Akademia Górniczo Hutnicza

Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska

Praca dyplomowa
Geofizyka Stosowana

Badania geofizyczne w trakcie załogowej eksploracji Księżyca w ramach programu Apollo.

Mateusz Matt Harasymczuk

Promotor pracy
Prof. dr hab. inż. Kaja Pietsch

2.3. Cold Cathode Ion Gauge (CCIG)

Tab. 7. Cold Cathode Ion Gauge (CCIG)

Ośrodek badawczy

University of Texas, USA

Misje

Apollo 12, 14, 15

Nazwa eksperymentu (j. ang.)

Cold Cathode Ion Gauge

Nazwa eksperymentu (j. pol.)

Pomiar jonów zimną katodą

Dziedzina

Magnetometria

2.3.1. Przedmiot badania

W celu pomiaru liczby oraz rodzaju jonów na Księżycu wykonano dwa eksperymenty: Suprathermal Ion Detector Experiment (SIDE) i Cold Cathode Ion Gauge (CCIG). Badania te były ze sobą ściśle skorelowane i wykorzystywały jedno urządzenie połączone krótkim kablem elektrycznym.

../_images/CCIG-photo.jpg

Ryc. 7. Zdjęcie przedstawia dwa instrumenty badawcze: Suprathermal Ion Detector Experiment (SIDE) i Cold Cathode Ion Gauge (CCIG). SIDE znajduje się w górnym lewym rogu zdjęcia, a CCIG w centrum fotografii. Źródło: NASA/AS14-67-9373 [Tea99].

2.3.2. Materiały i metody

../_images/CCIG-diagram.jpg

Ryc. 8. Diagram przedstawia eksperyment Cold Cathode Ion Gauge (CCIG). Źródło: [NAS69].

Urządzenie pomiarowe SIDE/CCIG było wyposażone w kierunkowy sensor zorientowany w płaszczyźnie ekliptycznej pod kontem 15 stopni od lokalnego Księżycowego południka. Ze względu na znaczną różnicę w długościach geograficznych miejsc lądowań, anteny urządzenia skierowane były 38 stopni na zachód (Apollo 12), 2 stopnie na wschód (Apollo 14) i 19 stopni na zachód (Apollo 15). W trakcie pomiarów urządzenie nie było bezpośrednio skierowane w stronę nadchodzącego wiatru słonecznego [Jon95].

2.3.3. Przebieg eksperymentu

Z racji ustawienia eksperymentu w trakcie poszczególnych faz orbity Księżyca zaobserwowano pole strumienia jonów (ang. flux) w zewnętrznej warstwie magnetosfery (ang. magnetosheath). Detektor zarejestrował również zjawiska częściowo związane z oddziaływaniem na powierzchnię Księżyca jak również na jego ogon magnetosferyczny (ang. magnetotail). Dane z eksperymentu zostały wykorzystane do określenia potencjału powierzchni Księżyca, zbadania parametrów plazmy przy powierzchni, jak również określenia spektrum masowego jonów i badań strumienia pola jonowego w ogonie magnetosferycznym [AAB+72].

Podczas rozstawiania eksperymentu w trakcie misji Apollo 12, błędne ustawienie kabla łączeniowego sprawiło wiele problemów z pozycjonowaniem CCIG i SIDE. Zgodnie z pierwotnym założeniem, SIDE był wsparty na trzech krótkich nogach. W misji Apollo 14 do urządzenia dodano stabilizator. Z tego względu Astronauta Ed Mitchell miał jeszcze większe trudności z ustawieniem CCIG, bez zakłócania eksperymentu SIDE. Przed misją Apollo 15 urządzenie poddano znacznej modyfikacji.

2.3.4. Rezultaty

Podczas trzech misji (Apollo 12, 14, 15), w których wykonano eksperymenty dotyczące określenia ciśnienia atmosfery księżycowej. Zakres operacyjny urządzenia CCIG wynosił od 10E-6 do 10E-12 Torr. Wyniki pomiarów określiły poziom ciśnienia w maksymalnym dolnym zakresie urządzenia, tj. 10E-12 Torr. Dla porównania Ziemska atmosfera na poziomie morza przyjmuje wartość 760 Torr [AAB+72].

Urządzenie ze względu na wysoką czułość było w stanie zaobserwować ucieczkę cząsteczek gazów, głównie wody i dwutlenku węgla, ze skafandrów astronautów znajdujących się w pobliżu urządzenia [Jon95].