Explorador 51

El analizador electrostático en miniatura (MESA) obtuvo datos sobre la densidad neutra de la atmósfera en el rango de altitud de 120 a 400 km (75 a 249 mi) a partir de las mediciones de la desaceleración del satélite debido al arrastre aerodinámico. El instrumento constaba de tres acelerómetros de un solo eje , montados mutuamente en ángulo recto, dos en el plano XY de la nave espacial y el otro a lo largo del eje Z. El instrumento determinó la aceleración aplicada a partir de la fuerza electrostática necesaria para recentrar una masa de prueba. La salida del dispositivo fue una frecuencia de pulso digital proporcional a la aceleración aplicada. Las mediciones permitieron determinar la densidad de la atmósfera neutra, monitorear el empuje del sistema de propulsión de ajuste de órbita (OAPS), determinar la altitud mínima del satélite, medir el balanceo de la nave espacial y proporcionar cierta información de detección de actitud. Se monitorearon nutaciones de la nave espacial de menos de 0,01°. El instrumento tenía tres rangos de sensibilidad: 8,E-3 gravedad terrestre (G) en modo de monitoreo OAPS; 4.E-4 G entre 120 km (75 mi) (± 2%) y 280 km (170 mi) (± 10%); y 2.E-5 G entre 180 km (110 mi) (± 2%) y 400 km (250 mi) (± 10%). Los números entre paréntesis representan errores; además, puede haber un error sistemático de hasta ± 5% debido a la incertidumbre del coeficiente de arrastre. La altitud de medición más alta se determinó asumiendo que el instrumento podía detectar hasta el 0,2% de la escala completa. ^{[ 7 ]}          

Este experimento se realizó para medir, a lo largo de la órbita del Explorer 51 (AE-C), las concentraciones individuales de todas las especies de iones térmicos en el rango de masa de 1 a 72 unidades de masa atómica (u), y en el rango de densidad ambiental de 8.E1 a 5.E6 iones/cc. Cualquier combinación de los siguientes tres rangos de masa, expresados ​​en unidades, se seleccionaron mediante comandos en tierra: rango A, -1 a 4, rango B, -2 a 18, rango C, -8 a 72. Cada rango se escaneó normalmente en 1.7 segundos (aproximadamente 12 km (7.5 mi) a lo largo de la órbita). El funcionamiento normal consistió en la secuencia ABCABC (1 a 72 unidades en 5.1 segundos). La determinación en laboratorio y en vuelo de la eficiencia del espectrómetro y la discriminación de masas permitió la conversión directa de las corrientes de iones medidas a concentraciones ambientales. Los cuatro componentes mecánicos principales del experimento fueron el anillo de guarda y el tubo analizador de iones, el conjunto colector y preamplificador, la ventilación y la carcasa de la electrónica principal. El anillo de guarda normalmente estaba a potencial de tierra, pero podía colocarse a -6 voltios por comando si se deseaba, por ejemplo, si la nave espacial adquiría una carga positiva. Se utilizó un tubo Bennett de tres etapas con espacios de deriva de 7 a 5 ciclos, el cual fue modificado para permitir la obtención de mediciones de concentración de iones a bajas altitudes. La frecuencia del voltaje de radiofrecuencia (RF) de 30 voltios pico a pico variaba con el rango de masa medido: rango A, -10 MHz; rango B, -5 MHz; y rango C, -2,5 MHz. La salida analógica primaria del instrumento era un espectro de corriente iónica comprimido que mostraba el rango dinámico completo del sistema amplificador en un solo canal de telemetría. El procesamiento de datos a bordo proporcionaba una lectura de los datos primarios del experimento en forma de dos palabras digitales para cada pico en el espectro iónico. Una palabra de 8 bits indicaba la amplitud del pico (corriente) y la otra palabra de 8 bits identificaba la posición del barrido, es decir, la identificación de la especie. ^{[ 8 ]}  

El manómetro de capacitancia fue principalmente un experimento de ingeniería para obtener datos sobre las operaciones de la nave espacial. Sin embargo, los datos de este experimento también se correlacionaron con los datos del acelerómetro y del medidor de iones para evaluar la resistencia aerodinámica del satélite. El manómetro, también conocido como sensor de presión B (PSB), medía la presión atmosférica en la región por debajo de los 200 km (120 mi) . La precisión del sensor PSB variaba desde aproximadamente un 10 % a 120 km (75 mi ) hasta aproximadamente un 40 % a 180 km (110 mi) . El PSB constaba de dos cámaras esféricas con control térmico, separadas por una membrana delgada estirada y sometida a tensión radial. Cualquier deflexión del diafragma causada por una diferencia de presión entre ambos lados provocaba un cambio en la capacitancia entre el diafragma y un electrodo adyacente, que se medía mediante un circuito puente de corriente alterna (CA). Se permitía la entrada de aire a una de las cámaras a través de dos puertos separados 180° y perpendiculares al eje de giro de la nave espacial. Por lo tanto, la diferencia de presión onda-impulso se muestreó dos veces por cada revolución de la nave espacial. ^{[ 9 ]}      

Este experimento midió in situ la distribución espacial y las variaciones temporales de las concentraciones de las especies atmosféricas neutras. Además, se obtuvieron nuevos conocimientos sobre las técnicas de medición in situ mediante la comparación de estas mediciones con las obtenidas en otros experimentos a bordo; concretamente, el espectrómetro de fuente abierta (1973-101A-07), el espectrofotómetro solar de ultravioleta extremo (EUV) (1973-101A-06) y el acelerómetro de densidad (1973-101A-02). El sensor del espectrómetro de masas disponía de una cámara termalizadora y una fuente de iones de acero inoxidable chapadas en oro , un analizador cuadrupolar de varilla hiperbólica y un multiplicador de electrones fuera del eje. Se disponía de cinco secuencias diferentes de selección de masas, expresadas en unidades de masa atómica (u): (a) geofísica: 1, 2, 4, total, 16, 28, 32, seleccionada, 40; (b) analítica: 12, 14, 18, 20, 22, 30, 44, calibrar, cero; (c) individual: seleccionada, seleccionada, seleccionada, ... (cualquier masa de 1 a 44); (d) barrido digital: 1, 2, 3, 4, 5, ... 45 (en pasos de 3/16 unidades); (e) barrido analógico: 2, 3, 4, 5, ... 45 (continuo). Se disponía de cinco formatos operativos, seleccionados mediante comando en tierra, y cada uno contenía una combinación diferente de las cinco secuencias de selección de masas mencionadas anteriormente. Cuando operaba en el "formato normal", el analizador medía todas las masas en el rango de 1 a 44, con énfasis en hidrógeno , helio , oxígeno , nitrógeno y argón . Se optimizó otro formato para estudios de constituyentes minoritarios de cualquier especie de gas individual en el rango medido. La resolución espacial estaba determinada principalmente por el modo de operación de la nave espacial. En órbita, el espectrómetro presellado se abría y los constituyentes atmosféricos pasaban a través de un orificio afilado hacia la cámara de termalización y la fuente de iones. Los iones seleccionados salían del analizador cuadrupolar a través de una lente de enfoque débil y se aceleraban hacia un multiplicador de electrones de 14 etapas, donde giraban 90° para impactar el primer dinodo. Para cada ion impactante, la salida del multiplicador era un pulso de 2,1 x 10⁶ electrones. Estos pulsos de salida constituían la medición, y la tasa de conteo era proporcional a la densidad de la especie seleccionada en la cámara. Estos valores de densidad se convertían luego a concentraciones ambientales. El analizador operaba normalmente con una resolución de 1 unidad (u) en todo el rango de masas. Los pulsos que se producían durante intervalos de integración de 0,015 segundos se acumulaban en un contador de 16 bits. Se asignaron múltiples periodos de integración (hasta 16) a cada medición para las especies atmosféricas menos densas. Se utilizaron rangos de corrientes de electrones ionizantes seleccionados automáticamente. El rango dinámico general de las mediciones fue superior a 1,E7. ^{[ 10 ]}

El medidor de iones de cátodo frío a bordo del Explorer 51 (AE-C) fue principalmente un experimento de ingeniería para obtener datos sobre el funcionamiento de la nave espacial. Sin embargo, los datos de este experimento se correlacionaron con los datos del acelerómetro y del manómetro de capacitancia para evaluar el rendimiento de la resistencia aerodinámica del satélite. El medidor de iones, también conocido como sensor de presión A (PSA), medía la presión atmosférica en la región comprendida entre 120 km (75 mi) y 370 km (230 mi) sobre la superficie terrestre para valores de presión atmosférica entre 1,3E-3 y 1,3E-7 mb . La precisión estimada del PSA era de ± 20%. El conjunto del sensor, de forma cilíndrica, constaba de un orificio en forma de cuña, un cátodo cercano al potencial de tierra, un ánodo que operaba a unos 1300 VCC y un campo magnético permanente de unos 1600 gauss . El medidor no contenía una fuente primaria de electrones ionizantes. La descarga se inició mediante emisión de campo y se mantuvo autosostenida a una presión superior a 1,3E-7 mb. La corriente iónica se recogió en el cátodo. El sensor se montó en la nave espacial, con el orificio perpendicular al eje de giro de la nave, que era normal al plano orbital. El instrumento podía operar en dos modos: girando o sin girar. Cuando la nave espacial giraba, el PSA muestreaba alternativamente la presión dinámica y la presión de estela. Cuando la nave espacial estaba sin girar, el PSA se orientaba a 30° de la dirección del movimiento. Los datos de este experimento no se grabaron en cinta, sino que se observaron en tiempo real. ^{[ 11 ]}    

El CEP constaba de dos instrumentos idénticos diseñados para medir temperaturas electrónicas, concentraciones de electrones e iones, masa iónica y potencial de la nave espacial. Una sonda estaba orientada a lo largo del eje de giro de la nave espacial (normalmente perpendicular al plano orbital) y la otra radialmente para que pudiera observar en la dirección del vector de velocidad una vez cada período de giro de 15 segundos. Cada instrumento era un dispositivo de sonda Langmuir de potencial retardador que producía una curva corriente-voltaje (I-V) para un patrón de voltaje conocido colocado en el colector. Se utilizaron electrómetros para medir la corriente. Había dos sistemas de operación (uno con dos modos y otro con tres modos) que utilizaban patrones de voltaje del colector entre más y menos 5 voltios. La mayoría de los modos implicaban un ajuste automático o fijo de los límites de voltaje del colector (y/o salida del electrómetro) de modo que la región de interés en el perfil I-V proporcionara alta resolución. Cada sistema fue diseñado para usarse con solo una de las sondas, pero podían intercambiarse para proporcionar redundancia de respaldo. Las mejores mediciones en los modos más favorables proporcionaron una resolución temporal de 1 segundo; Temperatura electrónica entre 300 K y 10 000 K (precisión del 10 %); densidad iónica entre 10 000 y 10 000 000 iones/cc (precisión del 10-20 %); densidad electrónica entre 50 y 1 000 000 electrones/cc; y masa iónica a densidades iónicas superiores a 10 000 iones/cc. Cada sonda tenía un electrodo colector que se extendía desde el eje central de un anillo de guarda cilíndrico. El anillo de guarda de 2,5 cm (0,98 pulg.) de longitud estaba en el extremo de un brazo de 25 cm (9,8 pulg.) , y el colector se extendía otros 7,5 cm (3,0 pulg.) más allá del anillo de guarda. El brazo, el anillo de guarda y el colector tenían un diámetro de 0,2 cm (0,079 pulg.) . ^{[ 12 ]}        

El Monitor Ultravioleta Solar Extremo (ESUM) realizó mediciones espectro-radiométricas absolutas de banda ancha del flujo solar EUV desde 200 Angstrom (Å) hasta Lyman-alfa a 1216 Å y realizó mediciones precisas de la variabilidad temporal, aproximadamente un 1 % por rotación solar. El instrumento constaba de dos fotodiodos EUV idénticos sin ventana con cátodos de óxido de aluminio y una rueda de filtros que contenía dos conjuntos de filtros metálicos sin respaldo (aluminio, estaño , indio ) y una posición abierta. Un diodo de luz visible medía la transmitancia del orificio de los filtros para determinar el fondo de luz blanca. El ángulo de inclinación del instrumento con respecto al eje +Z de la nave espacial se optimizó para el tiempo máximo de observación del Sol tanto en modo de rotación como de desrotación de la nave espacial. El campo de visión del instrumento era de 60°. Los anchos de banda nominales (para el 50% de la señal) fueron de 270 a 550 A, de 570 a 584 A, de 800 a 935 A y 1216 A. ^{[ 13 ]}

Este experimento proporcionó mediciones directas de la energía que ingresa a la atmósfera superior debido a electrones y protones en el rango de energía de 0,2 a 25 keV. El experimento adquirió mediciones diferenciales del flujo de energía y la distribución angular. Había dos detectores que medían electrones y protones de 0,2 a 25 keV en 16 pasos espaciados logarítmicamente, y un detector que medía electrones de 5 keV de forma continua. Cada detector constaba de un analizador electrostático cilíndrico para la selección de especies y energía y un multiplicador de electrones Spiraltron para la detección de partículas. Las distribuciones de energía se obtuvieron aplicando diferentes voltajes fijos o escalonados a las placas de deflexión. Las distribuciones angulares se midieron utilizando el giro de la nave espacial y las posiciones de los analizadores en la misma. En los modos sin giro, las mediciones se obtuvieron a 45° con respecto al ecuador de la nave espacial y radialmente alejándose de la Tierra. Los ángulos de visión de los detectores se eligieron para proporcionar una cobertura óptima del ángulo de cabeceo magnético cuando la nave espacial se movía hacia los polos o hacia el ecuador. Todos los detectores eran idénticos en su construcción y utilizaban aberturas de entrada de 1 x 6 mm. Los conteos se acumulaban durante 55,7 ms y se leían en cada trama principal de telemetría (62,5 ms). Los detectores de dos pasos se movían un paso de energía una vez en cada trama principal con el mismo tiempo de acumulación, lo que requería aproximadamente 1 segundo para un ciclo completo de pasos. ^{[ 14 ]}

Se envió un espectrómetro de masas de iones magnéticos para medir in situ las concentraciones de las especies iónicas ambientales en el rango de masas de 1 a 90 unidades de masa atómica (u). Se montó en el ecuador del satélite, perpendicular al eje de rotación, y la abertura de entrada se orientó hacia adelante cuando la nave espacial estaba en modo de desrotación. Los campos eléctrico y magnético se dispusieron para producir un espectro de masas a lo largo del plano focal después del analizador magnético. Se colocaron tres rendijas a lo largo del plano focal en lugares apropiados para recolectar simultáneamente iones en las relaciones de masas de 1 a 4 a 16. Los iones ionosféricos se aceleraron hacia el sistema analizador mediante un voltaje negativo que variaba de -1060 a -225 voltios. Los tres rangos de masas medidos simultáneamente fueron de 1 a 4, de 4 a 16 y de 16 a 90 unidades. Después de cada rendija había un multiplicador de electrones y un detector electrómetro-amplificador logarítmico. La salida del detector podía medirse directamente para obtener una salida analógica, o podía enviarse a un circuito de "pico" que determinaba la amplitud de cada pico en el espectro. Solo se telemetrizaba la amplitud de cada pico en el modo de picos primarios, y en este modo el tiempo necesario para barrer simultáneamente los tres rangos de masa era de 1 segundo. Eran posibles otros modos de operación. En el modo analógico corto, los tres rangos de masa se barrían en 4 segundos, alternando con barridos de 1 segundo en el modo de "picos". Se requería un barrido de 8 segundos en el modo analógico largo, alternando también con un barrido de 1 segundo en el modo de pico. En el modo bloqueado existía la opción de medir continuamente cualquier conjunto de números de masa en la relación de 1 a 4 a 16 para obtener una alta resolución espacial. ^{[ 15 ]}

Este experimento midió la temperatura cinética de la atmósfera neutra determinando la densidad instantánea de nitrógeno molecular en una cámara esférica acoplada a la atmósfera a través de un orificio afilado. El análisis de la variación de la densidad de nitrógeno molecular medida durante un ciclo de giro, conociendo el movimiento y la orientación del satélite, permitió determinar la temperatura ambiente, independientemente de la altura de escala. También se obtuvo una medición de la densidad de nitrógeno ambiente. Se realizó una medición alternativa de la temperatura neutra, utilizando un deflector insertado delante del orificio para interceptar una porción del flujo de partículas de gas que entraba en la cámara. Cuando el satélite estaba en modo de reposo, el deflector se hizo oscilar de forma escalonada para interrumpir el flujo de partículas que veía la cámara con el orificio. Estas variaciones de densidad en la cámara se interpretaron para obtener la temperatura cinética del gas neutro. Una fuente de iones de doble filamento muestreó el nitrógeno molecular termalizado en la cámara y produjo una densidad de haz de iones proporcional a la densidad de nitrógeno en la cámara. Desde la fuente, este haz de nitrógeno ionizado fue dirigido desde un analizador cuadrupolar, sintonizado para dejar pasar aquellas partículas cuya relación masa-carga (M/Q) es 28, hacia un multiplicador de electrones. Los pulsos de salida fueron amplificados y contados en un acumulador de 16 bits. El experimento también proporcionó mediciones de la composición atmosférica neutra, cuando se le ordenó entrar en el modo apropiado y, por primera vez, midió el viento local (movimientos verticales). Los valores del viento se determinaron midiendo la posición del "flujo" en relación con la velocidad del satélite. Cuando la nave espacial estaba en modo de desrotación, se midió la densidad de nitrógeno excepto cuando el flujo de partículas fue interrumpido por el deflector. El sensor fue sellado al vacío antes del lanzamiento y abierto a la atmósfera una vez que la nave espacial estuvo en órbita. ^{[ 16 ]}

El objetivo de este experimento fue contribuir al estudio de los procesos químicos, dinámicos y energéticos que controlan la estructura de la termosfera , proporcionando mediciones directas in situ de los principales y secundarios componentes neutros atmosféricos con masas comprendidas entre 1 y 48 unidades de masa atómica (u). Se utilizó un espectrómetro de masas de deflexión magnética Mattauch-Herzog de doble enfoque con una fuente de iones de impacto. Se incluyeron dos colectores de iones para medir iones con masas que difieren en un factor de 8, es decir, los dos rangos de masa cubiertos fueron de 1 a 6 unidades y de 6 a 48 unidades. En la fuente de iones, las especies neutras se ionizaron mediante impacto de electrones. A altitudes superiores a 380 km (240 mi) , se midieron las corrientes iónicas con un multiplicador de electrones que contaba iones individuales. Los conteos se acumularon durante 1/20 de segundo antes de cambiar automáticamente a un número de masa diferente. Aunque se podían obtener espectros de masas completos, en el modo de operación habitual se empleaba el escaneo de picos, repitiendo las lecturas de los picos principales del espectro de masas aproximadamente cada 0,5 segundos y las de otras especies con menor frecuencia. Los datos por debajo de 380 km (240 mi) se medían con un electrómetro. Además del modo de escaneo de picos, existían otros modos de operación que se seleccionaban mediante comandos terrestres. En el modo de paso directo, los voltajes de la fuente de iones se ajustaban para que no hubiera un campo eléctrico que extrajera los iones del haz de electrones al formarse. Las partículas ambientales que impactaban en la fuente de iones conservaban energías inferiores a 0,1 eV, insuficientes para superar el potencial de carga espacial negativa que mantenía los iones en el haz. Aquellas partículas ambientales que no impactaban en la fuente de iones conservaban su energía inicial de varios eV tras la ionización y escapaban a la región de aceleración del analizador. El potencial de aceleración de electrones era de 75 eV en el modo de operación normal y de 25 eV en el modo de paso directo. En otro modo de funcionamiento, el instrumento cambiaba automáticamente a una secuencia de masas de particular interés, como por ejemplo entre las masas 16 y 32 o entre las masas 28 y 32. ^{[ 17 ]}    

Este experimento se diseñó para proporcionar información sobre la intensidad, la distribución angular, el espectro de energía y el flujo neto a lo largo de las líneas de campo de los electrones en la termosfera con energías entre 1 y 500 eV. El instrumento constaba de dos analizadores electrostáticos hemisféricos idénticos orientados en direcciones opuestas y 30 modos de operación. Cada espectrómetro tenía una resolución de energía relativa de ± 2,5 % y un factor geométrico del orden de 0,001 cm² ^sr , independientemente de la energía del electrón. Se podían detectar tres rangos de energía distintos: de 0 a 25, de 0 a 100 o de 0 a 500 eV. Las mediciones de estos intervalos podían secuenciarse de cinco maneras diferentes. Los datos podían tomarse de cualquiera de los sensores por separado o alternativamente, con una resolución temporal que variaba de 0,25 a 8 segundos. Había dos velocidades de barrido de voltaje de deflexión determinadas por el reloj de la nave espacial. Este voltaje se cambiaba en 64 pasos y se hacía a 4 o 16 pasos por fotograma de telemetría. Con 16 fotogramas/s, esto permitía elegir entre un espectro de 64 puntos o cuatro espectros de 16 puntos en 1 segundo. El ciclo de datos más largo (8 segundos) implicaba observaciones con incrementos de voltaje para los rangos de energía más bajos, medios, más bajos y más altos (en ese orden) durante 1 segundo cada uno. Una repetición con incrementos de voltaje decrecientes completaba el ciclo. ^{[ 18 ]}

Este experimento se diseñó para determinar las velocidades de deriva iónica vectorial, la concentración y temperatura iónica, y el potencial de la nave espacial. También se obtuvo un índice de irregularidad ionosférica a partir del sensor de concentración iónica. El experimento consistió en un analizador de potencial retardador con cuatro cabezales sensores planares. El cabezal sensor utilizado para las mediciones de deriva iónica se ubicó junto con otro cabezal, y todos estaban espaciados casi uniformemente, apuntando hacia afuera desde el ecuador del satélite. Dado que el eje de giro del satélite era perpendicular al plano orbital, estos cabezales podían observar a lo largo del vector de velocidad de la nave espacial tanto en el modo de giro como en el de desgiro. El objetivo principal de este experimento era proporcionar temperaturas iónicas precisas, siendo las demás mediciones de importancia secundaria. Tres de los cabezales sensores eran similares. Tenían dos rejillas de entrada conectadas a tierra, dos rejillas retardadoras, una rejilla supresora, una rejilla de blindaje y un colector. Normalmente, se aplicaba un voltaje de barrido lineal (de 32 o 22 a 0 voltios, ascendente o descendente) a las rejillas retardadoras en 0,75 segundos. La interpretación de los perfiles de corriente-voltaje resultantes proporcionó la temperatura iónica, la concentración de iones y electrones, cierta información sobre la composición iónica, el potencial del vehículo y la velocidad de deriva del plasma paralela al vector de velocidad. Dos de los tres sensores similares tenían una rejilla adicional entre las rejillas de entrada y retardo para proteger las rejillas internas del bombardeo iónico durante las mediciones de electrones. Otra característica significativa de estos dos sensores era que se podía aplicar una pequeña polarización positiva al colector para asegurar un acceso adecuado de los electrones térmicos al mismo. Con la rejilla de retardo a cero voltios constantes, se podían observar cambios de corriente durante períodos de 3 segundos para obtener gradientes de concentración iónica. Los parámetros de los electrones se midieron de manera similar a los iones. Se pudieron identificar iones en rangos de masa de 1 a 4, 14 a 16, 24 a 32 y mayores de 40 unidades de masa atómica. El cuarto cabezal del sensor era para las mediciones de velocidad de deriva iónica y consistía en cuatro rejillas conectadas a tierra, una rejilla supresora con polarización negativa y un colector de cuatro segmentos. Las diferencias en las corrientes de los distintos segmentos del colector proporcionaron información sobre la componente direccional de la deriva iónica. ^{[ 19 ]}

El espectrómetro ultravioleta extremo (EUVS) se utilizó para observar las variaciones en el flujo solar EUV en el rango de longitud de onda de 140 a 1850 Å y la atenuación atmosférica en varias longitudes de onda fijas. Esto proporcionó datos cuantitativos sobre la estructura y composición atmosféricas. El instrumento constaba de 24 monocromadores de rejilla de incidencia rasante , que utilizaban sistemas de rendijas paralelas para la colimación de entrada y detectores fotoeléctricos en las rendijas de salida. Doce de estos monocromadores tenían capacidad de barrido de longitud de onda, cada uno con 128 posiciones de longitud de onda seleccionables, que también podían realizar un barrido automático por pasos a través de estas posiciones. Los otros 12 monocromadores operaban en longitudes de onda fijas con campos de visión más pequeños que el disco solar completo para ayudar en el análisis de la absorción atmosférica. La resolución espectral variaba de 2 a 54 Å dependiendo del instrumento en particular. El campo de visión variaba de 60 x 60 minutos de arco a 3 x 6 minutos de arco. Los 24 ejes de entrada de los monocromadores estaban alineados en paralelo. Un sistema de apuntamiento solar podía apuntar a 256 posiciones diferentes, realizar un escaneo unidimensional de 16 pasos o un barrido completo de 256 pasos. La resolución temporal variaba desde 0,5 segundos para observar 12 longitudes de onda fijas hasta 256 segundos para programar el EUVS a través de todos los modos posibles. ^{[ 20 ]}

Este experimento de ingeniería midió la temperatura de impacto durante perigeos bajos. ^{[ 21 ]}

Este experimento de óxido nítrico ultravioleta (UVNO) consistió en un espectrómetro Ebert-Fastie de rejilla fija de dos canales que midió la luminiscencia atmosférica en la banda gamma (1, 0) en una región de 15 Å centrada en 2149 Å. La intensidad observada fue producida por la fluorescencia resonante de la luz solar por las moléculas de óxido nítrico en el campo de visión del instrumento. Los perfiles de intensidad obtenidos proporcionaron perfiles de altitud de la densidad de óxido nítrico en función del tiempo y la ubicación. Los perfiles se midieron a lo largo de la trayectoria del satélite en los momentos en que se encontraba en el lado iluminado de la Tierra. El carácter de teledetección del experimento UVNO permitió realizar mediciones de óxido nítrico a altitudes tanto por encima como por debajo del perigeo del satélite. A medida que la nave espacial giraba, el espectrómetro, que observaba hacia afuera a través del borde del satélite, vio repetidamente su campo de visión descender a través de la atmósfera hasta el limbo terrestre, y se obtuvieron perfiles de altitud de la intensidad de la luminiscencia atmosférica emitida. Por debajo de cierta altitud, la señal medida a 2149 Å estaba contaminada por la luz solar dispersada por Rayleigh. Para corregir esta contaminación, un segundo canal medía únicamente la intensidad de la luz dispersada en una región de 12 Å centrada en 2190 Å. Los dos canales eran óptica y eléctricamente independientes. La intensidad de la luminiscencia atmosférica de óxido nítrico se determinó calculando la diferencia entre estas dos mediciones. El espejo esférico de cuarzo fundido del telescopio del sensor tenía una distancia focal de 125 mm y enfocaba la luz incidente en la rendija de entrada del espectrómetro. Desde esta rendija, la luz incidía en la mitad del espejo de Ebert y se colimaba sobre la rejilla. La rejilla de 3600 líneas por mm la devolvía colimada a la otra mitad del espejo, y la luz se enfocaba en dos rendijas de salida. El campo de visión del espectrómetro era de 4° x 1/4°, con el eje mayor paralelo al eje de rotación de la nave espacial y, por lo tanto, paralelo al limbo observado. En funcionamiento normal, cada canal se integraba durante 20,8 ms y se leía alternativamente a intervalos de 10,4 ms. El instrumento estaba protegido contra la contaminación por dispersión interna de luz no dispersa fuera del eje. ^{[ 22 ]}

Este experimento incluyó un fotómetro de filtro diseñado para medir diversas características de la luminiscencia atmosférica y las auroras en el rango espectral comprendido entre 3000 y 7500 Å. La información principal obtenida de este experimento fueron las tasas de excitación de los componentes atómicos y moleculares de la termosfera. Para la misión Explorer 51 (AE-C), se eligieron las siguientes seis líneas y bandas específicas para su estudio, ya que desempeñan un papel importante en el balance de energía fotoquímica de la atmósfera (expresado en Angstroms ): 3371, 4278, 5200, 5577, 6300 y 7319. Las emisiones se midieron en pares: 5577 y 6300, 7319 y calibración, 3371 y 5577, 5200 y 7319, 4278 y 3371, calibración y 5200, y 6300 y 4278. Dos sistemas ópticos observados en ángulo recto entre sí. Cada uno empleó una combinación de una lente objetivo simple y un diafragma de campo para definir el campo de visión, y cada uno contenía un deflector de luz de varias etapas. El sistema de gran angular de alta sensibilidad (designado canal 2) tenía un campo de visión de 3° de semiángulo y se utilizó para medir el brillo nocturno, el brillo diurno sobre el satélite y otras características de emisión débiles. El sistema menos sensible (designado canal 1) tenía un campo de visión de aproximadamente 0,75° de semiángulo y se utilizó para mediciones del horizonte de brillo diurno y nocturno, así como características aurorales discretas que mostraron fuertes gradientes espaciales. Ambos canales ópticos tenían un diámetro de 2,2 cm (0,87 pulg) . Compartían una rueda de filtros que contenía seis filtros de interferencia en las longitudes de onda identificadas anteriormente, y otras dos posiciones. Una era una posición oscura para mediciones de ruido, y la otra era una posición calibrada. El rango dinámico del instrumento era de 1,E16 fotones por sm² ⁽ 1,E6 rayleighs ). Para que los sensores respondieran en una fracción de segundo a grandes cambios en el brillo de la superficie sin un aumento perceptible en la tasa de conteo de fondo, cada uno contenía un atenuador de 1/100 y un circuito electrónico para polarizar inversamente el cátodo. Con estas características de protección, fue posible medir una característica oscura sin un aumento aparente en el fondo en 120 ms después de una observación directa del sol. Los fotones que llegaban al cátodo se registraban mediante un sistema de conteo de pulsos. ^{[ 23 ]}