SAMPEX

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SAMPEX

Typ:	Forschungssatellit
Land:	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten Deutschland Deutschland
Betreiber:	National Aeronautics and Space Administration NASA,Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
COSPAR-ID:	1992-038A
Missionsdaten
Masse:	158 kg
Start:	3. Juli 1992, 14:19UTC
Startplatz:	Vandenberg Air Force Base
Trägerrakete:	Scout-G1
Status:	Am 13. Nov. 2012 verglüht
Bahndaten
Umlaufzeit:	96,69 min
Bahnneigung:	81,69°
Apogäumshöhe:	687 km
Perigäumshöhe:	512 km

SAMPEX (Solar Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer), auchExplorer 68, war ein kleiner Forschungssatellit derNASA zur Erforschung energiereicher Teilchen, die von derSonne, aus derErdmagnetosphäre oder aus dergalaktischen Strahlung stammen, wobei auch dieanomale Komponente gemessen wurde. Der Satellit wurde als erste Mission im Rahmen desSmall Explorer Programs vomGoddard Space Flight Center in Zusammenarbeit mit demMax-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) realisiert. SAMPEX trug vier einander ergänzende Instrumente mit hoher Auflösung und hoher Empfindlichkeit, die zur Untersuchung der energiereichen Teilchen dienten.

Aufbau

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Der SAMPEX-Satellit bestand aus einem kastenförmigen Satellitenkörper, der die Steuerungssysteme und die Instrumente enthielt, sowie zwei ausklappbarenSolarzellenauslegern von 1,7 m² Fläche und 100 Watt Leistung zur Energieversorgung. Der Satellit war über drei Magnetspulen und einemGyroskop dreiachsenstabilisiert. Im Orbit war SAMPEX stets so ausgerichtet, dass die Instrumente zumZenit und die Solarzellen zur Sonne wiesen. Ein Antriebssystem war nicht vorhanden. Der Bordcomputer war für die damalige Zeit sehr leistungsfähig, und die Datenspeicherung erfolgte inHalbleiterspeichern anstelle der bis dahin üblichenMagnetband-Datenrekorder. Die interne Datenübertragung erfolgte über einGlasfasernetz. Die Daten wurden überS-Band zur Erde übertragen. SAMPEX wurde für eine nominelle Lebensdauer von drei Jahren konstruiert, blieb aber bis zum Verglühen nach über 20 Jahren aktiv.^[1]

Instrumente

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Die Instrumentierung von SAMPEX bestand aus vier Instrumenten:

HILT (Heavy Ion large Area Proportional Counter Telescope) war ein Detektor für schwere Ionen (Helium bisEisen) im Energiebereich von 8 bis 220 MeV/Nukleon. Der Detektor bestand aus einer aus drei Elementen bestehendenDriftkammer mit zwei mehrschichtigen Einlassfenstern und 16 Festkörperdetektoren. Die Driftkammer verwendeteIsobutan als Füllgas. Das Instrument erfasste solare Ionen mittlerer Energie, galaktische kosmische Strahlung sowie den Bereich größter Intensität der anomalen Komponente der kosmischen Strahlung. HILT war der Beitrag des Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik für die SAMPEX-Mission.^[2]^[3]
LEICA bzw. LICA (Low Energy Ion Composition Analyzer) war einFlugzeitmassenspektrometer zur Analyse von solaren und magnetospherischen Ionen (Helium bisNickel) im Energiebereich von 0,5 bis 5 MeV/Nukleon.^[4]
MAST (Mass Spectrometer Telescope) war einMassenspektrometer, um die Isotopen-Zusammensetzung der kosmischen Strahlung für Elemente vonLithium (Z=3) bisNickel (Z=28) in einem Energiebereich von etwa 10 bis zu einigen 100 MeV/Nukleon zu messen. MAST bestand aus einer Anordnung von elf Festkörperdetektoren, die auch eine Flugbahnbestimmung der einfallenden Teilchen ermöglichte.^[5]
PET (Proton/Electron Telescope) war ein Spektrometer, das MAST für leichte Partikel wieProtonen undHelium-Kernen im Energiebereich von 18 bis 350 MeV/Nukleon und Elektronen im Energiebereich von 0,4 bis etwa 30 MeV ergänzte. Zudem konnten damit auch Partikelemissionen vonKernreaktoren im Orbit (z. B.Snapshot und denRORSAT-Satelliten) erfasst werden.^[6]

Eine Besonderheit von SAMPEX war die Einbeziehung des Erdmagnetfeldes als eine wesentliche Komponente der Messmethode. Das Erdmagnetfeld diente für SAMPEX als riesigesMagnetspektrometer um verschiedene Energien und Ladungszustände der Teilchen aufzulösen und zu analysieren.^[3]

Missionsverlauf

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Scout-G1-Rakete mit SAMPEX vor dem Start

Die Mission von SAMPEX begann am 3. Juli 1992 mit einem erfolgreichen Start derScout-G1-Trägerrakete von StartrampeSLC-5 derVandenberg Air Force Base. Die vierstufige Rakete brachte den Satelliten in eine nahezu polare Umlaufbahn mit einer Bahnhöhe zwischen 512 und 687 km und einer Bahnneigung von 81,69°. In dieser Umlaufbahn umkreiste SAMPEX alle 96,69 Minuten die Erde.

Die offizielle Wissenschaftsmission von SAMPEX und damit auch die Missionsunterstützung durch die NASA endete am 30. Juni 2004.^[7] Da der Satellit sich jedoch noch in einem funktionstüchtigen Zustand befand, übernahmThe Aerospace Corporation die Kosten für den weiteren Betrieb und dieBowie State University die Steuerung und die Datendownloads.^[8]

Während desSonnenflecken-Maximums um das Jahr 2000 und der damit verbundenen Ausdehnung der Erdatmosphäre wurde erwartet, dass SAMPEX in die Erdatmosphäre eintreten würde, jedoch blieb die Umlaufbahn auch darüber hinaus stabil und der Satellit konnte bis zum nächsten Sonnenfleckenmaximum weiter genutzt werden.^[8]

Der Orbit des Satelliten war am 13. November 2012 soweit abgesunken, dass SAMPEX nach mehr als 20 Jahren in die Erdatmosphäre eintrat und verglühte.^[8]^[9]

Entdeckungen

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Über die Jahre konnten aus den SAMPEX-Daten zahlreiche Entdeckungen zur Zusammensetzung der kosmischen Strahlung und der Wechselwirkung mit denStrahlungsgürteln der Erde gemacht werden.^[10] Unter anderem entdeckte SAMPEX einen weiteren Strahlungsgürtel, zusammengesetzt aus schwereren Elementarteilchen innerhalb desVan-Allen-Gürtels.

Die Messwerte, die SAMPEX in den letzten Wochen seiner Existenz übermittelte, konnten mit denen der im August 2012 neu gestartetenVan Allen Probes korreliert werden, so dass eine Vergleichbarkeit der alten und der neuen Daten besteht.^[8]