injun-4) (Injun-B) (IE-B)

21 de noviembre de 1964

17:09:39

Scout X-4 (S135R)

Vandenberg PALC-D

1964-76B

Explorer-40 (Injun-5) (Injun-E) (IE-C)

8 de agosto de 1968

20:12:00

Scout-B (S165C)

Vandenberg SLC5

1968-66B

Explorer-52 (Injun-6) (Injun-F) (IE-D) (Hawkeye-1) (Neutral Point Explorer)

3 de junio de 1974

23:09:11

Scout E-1 (S191C)

Vandenberg SLC5

1974-40A






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