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

2.4. Charged Particle Lunar Environmental Experiment (CPLEE)

Tab. 8. Charged Particle Lunar Environmental Experiment (CPLEE)

Ośrodek badawczy

University of Sydney, Australia

Misje

Apollo 14

Nazwa eksperymentu (j. ang.)

Charged Particle Lunar Environmental Experiment

Nazwa eksperymentu (j. pol.)

Pomiar ładunku cząstek w środowisku księżycowym

Dziedzina

Elektromagnetyzm

2.4.1. Przedmiot badania

Eksperyment Charged Particle Lunar Environmental Experiment (CPLEE) polegał na pomiarze energii cząstek wiatru słonecznego (protonów i elektronów) docierających do powierzchni Księżyca. Dane pozwoliły na wyznaczenie rozkładu energii cząstek oraz zmierzenie ich wpływu na układ Ziemia-Księżyc.

Ponadto określono ich oddziaływanie na zorze polarne występujące na Ziemi i pasy Van Allena. Pozwoliło to na dokładniejsze określenie charakterystyki Ziemskiego pola magnetycznego. Zbadano również procesy zachodzące w strefie napływu fal promieniowania słonecznego podczas uderzania o powierzchnię Księżyca jak również wpływ naładowanych cząstek wiatru słonecznego na środowisko księżycowe.

2.4.2. Materiały i metody

../_images/CPLEE-photo.jpg

Ryc. 9. Zdjęcie przedstawia eksperyment Charged Particle Lunar Environmental Experiment (CPLEE). Źródło: NASA/AS14-67-9364, [NAS69].

Za pomocą zestawu wykorzystującego dwa spektrometry zbadano protony i elektrony w przedziale energetycznym 40 KeV do 70 KeV. Urządzenie zostało ustawione w sposób minimalizujący ekspozycję do płaszczyzny ekliptyki słońca. Każdy ze spektrometrów posiadał sześć detektorów cząstek: pięciu C-kształtnych kanalikowych powielaczy elektronowych (ang. channeltron photon multiplier) składających się ze szklanej rurki o średnicy 1 mm i długości 10 cm oraz jednej spiralnej dynody o kształcie lejka o 8 mm otworze [Jon95].

2.4.3. Przebieg eksperymentu

Eksperyment wykonano jedynie raz podczas całego programu Apollo w trakcie misji Apollo 14. Urządzenie CPLEE było rozstawione 3 metry na północny wschód od Centralnej Stacji Apollo 14. Cząsteczki o określonym ładunku i różnych energiach wpadające do spektrometru były poddane oddziaływaniu prądu o odpowiednim napięciu. Oddziaływanie to powodowało ugięcie toru lotu cząstek i kierowało je do pięciu powielaczy elektronowych. Cząsteczki o przeciwnym ładunku były odbijane i kierowane do spiralnej dynody o kształcie lejka.

Dzięki unikalnemu charakterowi C-kształtnych detektorów istniała możliwość wykonania równoległych pomiarów właściwości fizycznych protonów i elektronów na pięciu różnych poziomach energii.

2.4.4. Rezultaty

Rezultaty pozwoliły na określenie, że w ciągu dnia Księżyc poddawany jest bombardowaniu niskoenergetycznych fotoelektronów. Ich wariancja zmienia się wraz natężeniem strumienia pola wiatru słonecznego.

Niespodziewanym odkryciem podczas eksperymentu Charged Particle Lunar Environmental Experiment (CPLEE) okazało się zaobserwowanie elektronów w ogonie magnetycznym Ziemi. Cząstki posiadały potencjał porównywalny z wartościami wiązania w Ziemskich zorzach polarnych.