Helios Dust Instrumentation
ہیلیوس 1 اور 2 خلائی جہاز میں سے ہر ایک زمین کے مدار کے اندر زوڈیکل دھول کے بادل کی خصوصیت کے لیے دو دھول کے آلات لے کر سورج سے 0.3 اے یو کے فاصلے پر خلائی جہاز کی پوزیشن تک گیا۔ زوڈیکل لائٹ انسٹرومنٹ نے بین الکلیاتی دھول کے ذریعے بکھری ہوئی روشنی کی چمک کی پیمائش کی۔ ان سیٹو مائیکرو میٹیورائڈ تجزیہ کار نے حساس ڈٹیکٹر کی سطح پر میٹیورائڈز کے اثرات کو ریکارڈ کیا اور ان کی ساخت کو نمایاں کیا۔ آلات نے اپنے ماپا ہوا ڈیٹا کے ریڈیل پروفائلز فراہم کیے۔ اعداد و شمار میں دمدار ستارے یا میٹورائڈ ندیوں، اور یہاں تک کہ انٹرسٹیلر دھول کی نشاندہی کی گئی۔ جائزہ دو ہیلیوس خلائی جہاز مغربی جرمنی کی خلائی ایجنسی ڈی ایل آر اور ناسا کے مشترکہ منصوبے کا نتیجہ تھے۔ خلائی جہاز جرمنی میں بنایا گیا تھا اور فلوریڈا کے کیپ کینویرل ایئر فورس اسٹیشن سے لانچ کیا گیا تھا۔ ہیلیوس 1 کو دسمبر 1974 میں 1 اور 0.31 اے یو کے درمیان ایک الپٹک مدار میں لانچ کیا گیا تھا۔ ہیلیوس 2 نے جنوری 1976 میں پیروی کی اور 0.29 اے یو پیری ہیلیون فاصلے تک پہنچ گیا۔ مداری ادوار تقریبا 6 ماہ تھے۔ ہیلیوس خلائی جہاز گردش کے محور کے ساتھ ایکلیپٹک طیارہ پر عمودی طور پر گھوم رہا تھا۔ ہیلیوس 1 اسپن محور نے ایکلیپٹک شمال کی طرف اشارہ کیا جبکہ ہیلیوس 2 کی سمت الٹی تھی اور اسپن محور نے ایکلیپٹک جنوب کی طرف اشارہ کیا۔ ڈیپن ہائی گین اینٹینا بیم ہمیشہ زمین کی طرف اشارہ کرتا ہے۔ مدار کی وجہ سے خلائی جہاز اور زمین کے درمیان فاصلہ چند سے 300 ملین کلومیٹر کے درمیان تھا اور ڈیٹا ٹرانسمیشن کی شرح اسی کے مطابق مختلف تھی۔ ہیلیوس کے مدار میں دو بار خلائی جہاز (سورج کے سامنے یا پیچھے) مل کر تھا اور چند ہفتوں تک ڈیٹا ٹرانسمیشن ممکن نہیں تھا۔ ہیلیوس 1 نے دس سال اور ہیلیوس 2 نے پانچ سال کے لیے سائنسی ڈیٹا فراہم کیا۔ زیڈیکل لائٹ انسٹرومنٹ ہیلیوس پر زیڈیکل لائٹ انسٹرومنٹ کا بنیادی مقصد بین الکلیاتی دھول کی تین جہتی مقامی تقسیم کا تعین کرنا تھا۔ اس مقصد کے لیے، اپنے پورے مدار سے، ہیلیوس نے آسمان کے کافی حصے پر محیط صحیح رقم کی روشنی کی پیمائش کی۔ یہ جزوی آسمان کے نقشے، ہیلیوس کی گردش کی وجہ سے، ایکلیپٹک عرض البلد β = 16° پر 1° چوڑی بینڈ پر مشتمل ہوتے ہیں جس میں 32 سیکٹر 5.62°، 11.25 ° اور 22.5° لمبے ہوتے ہیں، ایکلیپٹک عرض البلد β = 31° پر اسی طرح کی بینڈ 2° چوڑی ہوتی ہے اور ایکلیپٹک قطب پر 3° قطر کا میدان ہوتا ہے۔ تمام میدان ہیلیوس 1 کے لیے جنوب میں، ہیلیوس 2 کے لیے شمال میں تھے۔ رقم کی روشنی کے روشن ترین علاقوں کے لیے شعبوں کی چوڑائی کو سب سے چھوٹا منتخب کیا گیا تھا۔ اس نقشے کو تین چھوٹے (36 ملی میٹر یپرچر) فوٹو میٹرز، P15، P30، اور P90 کے ذریعے حاصل کیا گیا ہے، جو ہر ایک ایکلیپٹک عرض البلد کے لیے ایک ہے۔ ایک سٹیپنگ موٹر نے مشاہدہ کرنے والی طول موج کو-پولرائزیشن کے ساتھ یا اس کے بغیر-360 ± 30 این ایم، 420 ± 40 این ایم، 540 ± 70 این ایم (یو بی وی سسٹم کے قریب) یا ڈارک کرنٹ اور انشانکن کی پیمائش میں تبدیل کر دیا۔ 36 نتیجے میں مختلف چمک کے نقشوں میں سے ہر ایک اوسطا 512 ہیلیوس گردشوں کی نمائندگی کرتا ہے، جس کی وجہ سے کل لمبائی 5.2 گھنٹے کا چکر لگتا ہے، جسے مسلسل دہرایا جاتا ہے۔ سینسرز فوٹو ملٹی پلیئرز ای ایم آر 541 این تھے جو فوٹون پلس کاؤنٹنگ موڈ میں کام کر رہے تھے۔ اپنے پورے مشن کے دوران ہیلیوس خلائی تحقیقات کو مکمل سورج کی روشنی کا سامنا کرنا پڑا، جو 1012 سے 1013 کے عنصر کے لحاظ سے عام رقم کی روشنی کی شدت سے زیادہ ہے۔ 1015 کے عنصر کے ذریعہ آوارہ روشنی کو دبانے کا مطالبہ کرنے والی درست (1 ٪) پیمائشوں کے لیے، ڈیزائن کا بنیادی ہدف پورا کرنا ضروری تھا۔ یہ تین مراحل میں حاصل کیا جا سکتا ہے: رقم کی روشنی کے فوٹو میٹر کو مکمل طور پر ہیلیوس سولر سیل شنک کے سائے میں رکھا گیا تھا، جس سے 3x10−3 آوارہ روشنی میں کمی واقع ہوتی ہے۔ آوارہ روشنی کو دبانے والے بفل میں متعدد عکاسی نے 4x10−7 کا اضافہ کیا۔ فوٹو میٹرز کے کرونگراف ڈیزائن نے آوارہ روشنی میں کمی کے لیے درکار اضافی 3x10−6 فراہم کیا۔ زوڈیکل لائٹ انسٹرومنٹ کو ہیڈلبرگ میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار ایسٹرونومی میں کرسٹوف لینرٹ اور ان کے ساتھیوں نے تیار کیا تھا اور اسے ڈورنیئر سسٹمز نے بنایا تھا۔ مائیکرو میٹیورائڈ تجزیہ کار مائیکرو میٹیورائڈ تجزیہ کار کا مقصد 1. اندرونی سیاروں کے نظام میں دھول کے بہاؤ کی مقامی تقسیم کا تعین کرنا، اور 2. مائیکرو میٹیورائڈز کی ساخت اور جسمانی خصوصیات میں تغیرات کی تلاش کرنا تھا۔ یہ آلہ دو امپیکٹ آئنائزیشن ٹائم آف فلائٹ ماس سپیکٹرومیٹرز پر مشتمل تھا اور اسے پی آئی ایبرہارڈ گرون، پرنسپل انجینئر پیٹر گیملین، اور ہیڈلبرگ میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار نیوکلیئر فزکس کے ساتھیوں نے تیار کیا تھا۔ ہر سینسر (ایکلیپٹک سینسر اور ساؤتھ سینسر) ایک 1 میٹر لمبی اور 0.15 میٹر قطر کی ٹیوب تھی جس میں دو گرڈ اور سامنے میں وینیشین بلائنڈ قسم کا امپیکٹ ٹارگٹ، کئی مزید گرڈ، 0.8 میٹر لمبی فیلڈ فری ڈرفٹ ٹیوب اور اندر میں ایک الیکٹران ملٹی پلیئر تھا۔ وینیشین بلائنڈ قسم کے اثرات کے ہدف کو مارنے والے مائیکرو میٹیورائڈز ایک اثر پلازما پیدا کرتے ہیں۔ الیکٹرانوں کو ہدف کے سامنے مثبت طور پر متعصبانہ گرڈ کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے جبکہ مثبت آئنوں کو ہدف کے پیچھے منفی طور پر متعصبانہ گرڈ کے ذریعے اندر کی طرف کھینچا جاتا ہے۔ آئنوں کا کچھ حصہ ٹائم لیگ فوکسنگ ریجن تک پہنچتا ہے جہاں سے وہ-200 V پوٹینشل پر فیلڈ فری ڈرفٹ ٹیوب کے ذریعے اڑتے ہیں۔ مختلف کمیتوں کے آئن مختلف اوقات میں الیکٹران ملٹی پلیئر تک پہنچتے ہیں اور ملٹی پلیئر آؤٹ پٹ پر ماس سپیکٹرم پیدا کرتے ہیں۔ امپیکٹ سگنلز کو سامنے والے الیکٹران گرڈ اور ہدف کے پیچھے آئن گرڈ سے منسلک چارج حساس پری امپلیفائرز کے ذریعے ریکارڈ کیا جاتا ہے۔ ان اشاروں سے ماس سپیکٹرم کے ساتھ مل کر دھول کے ذرہ کی کمیت اور توانائی اور امپیکٹ پلازما کی ساخت حاصل ہوتی ہے۔ ساؤتھ سینسر کو خلائی جہاز کے رم کے ذریعے براہ راست سورج کی روشنی سے محفوظ کیا گیا تھا، جبکہ ایکلیپٹک سینسر کو براہ راست شدید شمسی تابکاری (13 کلو واٹ/ایم 2 تک) کا سامنا کرنا پڑا تھا۔ لہذا، سینسر کے اندرونی حصے کو 0.3 مائکرون موٹی ایلومینیمائزڈ پیریلین فلم سے محفوظ کیا گیا تھا جو پہلے داخلی گرڈ سے منسلک تھی۔ فلم میں گھسنے والے مائکرومیٹیورائڈز کے اثرات کا مطالعہ کرنے کے لیے، مختلف مواد کے ساتھ دھول ایکسلریٹر کا وسیع مطالعہ کیا گیا۔ یہ دکھایا گیا کہ ہیلیوس فلم کی دخول کی حد میٹورائڈز کی کثافت پر مضبوطی سے منحصر ہے۔ ہیلیوس مائکرومیٹیورائڈ سینسر کے لیب ورژن کے ساتھ امپیکٹ تجربات ہیڈلبرگ میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار نیوکلیئر فزکس اور موفیٹ فیلڈ میں ایمس ریسرچ سینٹر، اے آر سی میں ایکسلریٹرز پر کئی مواد کا استعمال کرتے ہوئے کیے گئے۔ پروجیکٹائل مواد میں آئرن (فی)، کوارٹز، گلاس، ایلومینیم (اے ایل)، ایلومینیم آکسائڈ (اے ایل 2 او 3)، پولی سٹیرائن اور کاولن شامل تھے۔ ہیلیوس سینسرز کے ماس سپیکٹرم کا ماس ریزولوشن کم تھا، یعنی۔ صرف ایٹم ماس یونٹ 10 یو کے آئنوں کو ماس 11 یو کے آئنوں سے الگ کیا جا سکتا ہے۔ یہ ماس سپیکٹرم خلا میں حاصل کردہ سپیکٹرم کے لیے حوالہ کے طور پر کام کرتے تھے۔ سپیکٹرا کو 10 یو سے 70 یو تک ریکارڈ کیا گیا۔ اوسط انشانکن سپیکٹرم کو تین مرحلے کے خاکے میں پیش کیا جاتا ہے: کم کمیت (10 سے 30 یو)، درمیانے کمیت (30 سے 50 یو)، اور اعلی کمیت (50 سے 70 یو)۔ مائکرو میٹیورائڈ ڈیٹا 1974 سے 1980 تک سورج کے گرد دس مداروں کے دوران ہیلیوس 1 مائکرو میٹیورائڈ تجزیہ کار نے زمین پر 235 دھول کے اثرات کا ڈیٹا منتقل کیا۔ چونکہ جہاز میں ڈیٹا اسٹوریج کی صلاحیت محدود تھی اور ڈیٹا ٹرانسمیشن کی شرح خلائی جہاز اور زمین کے درمیان فاصلے کے لحاظ سے مضبوطی سے مختلف تھی، اس لیے سینسرز کے ذریعے ریکارڈ کیے گئے تمام ڈیٹا زمین پر موصول نہیں ہوئے تھے۔ مؤثر پیمائش کا وقت پیری ہیل پر ~30% سے لے کر 1AU فاصلے پر ~75% تک تھا۔ شمسی ہوا کے پلازما اور فوٹو الیکٹرانوں کی وجہ سے ہونے والے بہت سے شور کے واقعات کو سینسرز کے ذریعے بھی ریکارڈ کیا گیا۔ صرف مثبت اور منفی اشاروں کے درمیان 12 مائیکرو سیکنڈ کے اتفاق کے وقت کے اندر ہونے والے واقعات اور بنیادی طور پر، ابتدائی محرک کے بعد بڑے پیمانے پر سپیکٹرم کی پیمائش کو دھول کے اثرات سمجھا جاتا تھا۔ ہر اثر کے لیے طے شدہ مقدار یہ ہیں: وقت اور پوزیشن، اثر کے وقت دیکھنے والے سینسر کا ازموتھ، اثر سگنل کا کل مثبت چارج، چارج سگنل کا عروج کا وقت (اثر کی رفتار کے لیے پراکسی) اور ایک مکمل ماس سپیکٹرم۔ ہیلیوس 2 پر مائکرومیٹیورائڈ آلہ بہت زیادہ شور والا تھا اور اس نے صرف مٹھی بھر اثرات ریکارڈ کیے جو اضافی معلومات فراہم نہیں کرتے تھے۔ نتائج رقم کی روشنی بین الکلیاتی خلا کے ان علاقوں کے بارے میں معلومات کو نظر کی لکیر کے ساتھ لے جاتی ہے، جو اس کی مشاہدہ شدہ چمک میں نمایاں کردار ادا کرتی ہے۔ ہیلیوس کے لیے یہ 0.09 سے تقریبا 2 فلکیاتی اکائیوں کی حد کا احاطہ کرتا ہے۔ مقامی تقسیم شعاعی انحصار رقم کی روشنی کے آلے نے زمین کے مدار میں رقم کی روشنی کی چمک میں زبردست اضافہ دیکھا۔ خلائی جہاز کی پوزیشن 0.3 اے یو پر چمک 1 اے یو کے مقابلے میں 10 فیکٹر سے زیادہ تھی۔ یہ چمک میں اضافہ بین الکلیاتی دھول کی کثافت میں اضافے سے مطابقت رکھتا ہے۔ اس مضبوط اضافے کے لیے ضروری ہے کہ زمین کے مدار کے اندر بین الکلیاتی دھول کا ایک ذریعہ موجود ہو۔ یہ تجویز کیا گیا تھا کہ بڑے میٹیورائڈز کا تصادم ٹکڑے ٹکڑے رقم کی روشنی میں مشاہدہ کردہ دھول پیدا کرتا ہے۔ ہیلیوس کے ذریعہ ریکارڈ کردہ مائکرومیٹیورائڈز کے شعاعی بہاؤ میں 10−17 کلوگرام سے 10−13 کلوگرام تک کی کمیت کے لحاظ سے عنصر 5 سے 10 تک اضافہ ہوا۔ یہ معلومات پوزیشن اور ایزموتھ کی پیمائش کے ساتھ مل کر بین الکلیاتی دھول کے بادل کے پہلے متحرک ماڈل میں استعمال کی گئی تھی۔ ہیلیوس زوڈیکل لائٹ انسٹرومنٹ کے ذریعہ مشاہدہ کردہ رقم کی روشنی کی شدت کو بھی اس ماڈل میں شامل کیا گیا تھا۔ ہیلیوس کے اعداد و شمار نے اس ماڈل کی بنیادی، مائل اور سنکی آبادی کی وضاحت کی۔ سماتری کا طیارہ مدار کے ان باؤنڈ اور آؤٹ باؤنڈ حصوں کے دوران اور سورج کے دائیں اور بائیں کے درمیان ناپی گئی رقم کی روشنی کی چمک کے درمیان فرق سے بین الکلیاتی دھول کے بادل کی سماتری کا طیارہ طے کیا گیا۔ اس کے 87 ± 5° کے چڑھتے ہوئے نوڈ اور 3.0 ± 0.3° کے جھکاؤ کے ساتھ یہ نظام شمسی کے غیر متغیر ہوائی جہاز اور خط استوا شمسی کے ہوائی جہاز کے درمیان واقع ہے۔ مداری تقسیم 235 اثرات میں سے کل 152 ساؤتھ سینسر اور 83 ایکلیپٹک سینسر کے ذریعے ریکارڈ کیے گئے۔ ساؤتھ سینسر پر اثرات کی اس زیادتی کا زیادہ تر چھوٹا اثر (چارج) سگنل تھا لیکن بڑے اثرات کی کچھ زیادتی بھی تھی۔ ایکلیپٹک سینسر کے اثرات کی ایزموتھ اقدار سے یہ نتیجہ اخذ کیا گیا کہ مائکرومیٹیورائڈز کم سنکی مداروں، ای <0.4 پر منتقل ہوئے، جبکہ جنوبی سینسر کے اثرات زیادہ تر اعلی سنکی مداروں پر منتقل ہوئے۔ یہاں تک کہ "بیٹا میٹیورائڈز" جیسے اندرونی راستوں کے مقابلے میں باہر کی طرف بھی بہت زیادہ تھا جس کا مشاہدہ پہلے پاینیر 8 اور 9 دھول کے آلات نے کیا تھا۔ نظری، جسمانی اور کیمیائی خصوصیات رقم کی روشنی کے رنگ کی پیمائش-بنیادی طور پر ہیلیوس کے مدار کے ساتھ مستقل-اور پولرائزیشن-جو سورج کے قریب کمی کو ظاہر کرتی ہے-میں بین الکلیاتی دھول کے ذرات کی خصوصیات کے بارے میں بھی معلومات ہوتی ہیں۔ ہیلیوس فلم کے ساتھ دخول کے مطالعے کی بنیاد پر ساؤتھ سینسر پر اثرات کی زیادتی کی تشریح کم کثافت، <1000 کلوگرام/ایم 3، میٹورائڈز کی وجہ سے کی گئی تھی جنہیں داخلی فلم نے ایکلیپٹک سینسر میں داخل ہونے سے بچایا تھا۔ ہیلیوس ماس سپیکٹرا کی حد 30 یو تک غالب کم کمیت والے لوگوں سے ہوتی ہے جو سلیکیٹس کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں اور 50 اور 60 یو کے درمیان آئرن اور مالیکیولر آئن کی اقسام کے درمیان غالب اعلی کمیت والے لوگوں کے ساتھ۔ سپیکٹرم واحد معدنیات کے کلسٹرنگ کو ظاہر نہیں کرتا ہے۔ کم آئن ماس سے اعلی آئن ماس میں مسلسل منتقلی اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ انفرادی اناج مختلف معدنیات اور کاربنسیئس مرکبات کا مرکب ہیں۔ دمدار ستارے اور انٹرسٹیلر دھول کے دھارے ہیلیوس رقم کی روشنی کی پیمائش بہترین استحکام ظاہر کرتی ہے۔ یہ مقامی چمک کی زیادتی کا پتہ لگانے کی اجازت دیتا ہے اگر انہیں ہیلیوس فیلڈ آف ویو سے عبور کیا جاتا ہے، جیسے کہ دمدار ستارے ویسٹ یا کواڈرینٹڈ الکا شاور کے لیے ہوا تھا۔ مدار سے مدار تک تقریبا 0.2 ٪ کی طرف سے تکرار وینس کے مدار کے ساتھ دھول کے دائرے کا پتہ لگانے کے لیے کافی ہے۔ ہیلیوس مائکرومیٹیورائڈ ڈیٹا کے معائنے سے مختلف ہیلیوس مداروں پر خلا کے ایک ہی خطے میں اثرات کا ایک مجموعہ ظاہر ہوا۔ خلائی ماڈل میں انٹرپلانٹری میٹیورائڈ انوائرمنٹ فار ایکسپلوریشن (آئی ایم ای ایکس) دھول کے دھاروں کی تلاش نے دمدار ستاروں 45 پی/ہونڈا-مرکوس-پاجدوسکووا اور 72 پی/ڈیننگ-فوجیکاوا کے راستوں کی نشاندہی کی جو ہیلیوس نے سورج کے گرد پہلے دس مداروں کے دوران متعدد بار عبور کیے۔ یولیس خلائی جہاز کے ذریعے سیاروں کے نظام سے گزرنے والی انٹرسٹیلر دھول کی دریافت کے بعد ہیلیوس مائکرومیٹیورائڈ ڈیٹا میں انٹرسٹیلر دھول کے ذرات بھی پائے گئے۔ خلائی جہاز کی پوزیشن کی بنیاد پر، ایزموتھ اور امپیکٹ چارج 27 امپیکٹر ایک انٹرسٹیلر ماخذ کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں۔ ہیلیوس کی پیمائش سورج کے قریب ترین انٹرسٹیلر دھول کی پیمائش پر مشتمل ہے۔ حوالہ جات خلائی جہاز کے آلات سائنسی آلات خلائی سائنس کے تجربات