Päikesetuule koostise eksperiment (SWC) — Apollo-missioonide Kuu-isotoopiuuring

SWC: Apollo-missioonide Kuu-isotoopiuuring — avasta päikesetuule isotoopiline koostis (He, Ne, Ar), eksperimendi käik ja tulemused Apollo 11–16 lennult.

Päikesetuule koostise eksperiment (SWC) oli eksperiment, mis toimus Kuu peal Apollo programmi ajal (Apollo 11, 12, 14, 15 ja 16). Seda tehti selleks, et mõõta päikesetuult väljaspool Maa magnetosfääri. See oli esimene märkimisväärne Päikese isotoopide mõõtmine.

Eksperimendi pakkus välja Šveitsi töörühm, mida juhtisid Johannes Geiss Berni Ülikoolist ja Peter Eberhardt Šveitsi Tehnoloogiainstituudist. Seda rahastas osaliselt Šveitsi valitsus.

SWC-katse tehti, saades alumiiniumlehe ja pöörates selle päikese poole. Foolium pidi koguma päikesetuule ioonitüübid ja energiad Kuu pinnal. Pärast eksperimenti pandi leht teflonkotti ja saadeti tagasi Maale uurimiseks. Eksperiment õnnestus ja leiti Päikeselt pärit heeliumi, neooni ja argooni isotoopiline koostis.

Kavandamine ja teadustähtsus

SWC oli suhteliselt lihtsa konstruktsiooniga, kuid teaduslikult väga oluline katse. Selle eesmärk oli saada otsemeetmeid päikesetuule koostise kohta väljaspool Maa magnetvälja mõju, mis võimaldas määrata Päikese atmosfääri isotoopilist koosseisu täpsemalt kui varasemad inderektsemad meetodid. Tulemused andsid esimesed usaldusväärsed väärtused sellistele näitajatele nagu He‑3/He‑4, Ne‑20/Ne‑21/Ne‑22 ja Ar‑36/Ar‑38/Ar‑40, mis on olulised nii päikese füüsika kui ka meteoriitide ja planeetide keemilise evolutsiooni uurimisel.

Meetod ja varustus

Katse põhines õhukesel alumiiniumfooliumil, mille pinnale päikesetuule ioonid löödi ning mis seetõttu toimis passiivse kogujana. Foolium pandi spetsiaalsesse hoidikusse ning ning astronautid suunasid selle päikese poole nii, et pind oleks võimalikult otse päikesekiirguse ja sellega kaasneva ioonivooga vastu. Eksponeerimise kestus oli tavaliselt mõni tund kuni mitu päeva, sõltuvalt missioonist ja EVA (välisõhul käik) tingimustest.

Pärast kokkupuudet pakiti fooliumid kohe puhtatesse teflonkottidesse või muid sarnaseid anumaid, et minimeerida Maale tagasi toodud proovide saastumist atmosfääri ja varustuse poolt. Maale toimetamisel analüüsiti proove rangete puhtusnõuetega massispektromeetrias, et eraldada ja tuvastada kogutud heeliumi, neooni ja argoni isotoopid ning mõõta nende suhtelisi koguseid ja energiaid.

Tulemused ja mõju teadusele

SWC andmetest selgus, et Päikeselt pärineb spetsiifiline isotoopiline signatuur, mis erines mõnevõrra Maa ja meteoriitide omast. Eriti oluline oli heeliumi isotoopide avastus ja täpsem määramine, sh He‑3 sisaldus, mis osutus oluliseks nii päikesetuult kujundanud füüsikaliste protsesside mõistmisel kui ka kosmokeemiliste mudelite täpsustamisel. Neooni ja argoni isotoopide suhted aitasid kitsendada hüpoteese päikesest ja päikesesüsteemi varajastest tingimustest.

SWC oli ka tehnoloogiliselt ja operatiivselt näide sellest, kuidas suhteliselt lihtsa seadmestiku ja hoolika proovikäitlemisega on võimalik saavutada suurt teaduslikku kasu. Katse tulemused mõjutasid edaspidist planeerimist — hilisemad kosmosemissioonid, sealhulgas spetsiaalsed päikesetuuleproovide kaasa toojad (nt Genesis), tuginesid SWC-st saadud kogemustele ja meetoditele.

Piirangud ja edasine töö

Tõsi, SWC-l olid piirangud: kogutud mass proovi kohta oli väga väike ning mingil määral oli alati oht saastumiseks töötlemise käigus. Samuti sõltusid tulemused kogumise tingimustest (näiteks fooliumi asend ja eksponeerimise kestus). Seetõttu kinnitati ja täiustati SWC-ga saadud tulemusi hilisemate instrumentide ja missioonide abil, kuid SWC andis hindamatu esmase „maailmakaardistuse” päikesetuule isotoopilisest koostisest.

Pärand

SWC on näide edukast rahvusvahelisest teaduskoostööst Apollo programmi raames ning see andis püsiva panuse helioloogia, kosmokeemia ja planeetide teaduse valdkondadesse. Eksperimendi lihtsus, läbimõeldud proovikäitlemine ja selged teaduslikud eesmärgid teevad selle heaks näiteks sellest, kuidas Kuul tehtud mõõtmised võivad avada uusi teadmisi meie Päikese ja kogu Päikesesüsteemi kohta.

Küsimused ja vastused

K: Mis on päikesetuule koostise eksperiment (SWC)?

K: Mis oli SWC eksperimendi eesmärk?

K: Kes soovitas SWC eksperimenti?

K: Kas Šveitsi valitsus rahastas SWC-eksperimenti?

K: Kuidas viidi SWC-katse läbi?

K: Mida leiti SWC-katses?

K: Kas SWC-katse oli edukas?

Otsing