کشف کمربند‌های تابشی وان آلن و پیشرفت‌های علمی با ماهواره «اکسپلورر۳»

به گزارش راهبرد معاصر؛ علیرضا بیات اظهار کرد: در میان ماهواره‌های اولیه‌ای که در دوران رقابت فضایی پرتاب شدند، ماهواره اکسپلورر سه یکی از مهم‌ترین و برجسته‌ترین آنها به شمار می‌آید. این ماهواره بخشی از برنامه فضایی اکسپلورر ایالات متحده آمریکا بود که در همکاری با آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPA) و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) ساخته شد. پس از پرتاب موفق اسپوتنیک ۱ توسط شوروی در اکتبر ۱۹۵۷، ایالات متحده در راستای مقابله با رقابت فضایی اقدام به ارسال ماهواره‌هایی همچون اکسپلورر ۱ کرد که اولین پاسخ موفق این کشور به شوروی بود. در این میان، اکسپلورر ۳ به‌عنوان یک دنباله علمی و فنی، با هدف تأیید داده‌های علمی و تکمیل اندازه‌گیری‌های تابش در فضا به مدار ارسال شد.

وی افزود: این ماهواره که طولی نزدیک به دو متر داشت (با احتساب آنتن‌هایش)، بدنه‌ای استوانه‌ای از آلیاژ آلومینیوم با قطر حدود ۱۵ سانتی‌متر داشت. وزن آن تقریبا ۱۴ کیلوگرم بود و برای اجرای مأموریت‌های پیچیده‌اش از سیستم‌های خاصی بهره می‌برد. منبع تغذیه آن از باتری‌های نقره‌روی تأمین می‌شد و این ماهواره دارای سیستم‌های مخابراتی پیشرفته‌ای بود که شامل دو فرستنده رادیویی با فرکانس‌های ۱۰۸ مگاهرتز و ۱۰۸.۰۳ مگاهرتز می‌شد، همچنین ماهواره از یک سری آنتن‌های سیمی با طول تقریبی ۶۰ سانتی‌متر به شکل ضربدری برای برقراری ارتباط استفاده می‌کرد.

کارشناس نجوم ادامه داد: یکی از ویژگی‌های برجسته این ماهواره، سامانه چرخشی آن بود که از طریق چرخش به پایداری در جهت‌گیری کمک می‌کرد و سبب می‌شد که ماهواره در فضا به‌طور نسبی پایدار بماند. علاوه بر این، محموله‌های علمی و ابزار‌های اندازه‌گیری به‌کاررفته در آن، از جمله شمارشگر گایگر مولر که برای آشکارسازی ذرات باردار پرانرژی مانند الکترون‌ها و پروتون‌ها طراحی شده بود، قادر بود شدت تابش پرتو‌های کیهانی در مدار زمین را اندازه‌گیری کند. این شمارشگر در شرایطی که ماهواره وارد نواحی با تابش بسیار زیاد می‌شد، اشباع می‌شد و در نتیجه خوانش آن به صفر می‌رسید؛ موضوعی که ابتدا باعث سردرگمی شد، اما بعد‌ها مشخص شد که این وضعیت به دلیل ورود به مناطقی با چگالی بالای ذرات پرانرژی بود.

بیات اضافه کرد: یکی دیگر از ابزار‌های مهم اکسپلورر ۳، ثبتگر مغناطیسی بود که برای اولین بار در این ماهواره در مقایسه با اکسپلورر ۱ نصب شد. این سامانه قادر بود داده‌ها را ذخیره کرده و در هنگام عبور از خارج از برد ایستگاه‌های زمینی، آنها را ذخیره کند و سپس به محض نزدیک شدن به ایستگاه‌های زمینی، داده‌ها را به زمین منتقل کند.

کارشناس نجوم گفت: ماهواره اکسپلورر ۳ در مداری بیضوی حرکت می‌کرد که کمینه ارتفاع آن حدود ۱۹۰ کیلومتر و اوج آن حدود ۲۵۰۰ کیلومتر بود. برای کامل کردن یک گردش به دور زمین، این ماهواره تقریبا ۱۱۵ دقیقه زمان نیاز داشت.

بیات افزود: از مهم‌ترین دستاورد‌های علمی این ماهواره، تأیید وجود کمربند‌های تابشی وان آلن بود که پیش‌تر در پروژه‌های مشابهی همچون اکسپلورر ۱ و اسپوتنیک ۳ مطرح شده بود. کمربند‌های تابشی وان آلن، مناطقی از فضا هستند که در اطراف زمین ذرات بارداری، عمدتاً الکترون‌ها، توسط میدان مغناطیسی زمین به دام افتاده‌اند. این کمربند‌ها به دو بخش تقسیم می‌شوند؛ کمربند داخلی که از پروتون‌های پرانرژی تشکیل شده و کمربند خارجی که عمدتاً شامل الکترون‌های پرانرژی است. اکسپلورر ۳ با داده‌هایی که از شمارشگر گایگر مولر دریافت می‌کرد، در نواحی خاصی از فضا وارد شرایطی می‌شد که دستگاه به علت اشباع شدن، قادر به خوانش شدت تابش نبود؛ این پدیده که توسط پروفسور جیمز ون آلن تحلیل شد، به کشف و تأیید وجود این کمربند‌ها منجر شد.

وی اظهار کرد: ماموریت اکسپلورر ۳ در تاریخ ۲۸ ژوئن ۱۹۵۸ به پایان رسید، زمانی که باتری‌های ماهواره خالی و ارتباط با آن قطع شد، البته ماهواره تا تاریخ ۲۷ ژوئن ۱۹۶۰ در مدار باقی ماند و سپس وارد جو زمین شد و سوخت. اهمیت تاریخی و علمی این ماهواره به‌عنوان یکی از نخستین نمونه‌های موفق ماموریت‌های علمی در فضا، پایه‌گذار بسیاری از تحقیقات در زمینه‌های فیزیک فضایی و ژئوفیزیک فضا شد و نقشی اساسی در گسترش فهم ما از ساختار مغناطیسی زمین و پدیده‌های فضایی ایفا کرد. / ایسنا