Explorador 54

Explorer 54 , también conocido como AE-D ( Atmosphere Explorer-D ), fue un satélite científico de la NASA perteneciente a la serie Atmosphere Explorer lanzado el 6 de octubre de 1975 desde la Base Aérea Vandenberg a bordo de un vehículo de lanzamiento Thor-Delta 2910. [ ^3]

El propósito del Explorer 54 era continuar la investigación iniciada por el Explorer 51 (AE-C) de los procesos químicos y mecanismos de transferencia de energía que controlan la estructura y el comportamiento de la atmósfera y la ionosfera de la Tierra en la región de alta absorción de energía solar . Esta misión fue planeada para muestrear las regiones de alta latitud al mismo tiempo que la misión Explorer 55 (AE-E) estaba muestreando las regiones ecuatoriales y de baja latitud. Se utilizó el mismo tipo de nave espacial que el Explorer 54, y la carga útil consistió en los mismos tipos de instrumentos a excepción de la eliminación del monitor ultravioleta solar extremo y el espectrómetro de masas de iones Bennett , que eran parte de la carga útil del Explorer 55 (AE-E). ^[3]

El Analizador Electrostático Miniatura (MESA) obtuvo datos sobre la densidad neutra de la atmósfera en el rango de altitud de 120 km (75 mi) a 400 km (250 mi) mediante las mediciones de la desaceleración del satélite debido a la resistencia aerodinámica . El instrumento constaba de tres acelerómetros de un solo eje , montados mutuamente en ángulos rectos, dos en el plano XY de la nave espacial y el otro en el eje Z. El instrumento determinaba la aceleración aplicada a partir de la fuerza electrostática necesaria para centrar nuevamente una masa de prueba. La salida del dispositivo era una frecuencia de pulso digital proporcional a la aceleración aplicada. El tiempo de muestra de cada medición era de 0,25 segundos. Las mediciones permitieron determinar la densidad de la atmósfera neutra, monitorearon el empuje del "Sistema de Propulsión de Ajuste de Órbita" (OAPS), determinaron la altitud mínima del satélite, midieron el balanceo de la nave espacial y proporcionaron cierta información de detección de actitud. Se monitorearon las nutaciones de la nave espacial de menos de 0,01°. El instrumento tenía tres rangos de sensibilidad: 8.E-3 Gravedad de la Tierra (G) en modo de monitor 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. También fue posible 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. ^[4]

El manómetro de capacitancia fue principalmente un experimento de ingeniería para proporcionar 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 del satélite. El manómetro, también conocido como Sensor de Presión B (PSB), proporcionó una medida directa de la presión atmosférica en la región por debajo de los 200 km. La precisión del medidor PSB varió de aproximadamente el 10% a 120 km (75 mi) a aproximadamente el 40% a 180 km (110 mi). El PSB consistía en dos cámaras esféricas, controladas térmicamente, separadas por una membrana delgada estirada plana y bajo tensión radial. Cualquier deflexión del diafragma causada por un diferencial de presión entre los dos lados causó un cambio en la capacitancia entre el diafragma y un electrodo adyacente que polarizó un circuito de puente de CA. Se permitió que el aire ingresara 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, el diferencial de presión de estela-ram se muestreó dos veces en cada revolución de la nave espacial. ^[5]

El medidor de iones de cátodo frío que voló en el AE-D fue principalmente un experimento de ingeniería para proporcionar datos sobre el funcionamiento de la nave espacial. Sin embargo, los datos de este experimento se correlacionaron con los datos del acelerómetro y el manómetro de capacitancia para evaluar el rendimiento de la resistencia al avance del satélite. El medidor de iones, también conocido como Sensor de presión A (PSA), midió la presión atmosférica en la región entre 120 km (75 mi) y 370 km (230 mi) sobre la superficie de la Tierra para valores de presión atmosférica entre 1.3E-3 a 1.3E-7 mb . La precisión estimada del PSA fue de ± 20%. El paquete de sensores de forma cilíndrica constaba de un orificio en forma de cuña, un cátodo cerca del potencial de tierra, un ánodo que operaba a aproximadamente 1300 VCC y un campo magnético permanente de aproximadamente 1600 Gauss . El medidor no contenía ninguna fuente primaria de electrones ionizantes. La descarga se inició por emisión de campo y fue autosostenida a una presión superior a 1,3E-7 mb. La corriente de iones se recogió en el cátodo. El sensor se montó en la nave espacial con el orificio perpendicular al eje de giro de la nave espacial, que era normal al plano orbital. El instrumento funcionó en dos modos, girando o deshilando. Cuando la nave espacial estaba en modo de giro, el PSA muestreó alternativamente la presión de ariete y de estela. Cuando la nave espacial estaba en modo deshilando, el PSA se encaró a 30° de la dirección del movimiento. Los datos de este experimento no se registraron en cinta, sino que se observaron en tiempo real. ^[6]

El CEP constaba de dos instrumentos idénticos diseñados para medir temperaturas de electrones , concentraciones de electrones e iones, masa de iones 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 de la órbita) 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 de potencial retardante Langmuir que producía una curva de corriente-voltaje (IV) 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 usaban patrones de voltaje del colector entre ± 5 voltios . La mayoría de los modos implicaban un ajuste automático o fijo de los límites de voltaje del colector (y/o la salida del electrómetro) de modo que la región de interés en el perfil IV proporcionara alta resolución. Cada sistema estaba diseñado para usarse solo con una de las sondas, pero podían interconmutarse para proporcionar redundancia de respaldo. Las mejores mediciones en los modos más favorables proporcionaban una resolución temporal de un segundo; temperatura de los electrones entre 300K y 10 000K (10 % de precisión); densidad de iones entre 10 000 y 10 000 000 iones/cc (10-20 % de precisión); densidad de electrones entre 50 y 1 000 000 electrones/cc; y masa de iones a densidades de iones superiores a 10 000 iones/cc. Cada sonda tenía un electrodo colector que se extendía desde el eje central de un anillo de protección cilíndrico. El anillo de protección de 2,5 cm (0,98 pulgadas) de largo estaba al final de un brazo de 25 cm (9,8 pulgadas), y el colector se extendía otros 7,5 cm (3,0 pulgadas) más allá del anillo de protección. El brazo, el protector y el colector tenían un diámetro de 0,2 cm (0,079 pulgadas). ^[7]

Este experimento proporcionó mediciones directas de la entrada de energía a la atmósfera superior debido a electrones y protones (iones) en el rango de energía de 0,2 a 25 keV. Los flujos de electrones e iones se midieron con analizadores electrostáticos cilíndricos y multiplicadores de electrones Spiraltron. Había 19 detectores, un analizador de energía escalonada por iones y dos analizadores escalonados por electrones montados en diferentes ángulos. Además, había 16 detectores de energía fijos que obtuvieron distribuciones angulares de alta resolución temporal, en el modo de una revolución por órbita de la nave espacial, a cinco energías entre 0,72 y 18 keV. ^[8]

Se utilizó un espectrómetro de masas de iones magnéticos para medir in situ las concentraciones de las especies de iones positivos ambientales en el rango de masas de 1 a 90 unidades de masa atómica (u). Montado en el ecuador del satélite, normal al eje de giro, la abertura de entrada estaba orientada hacia adelante cuando la nave espacial estaba en el modo de despun. Los campos eléctricos y magnéticos se dispusieron para producir un espectro de masas a lo largo del plano focal que seguía al analizador magnético. Se colocaron tres rendijas a lo largo de este plano en lugares apropiados para recolectar simultáneamente iones en la relación de masas 1-4-16. 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 14 a 72 unidades. Después de cada rendija había un multiplicador de electrones y un detector electrómetro-amplificador logarítmico. La salida del detector se medía directamente para una salida analógica o se suministraba a un circuito de "pico" que determinaba la amplitud de cada pico en el espectro. Solo se medía la amplitud de cada pico en el modo "pico", y en este modo el tiempo necesario para barrer simultáneamente los tres rangos de masa era de 1 segundo. Eran posibles otros modos de funcionamiento. En el modo analógico corto, se barrían los tres rangos de masa en 2 segundos, alternando con escaneos de modo "pico" de 1 segundo. Se requería un tiempo de barrido de 8 segundos en el modo analógico largo, alternando nuevamente con escaneos de modo "pico" de 1 segundo. Existía una opción en el modo bloqueado para medir continuamente cualquier conjunto de números de masa en la relación 1-4-16 para dar una alta resolución espacial. ^[9]

Este experimento midió in situ la distribución espacial y los cambios temporales de las concentraciones de las especies atmosféricas neutras. Además, se obtuvo una nueva perspectiva sobre las técnicas de medición in situ a partir de comparaciones de estas mediciones con otros experimentos a bordo: a saber, el espectrómetro de fuente abierta (1975-096A-07), el espectrofotómetro solar EUV (1975-096A-06) y el acelerómetro de densidad (1975-096A-02). El sensor del espectrómetro de masas incluía una cámara termalizadora de acero inoxidable bañada en oro y una fuente de iones, un analizador de cuadrupolo 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), que eran las siguientes: (1) geofísica: -1, 2, 4, total, 16, 28, 32, seleccionada, 40, (2) analítica: -12, 14, 18, 20, 22, 30, 44, calibrar, cero, (3) individual: -seleccionada, seleccionada, seleccionada, ... (cualquier masa de 1 a 44), (4) barrido digital: -1, 2, 3, 4, 5, ... 45 (en pasos de 3/16 unidades), (5) barrido analógico: 2, 3, 4, 5, ... 45 (continuo). Se disponía de cinco formatos operativos que se seleccionaban mediante el comando terrestre. Al operar en el formato "normal", el analizador midió todas las masas en el rango de 1 a 44, con énfasis en hidrógeno , helio , oxígeno , nitrógeno y argón . Otro formato fue optimizado para estudios de constituyentes menores de cualquier especie de gas individual en el rango medido. La resolución espacial fue determinada principalmente por el modo de operación de la nave espacial. En órbita, el espectrómetro pre-sellado fue abierto, y los constituyentes atmosféricos pasaron a través de un orificio afilado hacia la cámara de termalización y la fuente de iones. Los iones seleccionados salieron del analizador cuadrupolo a través de una lente de enfoque débil y fueron acelerados hacia un multiplicador de electrones de 14 etapas, donde fueron girados 90° para golpear el primer dínodo. Para cada ion impactante, la salida del multiplicador fue un pulso de 2.E6 electrones. Estos pulsos de salida constituyeron la medición y la tasa de conteo fue proporcional a la densidad de la cámara de la especie seleccionada. Estos valores de densidad fueron convertidos a concentraciones ambientales. El analizador normalmente funcionó a una resolución de 1 unidad sobre el rango de masa, de modo que se pudo medir un pico de masa de una milésima de la amplitud de un pico adyacente. Para el rango dinámico requerido, los pulsos que se producían durante intervalos de integración de 0,015 segundos se acumularon en un contador de 16 bits. Se asignaron múltiples períodos de integración (hasta 16) a cada medición para especies atmosféricas menos densas. Se utilizaron rangos seleccionados automáticamente de corrientes de electrones ionizantes. Se planeó que el rango total de las mediciones fuera mayor que 10.000.000. Se previó que el orificio del instrumento se cubriera durante las operaciones del propulsor de la nave espacial.^[10]

Este experimento fue diseñado para medir la temperatura cinética de la atmósfera neutra mediante la determinación de la densidad instantánea del nitrógeno molecular en una cámara esférica acoplada a la atmósfera a través de un orificio con borde afilado. El análisis de la variación de la densidad del nitrógeno molecular medida a lo largo de un ciclo de centrifugado con conocimiento del movimiento y la orientación del satélite condujo a una determinación de la temperatura ambiente, independientemente de la altura de la escala. El NATE también proporcionó mediciones de la composición neutra, cuando se le ordenó pasar al modo apropiado. Además, se obtuvieron valores para el viento zonal, a partir de la medición de la posición de la "corriente" en relación con la velocidad del satélite. También se realizó una medición alternativa de la temperatura neutra, utilizando un deflector insertado frente al orificio para interceptar una parte de la corriente de partículas de gas que entraba en la cámara. Cuando el satélite estaba en el modo de deshilachado, se hizo oscilar el deflector de manera escalonada para interrumpir la corriente de partículas vista por la cámara con orificio. Estas variaciones de densidad de la cámara se interpretaron para producir también la temperatura cinética del gas neutro. Una fuente de iones de doble filamento tomó muestras del nitrógeno molecular termalizado en la cámara y produjo una densidad de haz de iones proporcional a la densidad de nitrógeno de la cámara. Desde la fuente, el haz ionizado se dirigió a un analizador cuadrupolo, ajustado para dejar pasar aquellas partículas cuya relación masa-carga (M/Q) fuera 28. Este haz de nitrógeno ionizado pasó luego a un multiplicador de electrones. Los pulsos de salida se amplificaron y contaron en un acumulador de 16 bits. El sensor se selló al vacío antes del lanzamiento y se abrió a la atmósfera después de que la nave espacial estuviera en órbita. ^[11]

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 constituyentes atmosféricos neutros, tanto mayores como menores, que tienen masas en el rango de 1 a 48 unidades de masa atómica (u). Se voló 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 que difieren en masa por 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 por medio del impacto de electrones. A altitudes superiores a 380 km (240 mi), se midieron las corrientes de iones 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 barrer espectros de masas completos, en el modo de operación común se empleaba el escalonamiento de picos, repitiéndose las lecturas de los picos principales del espectro de masas aproximadamente cada 0,5 segundos y en otras especies con menor frecuencia. Los datos por debajo de los 380 km (240 mi) se midieron utilizando un electrómetro. Además del modo de escalonamiento de picos, había varios otros modos de operación que se seleccionaban mediante el comando terrestre. En el modo de vuelo, los voltajes de la fuente de iones se ajustaban de modo que no hubiera un campo eléctrico que extrajera iones del haz de electrones cuando se formaban. Las partículas ambientales que golpeaban la fuente de iones retenían energías inferiores a 0,1 eV , que no es lo suficientemente alta como para superar el potencial de carga espacial negativa que retenía los iones en el haz. Las partículas ambientales que no golpeaban la fuente de iones retenían su energía entrante de varios eV después de 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 vuelo. En otro modo de funcionamiento, el instrumento cambia 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. ^[12]

Este experimento fue diseñado para proporcionar información sobre la intensidad, distribución angular, espectro de energía y flujos netos a lo largo de líneas de campo, de electrones en la termosfera con energías entre 1 y 500 eV. El instrumento consistía en dos analizadores electrostáticos hemisféricos idénticos con direcciones opuestas, y tenía 30 modos de funcionamiento. Cada espectrómetro tenía una resolución de energía relativa de ± 2,5% y un factor geométrico del orden de 0,001 cm ² sr, independiente de la energía del electrón. Se podían detectar tres rangos de energía separados: 0 a 25, 0 a 100 o 0 a 500 eV. Las mediciones de estos intervalos se podían secuenciar de 5 formas diferentes. Los datos se podían tomar de cada sensor por separado, o alternativamente con una resolución temporal que variaba de 0,25 a 8 segundos. Había dos velocidades de escaneo 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 cuadro de telemetría. Con 16 cuadros por segundo, esto permitió elegir entre un espectro de 64 puntos o cuatro espectros de 16 puntos en 1 segundo. El ciclo de datos más largo (8 segundos) implicó observaciones utilizando pasos de voltaje crecientes para los rangos de energía más bajos, medios, más bajos y luego más altos (en ese orden) durante 1 segundo cada uno. Una repetición para los pasos de voltaje decrecientes completó el ciclo. ^[13]

Esta fue una versión de prueba de ingeniería de un experimento de composición planetaria. ^[14]

Este experimento de ingeniería midió el gas reflejado hacia la nave espacial desde la atmósfera inferior. ^[15]

Este experimento fue diseñado para determinar las velocidades de deriva de iones vectoriales, la concentración y temperatura de iones y el potencial de la nave espacial. También se obtuvo un índice de irregularidad ionosférica del sensor de concentración de iones. El experimento consistió en un analizador de potencial retardador con cuatro cabezales de sensor planares. El cabezal del sensor utilizado para las mediciones de deriva de iones se colocó junto con otro cabezal, y todos los cabezales estaban espaciados casi por igual, mirando hacia afuera desde el ecuador del satélite. Dado que el eje de giro del satélite era perpendicular al plano de la órbita, estos cabezales podían observar a lo largo del vector de velocidad de la nave espacial, ya sea en el modo de giro o de desgiro de la nave espacial. El propósito principal de este experimento fue proporcionar temperaturas de iones precisas, siendo otras mediciones de importancia secundaria. Tres de los cabezales de sensor eran similares: tenían dos rejillas de entrada conectadas a tierra, dos rejillas de retardo, una rejilla supresora, una rejilla de protección y un colector. Normalmente se aplicaba un voltaje de barrido lineal (32 o 22 a 0 voltios, hacia arriba o hacia abajo) a las rejillas de retardo en 0,75 segundos. La interpretación de los perfiles de corriente-voltaje resultantes proporcionó la temperatura de los iones, la concentración de iones y electrones, cierta información sobre la composición de los iones, 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 la rejilla de entrada y la rejilla de retardo para proteger las rejillas internas del bombardeo de iones durante las mediciones de electrones. La otra característica significativa de estos dos sensores era que se podía aplicar una pequeña polarización positiva del colector para asegurar el acceso adecuado de los electrones térmicos al colector. Con la rejilla de retardo a cero voltios constante, se podían observar los cambios de corriente durante períodos de 3 segundos para obtener gradientes de concentración de iones. Los parámetros de los electrones se midieron de manera similar a los iones. Se pudieron identificar iones en el rango de masas 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 de iones y consistía en cuatro rejillas conectadas a tierra, una rejilla supresora polarizada negativamente y un colector de 4 segmentos. Las diferencias en las corrientes de varios segmentos colectores proporcionaron información sobre los componentes direccionales de la deriva iónica. ^[16]

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 Angstrom (A) y la atenuación atmosférica en varias longitudes de onda fijas. Esto proporcionó datos cuantitativos de la estructura y composición atmosférica. 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 escaneo de longitud de onda, cada uno con 128 posiciones de longitud de onda seleccionables, que también podían escanear automáticamente por pasos a través de estas posiciones. Los otros 12 monocromadores funcionaban en longitudes de onda fijas con campos de visión más pequeños que el disco solar completo para ayudar en el análisis de absorción atmosférica. La resolución espectral variaba de 2 a 54 A dependiendo del instrumento en particular. El campo de visión variaba de 60 x 60 minutos de arco hasta 3 x 6 minutos de arco. Los 24 ejes de entrada del monocromador estaban alineados en paralelo. Un sistema de puntos solares podía apuntar a 256 posiciones diferentes, ejecutar un escaneo unidimensional de 16 pasos o un raster 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. ^[17]

Este experimento de óxido nítrico ultravioleta (UVNO) consistió en un espectrómetro Ebert-Fastie de rejilla fija de dos canales, que midió el resplandor atmosférico en la banda gamma (1, 0) en una región de 15 A centrada en 2149 A. La intensidad observada fue producida por la fluorescencia de resonancia de la luz solar por las moléculas de óxido nítrico en el campo de visión del instrumento. Los datos de intensidad obtenidos produjeron perfiles de altitud de la densidad de óxido nítrico en función del tiempo y la ubicación. El carácter de detección remota 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 miraba hacia afuera a través del borde del satélite, hizo descender repetidamente su campo de visión a través de la atmósfera hasta el limbo de la Tierra, y se obtuvieron perfiles de altitud de la intensidad del resplandor atmosférico emitido. Por debajo de cierta altitud, la señal medida a 2149 A estaba contaminada por la luz solar dispersada por Rayleigh. Para corregir esta contaminación, un segundo canal midió únicamente la intensidad de la luz dispersa en una región de 12 A centrada en 2190 A. Los dos canales eran óptica y eléctricamente independientes. La intensidad de la luminiscencia atmosférica del óxido nítrico se determinó tomando la diferencia entre estas dos mediciones. El espejo telescópico esférico de cuarzo fundido del sensor tenía una longitud focal de 125 mm y enfocaba la luz incidente en la ranura de entrada del espectrómetro. Desde esta ranura, la luz incidía en la mitad del espejo y se colimaba sobre la rejilla. La rejilla de 3600 líneas por mm devolvía la luz colimada a la otra mitad del espejo y la luz se enfocaba en dos ranuras de salida. El campo de visión del espectrómetro era de 4° X 0,25°, con el eje largo paralelo al eje de giro de la nave espacial y, por lo tanto, paralelo al borde observado. En funcionamiento normal, cada canal se integraba durante 20,8 ms y se leía de forma alternada a intervalos de 10,4 ms. El instrumento estaba protegido contra la contaminación por dispersión interna de luz no dispersada fuera del eje. ^[18]

El experimento de resplandor visible proporcionó tasas de emisión de volumen para varias características de emisión óptica de resplandor diurno, resplandor nocturno y auroral. Se utilizó un fotómetro que contenía dos canales ópticos separados. La selección espectral se logró con una rueda de filtro común que contenía seis filtros de interferencia y una posición oscura y de calibración. Las longitudes de onda medidas en pares (en Angstroms ) fueron 7319 y 4861, 5200 y oscuro, 5577 y 7319, 4278 y 5200, 6300 y 5577, calibración y 4278, y 4861 y 6300. Los dos canales estaban separados en ángulo por 90°. Un canal tenía un gran campo de visión (ángulo medio de 3°) para alta sensibilidad, apuntando normalmente hacia el cenit local, y el segundo canal tenía un campo de visión pequeño (ángulo medio de 0,75°) para alta resolución espacial, apuntando tangente a la superficie de la Tierra cuando el satélite estaba en el modo despun. Ambos canales estaban protegidos de la contaminación lumínica durante el día mediante sistemas de deflectores de múltiples etapas. Los fotones que habían sido seleccionados espectral y espacialmente fueron detectados por un sistema fotomultiplicador de conteo de pulsos capaz de contar a una velocidad de 5,E6 conteos/segundo. Los filtros podían funcionar en varios modos, por ejemplo, filtro fijo, y los cambios automáticos de filtro podían sincronizarse con la orientación del satélite o con una base de tiempo fija. ^[19]

La órbita polar proporcionó el muestreo de todas las latitudes y el perigeo se movió a través de todas las latitudes en 3 meses y todas las horas locales en 4 meses. Desafortunadamente, una falla en los paneles de energía solar resultó en la terminación de las operaciones el 29 de enero de 1976, después de poco menos de 4 meses de vida útil. Sin embargo, todas las regiones en las altitudes del perigeo fueron muestreadas durante este tiempo. La nave espacial reingresó a la atmósfera aproximadamente 1 mes después del cese de la telemetría . Para continuar las observaciones correlacionadas con la misión Explorer 55 (AE-E), Explorer 51 (AE-C) fue reactivado el 28 de febrero de 1976 para reemplazar Explorer 54 (AE-D). ^[3]

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