Helios Dust Instrumentation
हेलिओस 1 और 2 अंतरिक्ष यान में से प्रत्येक में पृथ्वी की कक्षा के अंदर राशि चक्र के धूल के बादल को चिह्नित करने के लिए दो धूल उपकरण थे जो सूर्य से अंतरिक्ष यान की स्थिति 0.3 ए. यू. तक थे। राशि चक्र प्रकाश उपकरण ने दृष्टि रेखा के साथ अंतरग्रहीय धूल द्वारा बिखरे हुए प्रकाश की चमक को मापा। इन सीटू माइक्रोमीटियोरॉइड विश्लेषक ने संवेदनशील डिटेक्टर सतह पर उल्कापिंडों के प्रभावों को दर्ज किया और उनकी संरचना को चिह्नित किया। इन उपकरणों ने अपने मापे गए डेटा के रेडियल प्रोफाइल वितरित किए। डेटा में धूमकेतु या उल्कापिंड धाराओं और यहां तक कि अंतरतारकीय धूल की पहचान की गई थी। अवलोकन दो हेलियोस अंतरिक्ष यान पश्चिम जर्मनी की अंतरिक्ष एजेंसी डीएलआर और नासा के एक संयुक्त उद्यम का परिणाम थे। अंतरिक्ष यान जर्मनी में बनाया गया था और केप कैनावेरल वायु सेना स्टेशन, फ्लोरिडा से प्रक्षेपित किया गया था। हेलिओस 1 को दिसंबर 1974 में 1 और 0.31 ए. यू. के बीच एक दीर्घवृत्ताकार कक्षा में प्रक्षेपित किया गया था। हेलिओस 2 का अनुसरण जनवरी 1976 में किया गया और यह 0.09 ए. यू. पेरिहेलियन दूरी तक पहुँच गया। कक्षीय अवधि लगभग 6 महीने की थी। हेलिओस अंतरिक्ष यान ग्रहण तल के लंबवत स्पिन अक्ष के साथ घूम रहा था। हेलिओस 1 स्पिन अक्ष ग्रहणशील उत्तर की ओर इशारा करता है जबकि हेलिओस 2 अभिविन्यास उल्टा था और स्पिन अक्ष ग्रहणशील दक्षिण की ओर इशारा करता है। उच्च लाभ एंटीना किरण हमेशा पृथ्वी की ओर इशारा करती है। कक्षा के कारण अंतरिक्ष यान और पृथ्वी के बीच की दूरी कुछ से 30 करोड़ किलोमीटर के बीच थी और डेटा संचरण दर तदनुसार भिन्न थी। हेलिओस की कक्षा में दो बार अंतरिक्ष यान संयोजन में था (सूर्य के सामने या पीछे) और कुछ हफ्तों तक कोई डेटा संचरण संभव नहीं था। हेलिओस 1 ने दस वर्षों के लिए और हेलिओस 2 ने पाँच वर्षों के लिए वैज्ञानिक डेटा दिया। राशि चक्र प्रकाश उपकरण हेलियोस पर राशि चक्र प्रकाश उपकरण का प्राथमिक लक्ष्य अंतरग्रहीय धूल के त्रि-आयामी स्थानिक वितरण को निर्धारित करना था। इसके लिए, अपनी पूरी कक्षा से, हेलियोस ने आकाश के एक बड़े हिस्से को कवर करते हुए सटीक राशि चक्र प्रकाश माप का प्रदर्शन किया। हेलिओस के घूर्णन के कारण इन आंशिक आकाश मानचित्रों में, ग्रहण अक्षांश β = 16° पर 1° चौड़ी पट्टी शामिल थी, जिसमें 32 क्षेत्र 5.62°, 11.25 ° और 22.5° लंबे थे, ग्रहण अक्षांश β = 31° पर एक समान पट्टी 2° चौड़ी और ग्रहण ध्रुव पर 3° व्यास का क्षेत्र था। हेलिओस 1 के लिए सभी क्षेत्र दक्षिण में और हेलिओस 2 के लिए उत्तर में थे। राशि चक्र प्रकाश के सबसे चमकीले क्षेत्रों के लिए क्षेत्रों की चौड़ाई को सबसे छोटा चुना गया था। इस मानचित्र को तीन छोटे (36 मिमी एपर्चर) फोटोमीटर, पी15, पी30 और पी90 द्वारा प्राप्त किया गया है, प्रत्येक ग्रहण अक्षांश के लिए एक। एक स्टेपिंग मोटर ने ध्रुवीकरण के साथ या उसके बिना अवलोकन तरंग दैर्ध्य को 360 ± 30 एनएम, 420 ± 40 एनएम, 540 ± 70 एनएम (यूबीवी प्रणाली के करीब) या गहरे प्रवाह और अंशांकन माप में बदल दिया। 36 परिणामी अलग-अलग चमक मानचित्रों में से प्रत्येक औसतन 512 से अधिक हेलिओस घूर्णन का प्रतिनिधित्व करता है, जिससे कुल लंबाई 5.2 घंटे का चक्र होता है, जिसे लगातार दोहराया जाता है। सेंसर फोटोमल्टीप्लायर ई. एम. आर. 541 एन थे जो फोटॉन पल्स काउंटिंग मोड में काम कर रहे थे। अपने पूरे मिशन के दौरान हेलिओस अंतरिक्ष जांच को पूर्ण सूर्य के प्रकाश के संपर्क में लाया गया, जो 1012 से 1013 के कारक द्वारा विशिष्ट राशि चक्र प्रकाश की तीव्रता से अधिक है। 1015 के कारक द्वारा आवारा प्रकाश दमन की मांग करने वाले सटीक (1 प्रतिशत) मापों के लिए, मुख्य डिजाइन लक्ष्य को पूरा करना आवश्यक था। यह तीन चरणों में प्राप्त किया जा सकता हैः राशि चक्र प्रकाश फोटोमीटर को पूरी तरह से हेलियोस सौर कोशिका शंकु की छाया में रखा गया था, जिससे 3x10−3 आवारा प्रकाश में कमी आई। आवारा प्रकाश दमनकारी उलझन में एकाधिक परावर्तन 4x10−7 जोड़ा गया। फोटोमीटरों के कोरोनोग्राफ डिजाइन ने आवारा प्रकाश में कमी के लिए आवश्यक अतिरिक्त 3x10−6 प्रदान किया। राशि चक्र प्रकाश उपकरण को हीडलबर्ग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर एस्ट्रोनॉमी में क्रिस्टोफ लिनर्ट और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित किया गया था और डोर्नियर सिस्टम द्वारा बनाया गया था। माइक्रोमीटियोरॉइड विश्लेषक माइक्रोमीटियोरॉइड विश्लेषक का लक्ष्य 1. आंतरिक ग्रह प्रणाली में धूल के प्रवाह के स्थानिक वितरण को निर्धारित करना और 2. माइक्रोमीटियोरॉइड्स के संरचनात्मक और भौतिक गुणों की विविधताओं की खोज करना था। उपकरण में दो प्रभाव आयनीकरण समय-उड़ान द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर शामिल थे और इसे पी. आई. एबरहार्ड ग्रून, प्रधान अभियंता पीटर गैमेलिन और हेडलबर्ग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स के सहयोगियों द्वारा विकसित किया गया था। प्रत्येक संवेदक (इक्लिप्टिक संवेदक और दक्षिण संवेदक) 1 मीटर लंबी और 0.15 मीटर व्यास की ट्यूब थी जिसमें दो ग्रिड और सामने एक वेनिसियन ब्लाइंड प्रकार का प्रभाव लक्ष्य था, कई और ग्रिड, 0.8 मीटर लंबी फील्ड-फ्री ड्रिफ्ट ट्यूब और अंदर एक इलेक्ट्रॉन गुणक था। वेनिस के नेत्रहीन प्रकार के प्रभाव लक्ष्य से टकराने वाले माइक्रोमीटियोरॉइड्स एक प्रभाव प्लाज्मा उत्पन्न करते हैं। इलेक्ट्रॉनों को लक्ष्य के सामने सकारात्मक पक्षपाती ग्रिड द्वारा एकत्र किया जाता है जबकि सकारात्मक आयनों को लक्ष्य के पीछे एक नकारात्मक पक्षपाती ग्रिड द्वारा अंदर की ओर खींचा जाता है। आयनों का कुछ हिस्सा समय-अंतराल केंद्रित क्षेत्र तक पहुँचता है जहाँ से वे-200 वी क्षमता पर क्षेत्र-मुक्त बहाव नली के माध्यम से उड़ते हैं। विभिन्न द्रव्यमानों के आयन अलग-अलग समय पर इलेक्ट्रॉन गुणक तक पहुँचते हैं और गुणक उत्पादन पर एक द्रव्यमान वर्णक्रम उत्पन्न करते हैं। प्रभाव संकेतों को सामने इलेक्ट्रॉन ग्रिड और लक्ष्य के पीछे आयन ग्रिड से जुड़े आवेश-संवेदनशील पूर्व-प्रवर्धकों द्वारा दर्ज किया जाता है। द्रव्यमान वर्णक्रम के साथ इन संकेतों से धूल कण का द्रव्यमान और ऊर्जा और प्रभाव प्लाज्मा की संरचना प्राप्त होती है। दक्षिण संवेदक को अंतरिक्ष यान रिम द्वारा सीधे सूर्य की रोशनी से संरक्षित किया गया था, जबकि ग्रहण संवेदक सीधे तीव्र सौर विकिरण (13 किलोवाट/एम 2 तक) के संपर्क में था। इसलिए, संवेदक के आंतरिक भाग को 0.3 माइक्रोन मोटी एल्युमिनिज्ड पैरिलीन फिल्म द्वारा संरक्षित किया गया था जो पहले प्रवेश ग्रिड से जुड़ी थी। फिल्म में प्रवेश करने वाले माइक्रोमीटियोरॉइड्स के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए, विभिन्न सामग्रियों के साथ व्यापक धूल त्वरक अध्ययन किए गए। यह दिखाया गया कि हेलिओस फिल्म की प्रवेश सीमा उल्कापिंडों के घनत्व पर दृढ़ता से निर्भर करती है। हेलिओस माइक्रोमीटियोरॉइड संवेदक के एक प्रयोगशाला संस्करण के साथ प्रभाव प्रयोगों को हेडलबर्ग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स और मोफेट फील्ड में एम्स रिसर्च सेंटर, एआरसी में त्वरक पर कई सामग्रियों का उपयोग करके किया गया था। प्रक्षेप्य सामग्री में लोहा (फे), क्वार्ट्ज, कांच, एल्यूमीनियम (एएल), एल्यूमीनियम ऑक्साइड (एएल2ओ3), पॉलीस्टीरिन और केओलिन शामिल थे। हेलिओस संवेदक के द्रव्यमान स्पेक्ट्रा का द्रव्यमान संकल्प कम था, अर्थात। केवल परमाणु द्रव्यमान इकाई 10 यू के आयनों को द्रव्यमान 11 यू के आयनों से अलग किया जा सकता है। ये द्रव्यमान स्पेक्ट्रा अंतरिक्ष में प्राप्त स्पेक्ट्रा के लिए संदर्भ के रूप में कार्य करते थे। स्पेक्ट्रा को 10 यू से 70 यू तक दर्ज किया गया था। माध्य अंशांकन स्पेक्ट्रा को तीन चरणीय आरेख में प्रस्तुत किया जाता हैः निम्न द्रव्यमान (10 से 30 यू), मध्यम द्रव्यमान (30 से 50 यू), और उच्च द्रव्यमान (50 से 70 यू)। माइक्रोमीटियोरॉइड डेटा 1974 से 1980 तक सूर्य के बारे में दस कक्षाओं के दौरान हेलिओस 1 माइक्रोमीटियोरॉइड विश्लेषक ने पृथ्वी पर 235 धूल के प्रभावों का डेटा प्रेषित किया। चूंकि जहाज पर डेटा भंडारण क्षमता सीमित थी और अंतरिक्ष यान और पृथ्वी के बीच की दूरी के आधार पर डेटा संचरण दर दृढ़ता से भिन्न थी, इसलिए सेंसर द्वारा दर्ज किए गए सभी डेटा पृथ्वी पर प्राप्त नहीं हुए थे। प्रभावी मापन समय पेरीहेल पर ~30% से 1AU दूरी पर ~75% तक था। सौर पवन प्लाज्मा और फोटो इलेक्ट्रॉनों के कारण होने वाली कई शोर की घटनाओं को सेंसर द्वारा भी दर्ज किया गया था। केवल सकारात्मक और नकारात्मक संकेतों के बीच 12 माइक्रो सेकंड के संयोग समय के भीतर की घटनाओं और मुख्य रूप से, प्रारंभिक ट्रिगर के बाद एक द्रव्यमान स्पेक्ट्रम के माप को धूल का प्रभाव माना जाता था। प्रत्येक प्रभाव के लिए निर्धारित मात्राएँ हैंः समय और स्थिति, प्रभाव के समय देखने वाले संवेदक का अजीमुथ, प्रभाव संकेत का कुल सकारात्मक चार्ज, चार्ज संकेत का वृद्धि-समय (प्रभाव गति के लिए प्रॉक्सी) और एक पूर्ण द्रव्यमान स्पेक्ट्रम। हेलिओस 2 पर माइक्रोमीटियोरॉइड उपकरण बहुत अधिक शोर था और केवल मुट्ठी भर प्रभावों को दर्ज किया गया था जो अतिरिक्त जानकारी प्रदान नहीं करते थे। परिणाम राशि चक्र प्रकाश दृष्टि रेखा के साथ अंतरग्रहीय अंतरिक्ष के उन क्षेत्रों पर जानकारी ले जाता है, जो इसकी देखी गई चमक में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं। हेलिओस के लिए यह 0.09 से लगभग 2 खगोलीय इकाइयों की सीमा को कवर करता है। स्थानिक वितरण रेडियल निर्भरता राशि चक्र प्रकाश उपकरण ने पृथ्वी की कक्षा में राशि चक्र प्रकाश की चमक में एक मजबूत वृद्धि देखी। 1 ए. यू. की तुलना में अंतरिक्ष यान की स्थिति 0.3 ए. यू. पर चमक एक कारक 10 से अधिक थी। यह चमक वृद्धि अंतरग्रहीय धूल घनत्व वृद्धि के अनुरूप है। इस मजबूत वृद्धि के लिए आवश्यक है कि पृथ्वी की कक्षा के अंदर अंतरग्रहीय धूल का एक स्रोत हो। यह सुझाव दिया गया था कि बड़े उल्कापिंडों का टकराव विखंडन राशि चक्र प्रकाश में देखी गई धूल पैदा करता है। हेलिओस द्वारा अभिलिखित माइक्रोमीटियोरॉइड्स का रेडियल फ्लक्स द्रव्यमान के आधार पर 5 से 10 कारक बढ़कर 10−17 किग्रा से 10−13 किग्रा हो गया। स्थिति और अजीमुथ माप के साथ इस जानकारी का उपयोग अंतरग्रहीय धूल के बादल के पहले गतिशील मॉडल में किया गया था; हेलियोस राशि चक्र प्रकाश उपकरण द्वारा देखी गई राशि चक्र प्रकाश की तीव्रता को भी इस मॉडल में शामिल किया गया था। हेलिओस डेटा ने इस मॉडल के मूल, झुके हुए और विलक्षण आबादी को परिभाषित किया। समरूपता का विमान कक्षा के इनबाउंड और आउटबाउंड भागों के दौरान और सूर्य के दाएं और बाएं के बीच मापी गई राशि चक्र प्रकाश चमक के बीच के अंतर से अंतरग्रहीय धूल के बादल की समरूपता का स्तर निर्धारित किया गया था। 87 ± 5° के अपने आरोही नोड और 3 ± 0.3° के झुकाव के साथ यह सौर मंडल के अपरिवर्तनीय तल और सौर भूमध्य रेखा के तल के बीच स्थित है। कक्षीय वितरण 235 प्रभावों में से कुल 152 दक्षिण संवेदक द्वारा और 83 ग्रहण संवेदक द्वारा दर्ज किए गए थे। दक्षिण संवेदक पर प्रभावों की इस अधिकता में ज्यादातर छोटे प्रभाव (चार्ज) संकेत थे लेकिन बड़े प्रभावों की कुछ अधिकता भी थी। इक्लिप्टिक संवेदक प्रभावों के अजीमुथ मानों से यह निष्कर्ष निकाला गया कि माइक्रोमीटियोरॉइड्स कम विलक्षण कक्षाओं, ई <0.40 पर चले गए, जबकि दक्षिण संवेदक प्रभाव ज्यादातर उच्च विलक्षण कक्षाओं पर चले गए। पायनियर 8 और 9 धूल उपकरणों द्वारा पहले देखे गए 'बीटा-मेटियोरॉइड्स' जैसे आंतरिक प्रक्षेपवक्रों की तुलना में बाहर की ओर भी अधिकता थी। प्रकाशिक, भौतिक और रासायनिक गुण राशि चक्र प्रकाश रंग के माप-अनिवार्य रूप से हेलियोस कक्षा के साथ स्थिर-और ध्रुवीकरण-सूर्य के करीब कमी को दर्शाते हुए-में अंतरग्रहीय धूल कणों पर गुणों की जानकारी भी होती है। हेलिओस फिल्म के साथ प्रवेश अध्ययन के आधार पर दक्षिण संवेदक पर प्रभाव की अधिकता की व्याख्या कम घनत्व, <1000 किग्रा/मी3, उल्कापिंडों के कारण की गई थी जिन्हें प्रवेश फिल्म द्वारा ग्रहण संवेदक में प्रवेश करने से बचाया गया था। हेलिओस द्रव्यमान स्पेक्ट्रा 30 यू तक के प्रमुख निम्न द्रव्यमान वाले लोगों से लेकर 50 और 60 यू लौह और आणविक आयन प्रकारों के बीच प्रमुख उच्च द्रव्यमान वाले लोगों के लिए सिलिकेट्स के साथ संगत है। स्पेक्ट्रा एकल खनिजों का कोई समूह नहीं प्रदर्शित करता है। निम्न आयन द्रव्यमान से उच्च आयन द्रव्यमान में निरंतर संक्रमण इंगित करता है कि अलग-अलग अनाज विभिन्न खनिजों और कार्बनयुक्त यौगिकों का मिश्रण हैं। धूमकेतु और अंतरतारकीय धूल की धाराएँ हेलिओस राशि चक्र प्रकाश माप उत्कृष्ट स्थिरता दिखाते हैं। यह स्थानीय चमक की अधिकता का पता लगाने की अनुमति देता है यदि उन्हें हेलियोस फील्ड-ऑफ-व्यू द्वारा पार किया जाता है, जैसे कि धूमकेतु वेस्ट या क्वाड्रेंटिड उल्का बौछार के लिए हुआ था। शुक्र की कक्षा के साथ धूल के घेरे का पता लगाने के लिए कक्षा से कक्षा तक लगभग 0.20% की पुनरावृत्ति पर्याप्त है। हेलिओस माइक्रोमीटियोरॉइड डेटा के निरीक्षण ने विभिन्न हेलिओस कक्षाओं पर अंतरिक्ष के एक ही क्षेत्र में प्रभावों का एक समूह दिखाया। अंतरिक्ष मॉडल में इंटरप्लेनेटरी मेटियोरॉइड एनवायरनमेंट फॉर एक्सप्लोरेशन (आई. एम. ई. एक्स.) धूल धाराओं के साथ एक खोज ने धूमकेतु 45 पी/होंडा-मार्कोस-पज्डुसाकोवा और 72 पी/डेनिंग-फुजिकावा के मार्गों की पहचान की, जिन्हें हेलियोस ने सूर्य के चारों ओर पहली दस कक्षाओं के दौरान कई बार पार किया। यूलिसिस अंतरिक्ष यान द्वारा ग्रह प्रणाली से गुजरने वाली अंतरतारकीय धूल की खोज के बाद हेलियोस माइक्रोमीटियोरॉइड डेटा में अंतरतारकीय धूल के कण भी पाए गए। अंतरिक्ष यान की स्थिति के आधार पर, अजीमुथ और प्रभाव आवेश 27 प्रभावक एक अंतरतारकीय स्रोत के साथ संगत हैं। हेलिओस माप में सूर्य के निकटतम अंतरतारकीय धूल माप शामिल हैं। संदर्भ अंतरिक्ष यान उपकरण वैज्ञानिक उपकरण अंतरिक्ष विज्ञान प्रयोग