سنسورهای فضایی- آشکارساز سنگهای آسمانی

در سالهای اولیه عصر فضا بیشترین دل‌مشغولی طراحان سفینه‌های فضایی خطرات ناشی از برخورد با شهاب‌سنگهای ریز و درشتی بود كه از نظر آنها تمام اطراف زمین را احاطه كرده بود. از این‌رو اولین مدارگرد تاریخ بشریت كه اسپوتنیك-۱ نامیده می‌شد و توسط اتحاد جماهیر شوروی در چهارم اكتبر ۱۹۵۷ در مدار قرار گرفت، در حقیقت كپسول آب‌بندی شده‌ای بود كه با فشار مشخصی از گاز پر شده بود. سنسور فشاری نیز در این ماهواره كوچك تعبیه شده بود و همواره میزان فشار داخل محفظه را به زمین ارسال می‌كرد. در صورت برخورد اسپوتنیك با یك سنگ آسمانی و سوراخ شدن محفظه، فشار داخلی افت می‌كرد و دانشمندان از روی نرخ كاهش فشار متوجه بزرگی برخورد می‌شدند. این امر تا آخرین روزی كه باطریهای اسپوتنیك انرژی لازم برای ارسال اطلاعات به زمین را تأمین می‌كردند، اتفاق نیفتاد (اسپوتنیك فاقد صفحات خورشیدی برای تأمین انرژی برق بود).این تجربه هرچند باعث دلگرمی دانشمندان شد اما بررسی موضوع همچنان ادامه یافت.
سیستم به كار رفته در اسپوتنیك-۱، سیستمی كارآمد نبود و بعد از اولین یا در بهترین حالت دومین برخورد قابلیت خود را به دلیل نشت گاز به بیرون و تخلیه محفظه از دست می‌داد از این‌ رو دانشمندان اتحاد جماهیر شوروی سخت به تكاپو افتادند تا ابزاری كارآمد برای این منظور طراحی نمایند.
آشكارساز صوتی ریزسنگ آسمانی كه ترجمه "Acoustic Micrometeorite Detectors" می‌باشد توسط تی.اِن.نازارووا برای نصب روی اسپوتنیك-۳ طراحی و ساخته شد و از آن به بعد یكی از سنسورهای همیشگی ماهواره‌ها و سفاین فضایی اتحاد جماهیر شوروی بود. این سنسور در واقع میكروفن بسیار حساسی بود كه صدای برخورد را به سیگنالهای صوتی تبدیل می‌كرد.
آشكارسازهای اولیه از یك صفحه فلزی (۱) كه بر روی فنرهای تخت (۳) سوار شده بود تشكیل می‌شد. یك كریستال پیزوالكتریك (۲) كه از فسفات آمونیوم ساخته شده بود به سطح زیرین صفحه فلزی چسبانده شده بود تا قادر به تشخیص صدای برخورد غبار با صفحه باشد. بعضی از این سنسورها از نظر صوتی كاملاً عایق بودند و پاره‌ای دیگر فاقد عایق صوتی بودند. آنهایی كه فاقد عایق صوتی بودند این قابلیت را داشتند كه صدای برخورد ریزسنگهای آسمانی با خود سفینه مادر نیز تشخیص دهند ولی قابلیت سنسورهای عایق شده به ابعاد صفحه فلزی محدود می‌شد.
در عمل ثابت شد در مواقع عادی تعداد برخوردها بسیار اندك و حدود یك برخورد در سطح یك مترمربعی است اما در زمانهایی كه بارشهای شهابی اتفاق می‌افتاد، این نرخ به شدت افزایش یافته و برای سطح مثال یك متر مربعی تا ۱۰۰۰ برخورد و گاهی بیشتر ثبت شده است. در عمق فضا و برای مأموریتهای بین سیاره‌ای نیز مكانهایی با تجمع فراوان غبار یافت شده است كه تقریباً همه آنها مدار دنباله‌دارهایی بوده‌اند. از كاوشگر فضایی مارس-۱ به بعد این سنسور پشت صفحات خورشیدی نصب شد و بدین ترتیب وسعت صفحه برخورد به بیش از ۵/۱ متر مربع افزایش یافت.
روشهای گوناگون دیگری نیز تا كنون آزموده شده است. از جمله می‌توان به مدارگرد ونگارد-۳ آمریكا اشاره كرد كه چهار مدل از آشكارسازهای سنگهای آسمانی را با خود به همراه داشت. نمونه میكروفنی كه تقریباً مشابه آنچه توضیح داده شد بود. آشكارساز بعدی كه در این كاوشگر به كار گرفته شد صفحه شیشه‌ای بود كه با لایه‌ای از یك ماده كدر نظیر رنگ پوشانده شده بود، زیر این صفحه شیشه‌ای یك سنسور نوری قرار داشت كه بسته به شدت نور سیگنالی الكتریكی تولید می‌كرد. با هربار برخورد غبار با این صفحه بخشی از این لایه كنده می‌شد و نور بیشتری به حسگر نوری می‌رسید. نوع سوم یك فویل آلومینیومی با مقاومت الكتریكی مشخص بود كه با هر برخورد و ایجاد هر سوراخی در آن مقاومت الكتریكی افزایش می‌یافت. آشكارسازی نرخ افزایش مقاومت این فویل نسبت به زمان نشانگر تعداد برخورد و میزان بزرگی ذرات می‌بود. نوع چهارم آشكارسازها مجموعه‌ای از حباب‌های فلزی كوچك تحت فشار بود كه با هر برخورد و سوراخ شدن آنها افت فشار و نرخ افت ثبت و ارسال می‌گردید.

منبع : ایرانیکا