home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ DP Tool Club 17 / CD_ASCQ_17_101194.iso / vrac / 9408xx.zip / 940812B.TXT < prev    next >
Text File  |  1994-08-12  |  11KB  |  198 lines

  1. SAMPEX: DETECTING PARTICLES FROM THE SUN AND THE COSMOS SAMPEX SCIENCE
  2.  
  3. Scientists know that space, far from being empty, is full of matter and energy.
  4. Streams of electrically charged particles from the Milky Way galaxy and from
  5. the Sun constantly bombard the magnetic field that surrounds the Earth. Near
  6. the equator these particles are repelled by the strength and geometry of the
  7. Earth's magnetic field, but at the north and south poles the particles, known
  8. as galactic cosmic rays and solar energetic particles, are able to enter our
  9. atmosphere.  The Solar Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer (SAMPEX)
  10. mission has been investigating the composition and energy of both these types
  11. of particles in order to answer questions regarding their origin and effect on
  12. the Earth, including a possible link to atmospheric ozone production and
  13. depletion.
  14.  
  15. One of the newest areas of scientific investigation under study by SAMPEX is
  16. the composition of "anomalous" cosmic rays.  Anomalous cosmic rays are thought
  17. to be atoms of the local interstellar gas that enter the solar system, become
  18. electrically charged by losing one or more electrons (ionized), and then are
  19. accelerated to cosmic ray energy levels as they encounter the boundary between
  20. the solar system and interstellar space.  If the current theory of anomalous
  21. cosmic rays is correct, anomalous cosmic rays should be only partially ionized
  22. and therefore be able to penetrate the Earth's magnetic field at much lower
  23. latitudes than fully ionized particles.  The opportunity to measure the
  24. composition of a sample of local interstellar matter from beyond the solar
  25. system directly will help to answer many questions concerning the evolution of
  26. the Milky Way galaxy and the formation and evolution of our own solar system.
  27.  
  28. It has long been known that the Sun undergoes periodic cycles in the amount and
  29. intensity of solar activity.  SAMPEX will monitor large and small solar flares
  30. during the decline in activity following the peak of the solar cycle in 1990
  31. and 1991.  By measuring particles from these events, we will gain new
  32. understanding of the Sun's composition and of the mechanisms which cause
  33. flares, including such basic information as changes in the temperature of the
  34. area of the Sun's surface from which the particles originate.
  35.  
  36. Another SAMPEX investigation measures and maps the way electrons and protons
  37. from the Sun travel along the Earth's magnetic field and enter our atmosphere
  38. during such activity, as the major flare that occurred in November 1992.  A
  39. particularly timely question is that of the production of hydrogen and nitrogen
  40. molecules in the Earth's middle atmosphere as a result of energetic particle
  41. precipitations.  It is not yet known whether this electron activity affects
  42. ozone depletion in our atmosphere.  SAMPEX will help determine whether a link
  43. exists between solar activity and fluctuations in the size and density of the
  44. "ozone hole" above the south pole.
  45.  
  46. THE COOPERATIVE SATELLITE LEARNING PROJECT
  47.  
  48. The SAMPEX program is participating in the first Cooperative Satellite Learning
  49. Project (CSLP).  CSLP is a unique educational partnership among Laurel High
  50. School in Laurel, Maryland, Bendix Field Engineering Corporation, Falcon
  51. Microsystems, and Goddard Space Flight Center that involves high school
  52. students in developing and operating SAMPEX. Additional schools will be
  53. included in the next couple of years.  A CSLP at Berkeley, California (in
  54. cooperation with the University of California at Berkeley) is being planned,
  55. with more CSLP's being discussed for schools in Boulder, Colorado, and Boston,
  56. Massachusetts.
  57.  
  58. This pilot program trains students in the overall end-to-end system used to
  59. support SAMPEX investigations, demonstrating the way in which NASA develops and
  60. implements science missions.  It also demonstrates the application of
  61. technology in a satellite mission, focusing on physics, computer science, and
  62. electronics.
  63.  
  64. High-school students have already completed a detailed study of the spacecraft
  65. subsystems such as communications, guidance, and thermal control, and
  66. procedures for satellite data processing and analysis, and are being trained to
  67. operate the satellite for a day from the Goddard Space Flight Center control
  68. room.  Students have produced a newsletter, science exhibits, a career video,
  69. and a production for local cable television, for local schools from K~12.
  70.  
  71. THE SAMPEX SPACECRAFT AND MISSION OPERATIONS
  72.  
  73. SAMPEX is part of NASA's Small Explorer (SMEX) program.  The SMEX program
  74. allows universities and other research institutions to develop specific
  75. investigations in a timely manner and to fly experimental equipment on smaller
  76. and relatively low-cost launch vehicles such as Scout and Pegasus rockets.
  77. Payloads are limited to a weight of 250 kilograms and have a correspondingly
  78. short development period of two to three years.
  79.  
  80. The SAMPEX spacecraft is custom-designed to accommodate the existing science
  81. instruments, all of which were originally developed for other missions, within
  82. the Scout rocket payload volume.  The SAMPEX spacecraft uses an internal
  83. momentum wheel for stabilization and pointing (rather than reaction jets), and
  84. keeps its gallium-arsenide solar panels always pointing toward the Sun in order
  85. to achieve the required power.  With a mission design life of 3 years or more,
  86. the only spacecraft expendable resource is a 36-month supply of isobutane gas
  87. for the HILT sensor.
  88.  
  89. The onboard data processing unit collects data for storage in an onboard 26
  90. megabyte solid state memory.  Every 12 hours, the memory is dumped to the NASA
  91. Wallops Island Flight Facility or to another available Deep Space Network
  92. facility and relayed to the Goddard Space Flight Center.
  93.  
  94. Spacecraft and instrument operations are supported 12 hours a day by teams at
  95. the Goddard Space Flight Center and at the University of Maryland. The same
  96. flight operations team will also support new Small Explorer missions in the
  97. future, including the Fast Auroral Snapshot Explorer (FAST) and the
  98. Submillimeter Wave Astrophysical Satellite (SWAS), both of which are now in
  99. development.
  100.  
  101. SCIENCE INSTRUMENTS
  102.  
  103. The SAMPEX satellite carries four science instruments.  Their overlapping
  104. energy ranges provide a continuous observing spectrum of particles associated
  105. with solar flares, and anomalous and galactic cosmic rays.
  106.  
  107. LOW ENERGY ION COMPOSITION ANALYZER (LEICA)-
  108.  
  109. LEICA is a mass spectrometer that identifies the mass and energy of particles
  110. by simultaneously measuring the time of flight and residual kinetic energy of
  111. these particles as they penetrate the telescope and are deflected onto one of
  112. four solid- state detectors by a series of electrostatic mirrors.  Like all the
  113. SAMPEX instruments, LEICA detects elemental particles of hydrogen, helium,
  114. carbon, silicon, and iron in specific energy ranges. (University of Maryland in
  115. College Park, Maryland).
  116.  
  117. HEAVY ION LARGE TELESCOPE (HILT)-
  118.  
  119. HILT measures the direction, energy, and atomic charge of anomalous cosmic rays
  120. and solar energetic particles in the region of the Earth's magnetic poles.
  121. HILT uses a proportion counter, drift chamber, and solid-state detectors to
  122. determine particle mass, atomic charge, velocity, and arrival direction. (Max
  123. Plank Institute for Extraterrestrial Physics of Garching, Germany).
  124.  
  125. MASS SPECTROMETER TELESCOPE (MAST)-
  126.  
  127. MAST determines the direction, energy, element, and isotope of all elements
  128. from lithium to nickel entering the instrument with velocities about one-tenth
  129. to three-quarters the speed of light.  It uses stacked layers of solid-state
  130. detectors to determine particle trajectories and energy. (California Institute
  131. of Technology in Pasadena, California, and the NASA Goddard Space Flight Center
  132. in Greenbelt, Maryland).
  133.  
  134. PROTON/ELECTRON TELESCOPE (PET)-
  135.  
  136. PET is similar to MAST and complements MAST measurements by including energy
  137. ranges for electrons, protons, and helium nuclei.  The electrons measured by
  138. PET will be moving very close to the speed of light and may have a significant
  139. effect on the destruction of ozone high in the Earth's atmosphere. (California
  140. Institute of Technology in Pasadena, California).
  141.  
  142. SAMPEX MISSION OVERVIEW
  143.  
  144. LAUNCHED:    July 3, 1992
  145. VEHICLE:    4-stage Scout rocket
  146. LAUNCH SITE:    Vandenberg Air Force Base, California
  147. ORBIT:        Polar elliptical, non-Sun-synchronous;
  148.         inclination 82 degrees; 545 km by 645 km
  149. DEVELOPMENT
  150. CENTER:        NASA Goddard Space Flight Center, Maryland
  151. SCIENTIFIC
  152. INSTRUMENTS:    Low-Energy Ion Composition Analyzer (LEICA), 
  153.         Heavy Ion Large Telescope (HILT),
  154.         Mass Spectrometer Telescope (MAST), and 
  155.         Proton/Electron Telescope (PET)
  156.  
  157. WHAT ARE COSMIC RAYS AND WHERE DO THEY COME FROM?
  158.  
  159. Despite their name, cosmic rays are not electromagnetic energy like x rays and
  160. gamma rays; rather they are atomic particles of matter that have been
  161. accelerated to extremely high energy levels and velocities by various processes
  162. in space.  These particles are generally divided into three categories:
  163. galactic cosmic rays, anomalous cosmic rays, and solar energetic particles,
  164. depending on where they come from and what they are made of.
  165.  
  166. Galactic cosmic ray particles are atomic nuclei from which most or all of the
  167. surrounding electrons have been stripped away.  The electrons are lost as the
  168. result of violent supernova explosions in distant parts of our galaxy (which
  169. also accelerate the remaining particles) and subsequent collisions with gas and
  170. dust as the particles travel at extremely high speed through space.  The
  171. simplest galactic cosmic rays are protons, the nuclei of hydrogen atoms, and
  172. carry a single positive electrical charge.  However, SAMPEX will also be able
  173. to detect the nuclei of heavier elements, such as oxygen, helium, silicon, and
  174. iron.  The study of the abundance and energy of these elements and their
  175. isotopes provides us with the only direct sample of matter from regions of the
  176. galaxy far beyond our own solar system.
  177.  
  178. Anomalous cosmic rays are believed to consist largely of atoms that have lost
  179. only one of their outer electrons, rather than most or all of them, and have
  180. come from just beyond our solar system.  These atoms are not thought to have
  181. experienced such violent processes as their galactic cousins, and they have a
  182. correspondingly lower velocity and energy.  As our solar system moves through
  183. clouds of local interstellar gases at about 20 kilometers per second, some of
  184. the surrounding gas atoms are pulled in by the Sun and undergo single
  185. ionization (the loss of one electron) as a result of an interaction with solar
  186. ultraviolet radiation.  These anomalous cosmic rays provide a direct sample of
  187. the interstellar medium around our solar system.
  188.  
  189. A third type of cosmic ray is a solar energetic particle.  These are atoms
  190. which originate in the Sun and undergo a wide range of ionization and
  191. acceleration processes in the various levels of the Sun's atmosphere as they
  192. escape into interplanetary space.  The number, direction, and energy of solar
  193. energetic particles can frequently be associated with solar flares, and their
  194. study by SAMPEX provides information about the composition of the Sun and about
  195. the mechanisms that created them.
  196. ---
  197.  ■ Via FTL BBS (404-292-8761) and NASA Spacelink (205-895-0028)
  198.