Napszél-összetétel kísérlet (SWC) — Apollo-mérések és izotópkimutatások

SWC Apollo-mérések és izotópkimutatások: részletes beszámoló a Holdon gyűjtött napszél-összetételről — hélium, neon és argon izotópok felfedezése.

A Solar Wind Composition Experiment (SWC) egy olyan kísérlet volt, amelyet az Apollo-program (Apollo 11, 12, 14, 15 és 16) során végeztek a Holdon. A Föld magnetoszféráján kívüli napszél mérésére szolgált, és ez volt az első említésre méltó izotópos napanyag-mérés.

A kísérletet egy svájci csapat javasolta, melyet Johannes Geiss, a Berni Egyetem munkatársa és Peter Eberhardt, a Svájci Technológiai Intézet munkatársa vezetett. A fejlesztést és a repülési költségek részben a svájci kormány finanszírozta.

Kísérlet leírása és kivitelezés

Az SWC egyszerű, mégis hatékony kialakítású volt: ultra-tisztán előállított fémfóliákat (elsősorban alumínium) rögzítettek egy keretre, amelyet a napszél felé fordítva helyeztek ki a holdfelszínen. Az expozíciós idő a küldetéstől és az EVA-hosszaktól függően óráktól több napig terjedhetett. A fóliák felületére a napszél ionjai, elsősorban könnyű gázok (hélium, neon, argon) tapadtak be vagy települtek ki implantáció formájában.

Az exponált lapokat gondosan, szennyeződés-mentesen csomagolták (például teflonzacskóba), majd visszajuttatták a Földre elemzésre. Az asztronauták és a földi laboratóriumok részére kidolgozott mintakezelési protokollok célja az volt, hogy minimalizálják a területi (terresztrikus) szennyezést és megőrizzék a napszélre jellemző izotóparányokat.

Eredmények és tudományos jelentőség

Az SWC-kísérletek sikeresen kimutatták a Napból érkező hélium, neon és argon izotópösszetételeit. Különösen fontos volt a hélium-3 jelenlétének és a neonizotóp-aránynak a meghatározása, mert ezek közvetlen információt adtak a Nap atmoszférájának és a napszél forrásának kémiai és izotópos tulajdonságairól.

Az eredmények a következőket tették lehetővé:

• első közvetlen izotópos mintavétel a napszélből,
• adatok a napszél frakcionálódásáról és a könnyű gázok viselkedéséről a napszélben,
• támpontok a Nap és a Naprendszer korai anyagösszetételének rekonstrukciójához, valamint a Napból érkező anyag és a holdi talaj (regolit) kölcsönhatásainak jobb megértéséhez,
• alapvető információk a hélium-3 eloszlásáról, amely a későbbi energetikai (fúziós) és erőforrás-kutatások szempontjából is érdekes lett.

Módszertan, elemzés és utólagos vizsgálatok

A visszahozott fóliákat nagypontosságú tömegspektrometriával és más nemesgáz-analitikai módszerekkel vizsgálták. A gondos laboratóriumi eljárásokkal sikerült elkülöníteni a valódi napszélből származó komponenseket a Földön keletkező háttértől. Későbbi újraelemzések és fejlettebb műszerek tovább finomították ezeket a méréseket, és részletesebb információt szolgáltattak a napszél állapotáról és időbeli változásairól.

Kapcsolat más küldetésekkel és a későbbi fejlesztések

Az Apollo SWC eredményei megalapozták a napszél-kimutatás módszereit, és irányt mutattak a későbbi küldetéseknek. A későbbi, kifejezetten napszél-gyűjtésre tervezett űrszondák (például a Genesis küldetés) az Apollo-mérések tapasztalataira építve gyűjtöttek nagyobb mennyiségű és tisztább gyűjteményt, amelyeket a jelenkori analitikai technikák még részletesebben tudnak vizsgálni.

Összességében az SWC fontos mérföldkő volt a kozmokémia és a helioszféra-kutatás történetében: egyszerre bizonyította a holdi mintavétel és a helyszíni expozíció hatékonyságát, és első kézből adott információt a Nap izotópos összetételéről.

Keresés betűvel