Explorer 54
एक्सप्लोरर 54, जिसे ए. ई.-डी. (एटमॉस्फेरिक एक्सप्लोरर-डी) के रूप में भी जाना जाता है, श्रृंखला एटमॉस्फियर एक्सप्लोरर से संबंधित नासा का एक वैज्ञानिक उपग्रह था, जिसे 6 अक्टूबर 1975 को एक थोर-डेल्टा 2910 प्रक्षेपण वाहन पर वैंडेनबर्ग वायु सेना अड्डे से प्रक्षेपित किया गया था। मिशन एक्सप्लोरर 54 का उद्देश्य एक्सप्लोरर 51 (AE-C) द्वारा रासायनिक प्रक्रियाओं और ऊर्जा हस्तांतरण तंत्र की शुरू की गई जांच को जारी रखना था जो सौर ऊर्जा के उच्च अवशोषण के क्षेत्र में पृथ्वी के वायुमंडल और आयनमंडल की संरचना और व्यवहार को नियंत्रित करते हैं। इस मिशन की योजना उसी समय उच्च अक्षांश क्षेत्रों का नमूना लेने के लिए बनाई गई थी जब एक्सप्लोरर 55 (AE-E) मिशन भूमध्यरेखीय और निम्न अक्षांश क्षेत्रों का नमूना ले रहा था। एक्सप्लोरर 54 के समान अंतरिक्ष यान का उपयोग किया गया था, और पेलोड में चरम सौर पराबैंगनी मॉनिटर और बेनेट आयन मास स्पेक्ट्रोमीटर को हटाने के अलावा समान प्रकार के उपकरण शामिल थे, जो एक्सप्लोरर 55 (AE-E) पेलोड का हिस्सा थे। प्रयोग लघु इलेक्ट्रोस्टैटिक एक्सेलेरोमीटर (एम. ई. एस. ए.) लघु इलेक्ट्रोस्टैटिक विश्लेषक (एम. ई. एस. ए.) ने वायुगतिकीय खिंचाव के कारण उपग्रह मंदी के माप द्वारा ऊंचाई सीमा में वायुमंडल के तटस्थ घनत्व पर डेटा प्राप्त किया। उपकरण में तीन एकल-अक्ष त्वरक शामिल थे, जो समकोण पर पारस्परिक रूप से लगे हुए थे, दो अंतरिक्ष यान एक्स-वाई तल में और दूसरा जेड-अक्ष में। उपकरण ने एक प्रमाण द्रव्यमान को नया बनाने के लिए आवश्यक स्थिरविद्युत बल से लागू त्वरण को निर्धारित किया। उपकरण का उत्पादन लागू त्वरण के समानुपाती एक डिजिटल पल्स दर थी। प्रत्येक माप का नमूना समय 0.25-second था। मापों ने तटस्थ वातावरण के घनत्व के निर्धारण की अनुमति दी, "ऑर्बिट-एडजस्ट प्रोपल्शन सिस्टम" (ओ. ए. पी. एस.) के जोर की निगरानी की, उपग्रह की न्यूनतम ऊंचाई निर्धारित की, अंतरिक्ष यान के रोल को मापा, और कुछ दृष्टिकोण-संवेदी जानकारी प्रदान की। 0. 1° से कम के अंतरिक्ष यान पोषण की निगरानी की गई। उपकरण की तीन संवेदनशीलता श्रेणियाँ थींः ओ. ए. पी. एस. मॉनिटर मोड में 8.E-3 पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण (जी); 4.E-4 जी (± 2 प्रतिशत) और (± 10 प्रतिशत) के बीच; और 2.E-5 जी (± 2 प्रतिशत) और (± 10 प्रतिशत) के बीच। कोष्ठक में संख्याएँ त्रुटियों का प्रतिनिधित्व करती हैं। ड्रैग गुणांक अनिश्चितता के कारण ± 5 प्रतिशत तक की एक व्यवस्थित त्रुटि भी संभव थी। उच्चतम माप ऊंचाई का निर्धारण यह मानते हुए किया गया था कि उपकरण पूर्ण पैमाने के 0.20% तक महसूस कर सकता है। कैपेसिटेंस मैनोमीटर कैपेसिटेंस मैनोमीटर मुख्य रूप से अंतरिक्ष यान संचालन पर डेटा प्रदान करने के लिए एक इंजीनियरिंग प्रयोग था। हालाँकि, इस प्रयोग के डेटा को सैटेलाइट ड्रैग के मूल्यांकन में एक्सेलेरोमीटर और आयन गेज डेटा के साथ भी सहसंबद्ध किया गया था। मैनोमीटर, जिसे प्रेशर सेंसर बी (पीएसबी) के रूप में भी जाना जाता है, ने 200 किमी से नीचे के क्षेत्र में वायुमंडलीय दबाव का सीधा माप प्रदान किया। पीएसबी गेज की सटीकता लगभग 10 प्रतिशत से लगभग 40 प्रतिशत तक भिन्न थी। पीएसबी में दो गोलाकार, तापीय रूप से नियंत्रित कक्ष शामिल थे, जो एक पतली झिल्ली द्वारा अलग किए गए थे जो सपाट और रेडियल तनाव के तहत फैली हुई थी। दोनों पक्षों के बीच दबाव अंतर के कारण डायाफ्राम का कोई भी विक्षेपण डायाफ्राम और एक आसन्न इलेक्ट्रोड के बीच धारिता में परिवर्तन का कारण बनता है जो एक एसी ब्रिज सर्किट को पक्षपाती करता है। अंतरिक्ष यान के स्पिन अक्ष के लंबवत और 180 डिग्री की दूरी पर दो बंदरगाहों के माध्यम से एक कक्ष में हवा की अनुमति थी। इस प्रकार वेक-रैम दबाव अंतर को प्रत्येक अंतरिक्ष यान क्रांति में दो बार नमूना लिया गया था। कोल्ड कैथोड आयन गेज AE-D पर उड़ाया जाने वाला कोल्ड कैथोड-आयन गेज मुख्य रूप से अंतरिक्ष यान संचालन पर डेटा प्रदान करने के लिए एक इंजीनियरिंग प्रयोग था। हालांकि, इस प्रयोग के डेटा को उपग्रह ड्रैग प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए एक्सेलेरोमीटर और कैपेसिटेंस मैनोमीटर डेटा के साथ सहसंबद्ध किया गया था। आयन गेज, जिसे दबाव संवेदक ए (पीएसए) के रूप में भी जाना जाता है, पृथ्वी की सतह के बीच और ऊपर के क्षेत्र में वायुमंडलीय दबाव को 1.3E-3 से 1.3E-7 एमबी के बीच वायुमंडलीय दबाव के मूल्यों के लिए मापा जाता है। पी. एस. ए. की अनुमानित सटीकता ± 20 प्रतिशत थी। बेलनाकार आकार के संवेदक पैकेज में एक वेज के आकार का छिद्र, जमीन की क्षमता के पास एक कैथोड, लगभग 1300 वीडीसी पर काम करने वाला एक एनोड और लगभग 1600 गॉस का एक स्थायी चुंबकीय क्षेत्र शामिल था। गेज में आयनकारी इलेक्ट्रॉनों का कोई प्राथमिक स्रोत नहीं था। निर्वहन क्षेत्र उत्सर्जन द्वारा शुरू किया गया था और 1.3E-7 mb से ऊपर के दबाव पर आत्मनिर्भर था। आयन धारा कैथोड पर एकत्र की गई थी। संवेदक को अंतरिक्ष यान पर अंतरिक्ष यान के स्पिन अक्ष के लंबवत छिद्र के साथ लगाया गया था, जो कक्षीय तल के लिए सामान्य था। वाद्ययंत्र को दो तरीकों से संचालित किया जाता था, कताई या विस्थापन। जब अंतरिक्ष यान एक कताई मोड में था, तो पी. एस. ए. ने बारी-बारी से राम और वेक दबाव का नमूना लिया। जब अंतरिक्ष यान डिस्पन मोड में था, तो पी. एस. ए. ने गति की दिशा से 30° का सामना किया। इस प्रयोग के डेटा को टेप रिकॉर्ड नहीं किया गया था, बल्कि वास्तविक समय में देखा गया था। सिलैंडरिकल इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रोब (सी. ई. पी.) सी. ई. पी. में दो समान उपकरण शामिल थे जिन्हें इलेक्ट्रॉन तापमान, इलेक्ट्रॉन और आयन सांद्रता, आयन द्रव्यमान और अंतरिक्ष यान क्षमता को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया था। एक जांच अंतरिक्ष यान के स्पिन अक्ष (आम तौर पर कक्षा तल के लंबवत) के साथ उन्मुख थी, और दूसरी रेडियल रूप से ताकि यह प्रत्येक 15-सेकंड की स्पिन अवधि में एक बार वेग वेक्टर की दिशा में निरीक्षण कर सके। प्रत्येक उपकरण एक मंद क्षमता वाला लैंगमुइर जांच उपकरण था जो संग्राहक पर रखे गए एक ज्ञात वोल्टेज पैटर्न के लिए एक वर्तमान-वोल्टेज (I-V) वक्र का उत्पादन करता था। विद्युत धारा को मापने के लिए इलेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया जाता था। ±5 वोल्ट के बीच संग्राहक वोल्टेज पैटर्न का उपयोग करते हुए संचालन की दो प्रणालियाँ थीं (एक दो मोड के साथ और दूसरी तीन मोड के साथ)। अधिकांश विधियों में संग्राहक वोल्टेज सीमाओं (और/या इलेक्ट्रोमीटर उत्पादन) का एक स्वचालित या निश्चित समायोजन शामिल था जैसे कि आई-वी प्रोफाइल पर रुचि का क्षेत्र उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है। प्रत्येक प्रणाली को केवल एक जांच के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया था, लेकिन उन्हें बैकअप अतिरेक प्रदान करने के लिए आपस में बदला जा सकता था। सबसे अनुकूल तरीकों में सर्वोत्तम मापों ने एक सेकंड का समय संकल्प प्रदान किया; 300K और 10,000K (10 प्रतिशत सटीकता) के बीच इलेक्ट्रॉन तापमान; 10,000 और 10,000,000 आयनों/cc (10-20% सटीकता) के बीच आयन घनत्व; 50 और 1,000,000 इलेक्ट्रॉनों/cc के बीच इलेक्ट्रॉन घनत्व; और 10,000 आयनों/cc से ऊपर आयन घनत्व पर आयन द्रव्यमान। प्रत्येक जांच में एक संग्राहक इलेक्ट्रोड था जो एक बेलनाकार गार्ड रिंग के केंद्रीय अक्ष से फैला हुआ था। लंबे गार्ड रिंग एक बूम के अंत में था, और कलेक्टर ने गार्ड रिंग से परे एक और बढ़ाया। बूम, गार्ड और कलेक्टर व्यास में थे। निम्न-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन (एल. ई. ई.) इस प्रयोग ने 0.2 से 25 केवी ऊर्जा सीमा में इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉनों (आयनों) के कारण ऊपरी वायुमंडल में ऊर्जा निवेश का प्रत्यक्ष माप प्रस्तुत किया। इलेक्ट्रॉनों और आयनों के प्रवाह को बेलनाकार विद्युतस्थैतिक विश्लेषकों और स्पाइरलट्रॉन इलेक्ट्रॉन गुणकों के साथ मापा गया था। 19 डिटेक्टर, एक आयन स्टेप्ड-एनर्जी एनालाइजर और दो इलेक्ट्रॉन स्टेप्ड एनालाइजर अलग-अलग कोणों पर लगे हुए थे। इसके अलावा, 16 स्थिर ऊर्जा डिटेक्टर थे जिन्होंने उच्च समय-रिज़ॉल्यूशन कोणीय वितरण प्राप्त किया, अंतरिक्ष यान में एक क्रांति-प्रति-कक्षा मोड में, 0.72 और 18 केवी के बीच पांच ऊर्जाओं पर। चुंबकीय आयन-द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर (एम. आई. एम. एस.) एक चुंबकीय आयन-द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर को 1 से 90 परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (यू) की द्रव्यमान सीमा में परिवेशी सकारात्मक आयन प्रजातियों की सांद्रता को मूल स्थान पर मापने के लिए उड़ाया गया था। स्पिन अक्ष के लिए सामान्य उपग्रह भूमध्य रेखा पर घुड़सवार, प्रवेश छिद्र आगे की ओर सामना करता है जब अंतरिक्ष यान डिस्पन मोड में होता है। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को चुंबकीय विश्लेषक के बाद केंद्रक तल के साथ एक द्रव्यमान स्पेक्ट्रम का उत्पादन करने के लिए व्यवस्थित किया गया था। द्रव्यमान अनुपात 1-4-16 में आयनों को एक साथ इकट्ठा करने के लिए इस तल के साथ उपयुक्त स्थानों पर तीन चीरे लगाए गए थे। आयनोस्फेरिक आयनों को एक नकारात्मक वोल्टेज द्वारा विश्लेषक प्रणाली में त्वरित किया गया था जो-1060 से-225 वोल्ट तक भिन्न था। एक साथ मापी गई तीन द्रव्यमान श्रेणियाँ 1 से 4,4 से 16 और 14 से 72 इकाइयाँ थीं। प्रत्येक चीरे के बाद एक इलेक्ट्रॉन गुणक और लघुगणक इलेक्ट्रोमीटर-प्रवर्धक डिटेक्टर था। डिटेक्टर आउटपुट को या तो सीधे एनालॉग आउटपुट के लिए मापा जाता था, या एक "शिखर" परिपथ को आपूर्ति की जाती थी जो स्पेक्ट्रम में प्रत्येक शिखर के आयाम को निर्धारित करता था। केवल प्रत्येक चोटी के आयाम को "शिखर" मोड में टेलीमीटर किया गया था, और इस मोड में तीनों द्रव्यमान श्रेणियों को एक साथ स्वीप करने के लिए आवश्यक समय 1-सेकंड था। संचालन के अन्य तरीके संभव थे। एनालॉग शॉर्ट मोड में, तीन द्रव्यमान श्रेणियों को 2-सेकंड में बहाया गया, 1-सेकंड "पीक" मोड स्कैन के साथ बारी-बारी से। एनालॉग लॉन्ग मोड में एक 8-सेकंड स्वीप समय की आवश्यकता थी, फिर से 1-सेकंड "पीक" मोड स्कैन के साथ बारी-बारी से। उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन देने के लिए 1-4-16 अनुपात में द्रव्यमान संख्याओं के किसी भी सेट को लगातार मापने के लिए लॉक मोड में एक विकल्प मौजूद था। तटस्थ वायुमंडलीय संरचना (एन. ए. सी. ई.) यह प्रयोग तटस्थ वायुमंडलीय प्रजातियों की सांद्रता के स्थानिक वितरण और अस्थायी परिवर्तनों को मूल स्थान पर मापा जाता है। इसके अलावा, इन माप तकनीकों में नई अंतर्दृष्टि अन्य ऑनबोर्ड प्रयोगों के साथ इन मापों की तुलना से प्राप्त की गईः अर्थात्, ओपन-सोर्स स्पेक्ट्रोमीटर (1975-096 A-07), सोलर EUV स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (1975-096 A-06), और डेंसिटी एक्सेलेरोमीटर (1975-096 A-02)। द्रव्यमान-स्पेक्ट्रोमीटर संवेदक में एक स्वर्ण-प्रलेपित स्टेनलेस स्टील तापीकरण कक्ष और आयन स्रोत, एक हाइपरबॉलिक-रॉड क्वाड्रुपोल विश्लेषक और एक ऑफ-एक्सिस इलेक्ट्रॉन गुणक शामिल थे। द्रव्यमान चयन के पाँच अलग-अलग क्रम उपलब्ध थे और परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (यू) में व्यक्त किए गए थेः (1) भूभौतिकीयः-1,4, कुल, 16,28,32, चयनित, 40, (2) विश्लेषणात्मकः-12,14,18,20,22,30,44, अंशांकन, शून्य, (3) व्यक्तिगतः-चयनित, चयनित, चयनित, (कोई भी द्रव्यमान 1 से 44), (4) स्वीप डिजिटलः-1,2,3,4,5,45 (3/16-इकाइयों के चरणों में), (5) एनालॉग स्वीपः 2,3,4,5,45 (निरंतर)। ग्राउंड कमांड द्वारा पाँच परिचालन प्रारूप उपलब्ध थे और उनका चयन किया गया था। "सामान्य" प्रारूप में काम करते समय, विश्लेषक ने हाइड्रोजन, हीलियम, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन पर जोर देते हुए 1 से 44 की सीमा में सभी द्रव्यमानों को मापा। एक अन्य प्रारूप को मापी गई सीमा में किसी भी व्यक्तिगत गैस प्रजाति के छोटे घटक अध्ययन के लिए अनुकूलित किया गया था। स्थानिक संकल्प मुख्य रूप से अंतरिक्ष यान संचालन के तरीके से निर्धारित किया गया था। कक्षा में, पूर्वनिर्धारित स्पेक्ट्रोमीटर खोला गया था, और वायुमंडलीय घटक एक चाकू की धार वाले छिद्र से होते हुए तापीकरण कक्ष और आयन स्रोत में चले गए। चयनित आयनों ने एक कमजोर फोकसिंग लेंस के माध्यम से क्वाड्रुपोल विश्लेषक को छोड़ दिया और उन्हें 14-चरण वाले इलेक्ट्रॉन गुणक में त्वरित किया गया, जहां उन्हें पहले डायनोड से टकराने के लिए 90° मोड़ दिया गया। प्रत्येक प्रभावित करने वाले आयन के लिए, गुणक उत्पादन 2. E6 इलेक्ट्रॉनों का एक पल्स था। इन उत्पादन दालों ने माप का गठन किया और गणना दर चयनित प्रजातियों के कक्ष घनत्व के समानुपाती थी। इन घनत्व मूल्यों को परिवेशीय सांद्रता में परिवर्तित कर दिया गया था। विश्लेषक आम तौर पर द्रव्यमान सीमा पर 1 इकाई के संकल्प पर संचालित होता है, ताकि एक द्रव्यमान शिखर एक आसन्न शिखर के आयाम के एक हजारवें हिस्से को मापा जा सके। आवश्यक गतिशील सीमा के लिए, 0.015-second एकीकरण अंतराल के दौरान होने वाली स्पंद 16-बिट काउंटर में जमा किए गए थे। कम घनी वायुमंडलीय प्रजातियों के लिए प्रत्येक माप के लिए कई एकीकरण अवधि (16 तक) निर्धारित की गई थी। आयनीकरण इलेक्ट्रॉन धाराओं की स्वचालित रूप से चयनित श्रेणियों का उपयोग किया गया था। मापों की समग्र सीमा 10,000,000 से अधिक होने की योजना बनाई गई थी। अंतरिक्ष यान थ्रस्टर संचालन के दौरान उपकरण के छिद्र को ढकने का प्रावधान था। तटस्थ वायुमण्डल तापमान (एन. ए. टी. ई.) इस प्रयोग को एक गोलाकार कक्ष में आणविक नाइट्रोजन के तात्कालिक घनत्व को एक चाकू की धार वाले छिद्र के माध्यम से वायुमंडल में निर्धारित करके तटस्थ वायुमंडल के गतिज तापमान को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया था। उपग्रह की गति और अभिविन्यास के ज्ञान के साथ एक स्पिन चक्र पर मापा आणविक नाइट्रोजन घनत्व भिन्नता के विश्लेषण से पैमाने की ऊंचाई से स्वतंत्र, परिवेश के तापमान का निर्धारण हुआ। एन. ए. टी. ई. ने तटस्थ संरचना के माप भी प्रदान किए, जब उपयुक्त मोड में आदेश दिया गया। इसके अलावा, उपग्रह वेग के सापेक्ष "धारा" की स्थिति के माप से क्षेत्रीय हवा के लिए मान प्राप्त किए गए थे। तटस्थ तापमान का एक वैकल्पिक माप भी किया गया था, जिसमें कक्ष में प्रवेश करने वाली गैस कण धारा के एक हिस्से को रोकने के लिए छिद्र के सामने डाली गई बाधा का उपयोग किया गया था। जब उपग्रह अपसरण मोड में था, तो छिद्रित कक्ष द्वारा देखी गई कण धारा को बाधित करने के लिए बैफल को चरणबद्ध तरीके से दोलन करने के लिए बनाया गया था। इन कक्ष घनत्व भिन्नताओं की व्याख्या तटस्थ गैस गतिज तापमान प्राप्त करने के लिए भी की गई थी। एक दोहरे फिलामेंट आयन स्रोत ने कक्ष में तापीकृत आणविक नाइट्रोजन का नमूना लिया और नाइट्रोजन कक्ष घनत्व के आनुपातिक एक आयन किरण घनत्व का उत्पादन किया। स्रोत से, आयनित किरण को एक चतुर्भुज विश्लेषक की ओर निर्देशित किया गया था, जो उन कणों को पारित करने के लिए ट्यून किया गया था जिनके द्रव्यमान-से-चार्ज अनुपात (एम/क्यू) 28 था। यह आयनित नाइट्रोजन किरण फिर एक इलेक्ट्रॉन गुणक में चली गई। उत्पादन दालों को प्रवर्धित किया गया और 16-बिट संचायक में गिना गया। प्रक्षेपण से पहले संवेदक को वैक्यूम-सील कर दिया गया था और अंतरिक्ष यान के कक्षा में होने के बाद इसे वायुमंडल में खोल दिया गया था। मुक्त-स्रोत तटस्थ द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर इस प्रयोग का उद्देश्य उन रासायनिक, गतिशील और ऊर्जावान प्रक्रियाओं के अध्ययन में योगदान करना था जो 1 से 48 परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (यू) की सीमा में द्रव्यमान वाले प्रमुख और लघु दोनों तटस्थ वायुमंडलीय घटकों के प्रत्यक्ष, मूल स्थान माप प्रदान करके थर्मॉस्फियर की संरचना को नियंत्रित करते हैं। एक दोहरे केंद्रित मैटाउच-हर्ज़ोग चुंबकीय विक्षेपण द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर को एक प्रभाव आयन स्रोत के साथ उड़ाया गया था। द्रव्यमान में अंतर वाले आयनों को 8 के कारक से मापने के लिए दो आयन संग्राहकों को शामिल किया गया था। दो द्रव्यमान श्रेणियों में 1 से 6 इकाइयाँ और 6 से 48 इकाइयाँ शामिल थीं। आयन स्रोत में तटस्थ प्रजातियों को इलेक्ट्रॉन प्रभाव के माध्यम से आयनित किया गया था। से अधिक ऊँचाई पर, आयन धाराओं को अलग-अलग आयनों की गिनती करने वाले इलेक्ट्रॉन गुणक के साथ मापा जाता था। स्वचालित रूप से एक अलग द्रव्यमान संख्या पर स्विच करने से पहले 1/20 सेकंड के लिए गिनती जमा की गई थी। जबकि पूर्ण द्रव्यमान स्पेक्ट्रा को बहाया जा सकता था, ऑपरेशन के सामान्य मोड में पीक स्टेपिंग का उपयोग किया गया था, जिसमें द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में प्रमुख शिखरों पर रीडिंग लगभग हर 0.5 सेकंड में और अन्य प्रजातियों पर कम बार दोहराई जाती थी। नीचे दिए गए डेटा को एक इलेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके मापा गया था। पीक-स्टेपिंग मोड के अलावा, कई अन्य ऑपरेटिंग मोड थे जिन्हें ग्राउंड कमांड द्वारा चुना गया था। फ्लाई-थ्रू मोड में, आयन स्रोत वोल्टेज को समायोजित किया गया था ताकि जब वे बने तो इलेक्ट्रॉन बीम से आयनों को बाहर निकालने के लिए कोई विद्युत क्षेत्र न हो। आयन स्रोत पर प्रहार करने वाले परिवेशी कणों ने 0.01 eV से कम ऊर्जा को बनाए रखा, जो किरण में आयनों को धारण करने वाले नकारात्मक अंतरिक्ष आवेश क्षमता को दूर करने के लिए पर्याप्त नहीं है। वे परिवेशी कण जो आयन स्रोत से नहीं टकराते थे, उन्होंने आयनीकरण के बाद कई ई. वी. की अपनी आने वाली ऊर्जा को बनाए रखा और विश्लेषक के त्वरित क्षेत्र में भाग गए। इलेक्ट्रान त्वरण क्षमता सामान्य मोड संचालन में 75 ईवी और फ्लाई-थ्रू मोड में 25 ईवी थी। एक अन्य संचालन मोड में, उपकरण स्वचालित रूप से विशेष रुचि के द्रव्यमान के अनुक्रम में बदल गया जैसे कि, जैसे। द्रव्यमान 16 और 32 के बीच या द्रव्यमान 28 और 32 के बीच। फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोमीटर (पी. ई. एस.) इस प्रयोग को 1 और 500 ई. वी. के बीच ऊर्जा वाले थर्मॉस्फियर में इलेक्ट्रॉनों की तीव्रता, कोणीय वितरण, ऊर्जा स्पेक्ट्रम और क्षेत्र रेखाओं के साथ शुद्ध प्रवाह के बारे में जानकारी प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। उपकरण में दो समान विपरीत रूप से निर्देशित अर्धगोलीय विद्युतस्थैतिक विश्लेषक शामिल थे, और इसमें 30 संचालन मोड थे। प्रत्येक स्पेक्ट्रोमीटर में एक सापेक्ष ऊर्जा संकल्प ± 2.5% था और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा से स्वतंत्र, 0.001 cm2 sr के क्रम पर एक ज्यामितीय कारक था। तीन अलग-अलग ऊर्जा श्रेणियों को महसूस किया जा सकता हैः 0 से 25,0 से 100, या 0 से 500 eV। इन अंतरालों से मापन को 5 अलग-अलग तरीकों से अनुक्रमित किया जा सकता है। डेटा को या तो संवेदक से अलग से लिया जा सकता है, या वैकल्पिक रूप से समय संकल्प के साथ 0.25 से 8 सेकंड तक लिया जा सकता है। अंतरिक्ष यान घड़ी द्वारा निर्धारित दो विक्षेपण वोल्टेज स्कैन दरें थीं। इस वोल्टेज को 64 चरणों में बदला गया था, और प्रति टेलीमेट्री फ्रेम 4 या 16 चरणों पर किया गया था। 16 फ्रेम/सेकंड के साथ, इसने 1 सेकंड में एक 64-बिंदु स्पेक्ट्रम या चार 16-बिंदु स्पेक्ट्रा के विकल्प की अनुमति दी। डेटा के सबसे लंबे (8 सेकंड) चक्र में प्रत्येक 1 सेकंड के लिए सबसे कम, मध्य, सबसे कम, फिर उच्चतम ऊर्जा श्रेणियों (उस क्रम में) के लिए बढ़ते वोल्टेज चरणों का उपयोग करके अवलोकन शामिल थे। घटते वोल्टेज चरणों के लिए एक पुनरावृत्ति ने चक्र को पूरा किया। प्लेनेटरी एटमॉस्फियर कम्पोजिशन टेस्ट यह एक प्लेनेटरी कम्पोजिशन एक्सपेरिमेंट का इंजीनियरिंग परीक्षण संस्करण था। परावर्तित गैस (अंतरिक्ष यान) इस इंजीनियरिंग प्रयोग ने नीचे के वातावरण से अंतरिक्ष यान में परावर्तित गैस को मापा। रिटार्डिंग पोटेंशियल एनालाइजर/ड्रिफ्ट मीटर इस प्रयोग को वेक्टर आयन ड्रिफ्ट वेग, आयन सांद्रता और तापमान और अंतरिक्ष यान क्षमता को निर्धारित करने के लिए बनाया गया था। आयन सांद्रता संवेदक से एक आयनमंडलीय अनियमितता सूचकांक भी प्राप्त किया गया था। प्रयोग में चार समतलीय संवेदक शीर्षों के साथ एक मंद क्षमता वाला संभावित विश्लेषक शामिल था। आयन प्रवाह माप के लिए उपयोग किया जाने वाला संवेदक सिर दूसरे सिर के साथ सह-स्थित था, और सभी सिर लगभग समान रूप से फैले हुए थे, जो उपग्रह भूमध्य रेखा से बाहर की ओर देख रहे थे। चूंकि उपग्रह स्पिन अक्ष कक्षा विमान के लंबवत था, इसलिए ये शीर्ष अंतरिक्ष यान के स्पिन या डिसपन मोड में अंतरिक्ष यान वेग वेक्टर के साथ निरीक्षण कर सकते थे। इस प्रयोग का प्राथमिक उद्देश्य सटीक आयन तापमान प्रदान करना था और अन्य माप गौण महत्व के थे। तीन संवेदक प्रमुख समान थेः उनमें दो ग्राउंड किए गए प्रवेश ग्रिड, दो रिटार्डिंग ग्रिड, एक सप्रेसर ग्रिड, एक शील्ड ग्रिड और एक कलेक्टर था। एक रैखिक स्वीप वोल्टेज (32 या 22 से 0 वोल्ट, ऊपर या नीचे) आमतौर पर 0.75 सेकंड में मंद ग्रिड पर लागू किया जाता था। परिणामी करंट-वोल्टेज प्रोफाइल की व्याख्या ने आयन तापमान, आयन और इलेक्ट्रॉन सांद्रता, कुछ आयन संरचना जानकारी, वाहन क्षमता और वेग सदिश के समानांतर प्लाज्मा बहाव वेग प्रदान किया। तीन समान सेंसरों में से दो में प्रवेश और मंद ग्रिड के बीच एक अतिरिक्त ग्रिड था ताकि इलेक्ट्रॉन माप के दौरान आंतरिक ग्रिड को आयन बमबारी से बचाया जा सके। इन दो संवेदक की अन्य महत्वपूर्ण विशेषता यह थी कि संग्राहक को तापीय इलेक्ट्रॉनों की पर्याप्त पहुंच सुनिश्चित करने के लिए एक छोटे से सकारात्मक संग्राहक पूर्वाग्रह को लागू किया जा सकता था। स्थिर शून्य वोल्ट पर मंद ग्रिड के साथ, आयन सांद्रता के प्रवणता प्राप्त करने के लिए 3-सेकंड की अवधि के लिए वर्तमान परिवर्तन देखे जा सकते हैं। इलेक्ट्रॉन मापदंडों को आयनों के समान तरीके से मापा गया था। 1 से 4,14 से 16,24 से 32 और 40 से अधिक परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में आयनों की पहचान की जा सकती है। चौथा संवेदक प्रमुख आयन-प्रवाह वेग माप के लिए था, और इसमें चार ग्राउंडेड ग्रिड, एक नकारात्मक पक्षपाती सप्रेसर ग्रिड और एक 4-खंड संग्राहक शामिल थे। विभिन्न संग्राहक खंड धाराओं में अंतर आयन-प्रवाह दिशात्मक घटक जानकारी प्रदान करते हैं। सौर चरम पराबैंगनी स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (ई. यू. वी. एस.) चरम पराबैंगनी स्पेक्ट्रोमीटर (ई. यू. वी. एस.) का उपयोग 140 से 1850 तक की तरंग दैर्ध्य सीमा में सौर ई. यू. वी. प्रवाह में भिन्नताओं और विभिन्न निश्चित तरंग दैर्ध्य पर वायुमंडलीय क्षीणन का निरीक्षण करने के लिए किया गया था। इसने मात्रात्मक वायुमंडलीय संरचना और संरचना डेटा प्रदान किया। उपकरण में 24 चराई-घटना ग्रेटिंग मोनोक्रोमेटर शामिल थे, जिसमें प्रवेश कोलिमेशन के लिए समानांतर-स्लिट सिस्टम और निकास स्लिट्स पर फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर का उपयोग किया गया था। इनमें से बारह मोनोक्रोमेटरों में तरंग दैर्ध्य स्कैन करने की क्षमता थी, जिनमें से प्रत्येक में 128 चयन योग्य तरंग दैर्ध्य की स्थिति थी, जो स्वचालित रूप से इन स्थितियों के माध्यम से चरण स्कैन भी कर सकते थे। अन्य 12 मोनोक्रोमेटर वायुमंडलीय अवशोषण विश्लेषण में सहायता के लिए पूर्ण सौर डिस्क से छोटे दृश्य क्षेत्रों के साथ निश्चित तरंग दैर्ध्य पर संचालित होते हैं। विशेष उपकरण के आधार पर वर्णक्रमीय संकल्प 2 से 54 ए तक भिन्न होता है। देखने का क्षेत्र 60 x 60 चाप-मिनट से लेकर 3 x 6 चाप-मिनट तक भिन्न था। सभी 24 मोनोक्रोमेटर-प्रवेश अक्ष समानांतर सह-संरेखित थे। एक सौर बिंदु प्रणाली 256 विभिन्न स्थितियों को इंगित कर सकती है, एक 16-चरणीय एक-आयामी स्कैन या एक पूर्ण 256-चरणीय रेखापुंज निष्पादित कर सकती है। ई. यू. वी. एस. को सभी संभावित तरीकों से प्रोग्राम करने के लिए 12 निश्चित तरंग दैर्ध्य के अवलोकन के लिए समय संकल्प 0.5 सेकंड से लेकर 256 सेकंड तक भिन्न होता है। पराबैंगनी नाइट्रिक-ऑक्साइड प्रयोग (यूवीएनओ) इस पराबैंगनी नाइट्रिक-ऑक्साइड प्रयोग (यूवीएनओ) में दो-चैनल फिक्स्ड-ग्रेटिंग एबर्ट-फास्टी स्पेक्ट्रोमीटर शामिल था, जिसने 2149 ए पर केंद्रित 15-ए क्षेत्र में (1,0) गामा बैंड में एयरग्लो को मापा। अवलोकन की गई तीव्रता उपकरण के दृश्य क्षेत्र में नाइट्रिक-ऑक्साइड अणुओं द्वारा सूर्य के प्रकाश के अनुनाद प्रतिदीप्ति द्वारा उत्पन्न की गई थी। प्राप्त तीव्रता डेटा से समय और स्थान के कार्य के रूप में नाइट्रिक-ऑक्साइड घनत्व की ऊंचाई रूपरेखा प्राप्त हुई। यू. वी. एन. ओ. प्रयोग के रिमोट सेंसिंग चरित्र ने नाइट्रिक-ऑक्साइड के माप को उपग्रह परिधि के ऊपर और नीचे दोनों ऊंचाई पर करने की अनुमति दी। जैसे ही अंतरिक्ष यान घूमता है, स्पेक्ट्रोमीटर, जो उपग्रह के किनारे के माध्यम से बाहर की ओर देखता है, बार-बार अपने दृश्य क्षेत्र को वायुमंडल के माध्यम से पृथ्वी के अंग पर ले जाता है, और उत्सर्जित एयरग्लो तीव्रता की ऊंचाई प्रोफ़ाइल प्राप्त की जाती है। कुछ ऊँचाई से नीचे 2149 ए पर मापा गया संकेत रेले-बिखरे हुए सूर्य के प्रकाश से दूषित था। इस संदूषण को ठीक करने के लिए, एक दूसरे चैनल ने 2190 ए पर केंद्रित 12-ए क्षेत्र में केवल बिखरे हुए प्रकाश की तीव्रता को मापा। दोनों चैनल प्रकाशिक और विद्युत रूप से स्वतंत्र थे। नाइट्रिक-ऑक्साइड एयरग्लो की तीव्रता इन दोनों मापों के बीच के अंतर को लेकर निर्धारित की गई थी। संवेदक के गोलाकार फ्यूज्ड-क्वार्ट्ज दूरबीन दर्पण में 125-मिमी की फोकल लंबाई थी, और स्पेक्ट्रोमीटर के प्रवेश द्वार पर घटना प्रकाश केंद्रित था। इस चीरे से प्रकाश दर्पण के आधे हिस्से से टकराया और ग्रेटिंग पर टकरा गया। 3600-लाइन-प्रति-मिमी ग्रेटिंग ने दर्पण के दूसरे आधे हिस्से में टकराने वाले प्रकाश को वापस कर दिया, और प्रकाश दो निकास स्लिट्स पर केंद्रित था। स्पेक्ट्रोमीटर का दृश्य क्षेत्र 4° X 0.25° था, जिसमें लंबी धुरी अंतरिक्ष यान के स्पिन अक्ष के समानांतर थी, और इसलिए देखे गए अंग के समानांतर थी। सामान्य संचालन में प्रत्येक चैनल को 20.8 एमएस के लिए एकीकृत किया गया था और 10.4-ms अंतराल पर बारी-बारी से पढ़ा गया था। उपकरण को अक्ष-रहित प्रकाश के आंतरिक प्रकीर्णन से संदूषण से संरक्षित किया गया था। विजिबल एयरग्लो फोटोमीटर (वी. ए. ई.) विजिबल एयरग्लो प्रयोग ने कई डेलग्लो, नाइटग्लो और ऑरोरल ऑप्टिकल उत्सर्जन सुविधाओं के लिए मात्रा उत्सर्जन दर प्रदान की। दो अलग-अलग ऑप्टिकल चैनलों वाले एक फोटोमीटर का उपयोग किया गया था। वर्णक्रमीय चयन एक सामान्य फिल्टर चक्र के साथ पूरा किया गया था जिसमें छह हस्तक्षेप फिल्टर और एक अंधेरा और अंशांकन स्थिति थी। जोड़ों में मापी गई तरंग दैर्ध्य (एंगस्ट्रॉम्स में) 7319 और 4861,5200 और अंधेरा, 5577 और 7319,4278 और 5200,6300 और 5577, अंशांकन और 4278, और 4861 और 6300 थी। दोनों चैनलों को 90° कोण से अलग किया गया था। एक चैनल में उच्च संवेदनशीलता के लिए देखने का एक बड़ा क्षेत्र (3° आधा-कोण) था, जो आम तौर पर स्थानीय चरम की ओर इशारा करता था, और दूसरे चैनल में उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन के लिए देखने का एक छोटा क्षेत्र (0.75° आधा-कोण) था, जो स्पर्शरेखा की ओर इशारा करता था। दोनों चैनलों को मल्टीस्टेज बैफल सिस्टम द्वारा दिन के समय आवारा प्रकाश संदूषण से बचाया गया था। जिन फोटॉनों को वर्णक्रमीय और स्थानिक रूप से चुना गया था, उन्हें 5. E6 गिनती/सेकंड की दर से गिनने में सक्षम एक पल्स-काउंटिंग फोटोमल्टीप्लायर प्रणाली द्वारा महसूस किया गया था। फ़िल्टरों को कई तरीकों से संचालित किया जा सकता है, जैसे। स्थिर फ़िल्टर, और स्वचालित फ़िल्टर परिवर्तनों को या तो उपग्रह अभिविन्यास या एक निश्चित समय आधार के साथ समक्रमित किया जा सकता है। मिशन का अंत ध्रुवीय कक्षा ने सभी अक्षांशों का नमूना प्रदान किया और परिधीय 3 महीने में सभी अक्षांशों और 4 महीने में सभी स्थानीय समय के माध्यम से चला गया। दुर्भाग्य से, सौर ऊर्जा पैनलों में विफलता के परिणामस्वरूप 4 महीने से थोड़ा कम उपयोगी जीवन के बाद 29 जनवरी 1976 को संचालन समाप्त हो गया। हालांकि, इस दौरान परिधीय ऊंचाई पर सभी क्षेत्रों का नमूना लिया गया था। टेलीमेट्री बंद होने के लगभग 1 महीने बाद अंतरिक्ष यान ने वायुमंडल में फिर से प्रवेश किया। एक्सप्लोरर 55 (AE-E) मिशन के साथ सहसंबद्ध टिप्पणियों को जारी रखने के लिए, एक्सप्लोरर 51 (AE-C) को 28 फरवरी 1976 को एक्सप्लोरर 54 (AE-D) को बदलने के लिए फिर से सक्रिय किया गया था। यह भी देखें एक्सप्लोरर 17 एक्सप्लोरर 32 एक्सप्लोरर 51 एक्सप्लोरर 55 एक्सप्लोरर प्रोग्राम संदर्भ स्पेसक्राफ्ट 1975 में डेल्टा रॉकेट द्वारा लॉन्च किए गए एक्सप्लोरर प्रोग्राम स्पेसक्राफ्ट