エクスプローラー11

エクスプローラー11

エクスプローラー11号衛星
名前	S-15 ナサ S-15
ミッションタイプ	ガンマ線天文学
オペレーター	米航空宇宙局（NASA）
ハーバード指定	1961年 ナンバー1
コスパーID	1961-013A
SATCAT番号	00107
Webサイト	GSFC のエクスプローラー 11
ミッション期間	6ヶ月と20日
宇宙船の特性
宇宙船	エクスプローラーXI
宇宙船の種類	科学探検家
バス	S-15
メーカー	ゴダード宇宙飛行センター
打ち上げ質量	37.2 kg (82 ポンド) [1]
ミッション開始
発売日	1961年4月27日 14時16分38秒GMT
ロケット	ジュノー II (AM-19E)
発射場	ケープカナベラル、LC-26B
請負業者	陸軍弾道ミサイル局
入隊	1961年4月27日
ミッション終了
最後の連絡	1961年11月17日
軌道パラメータ
参照システム	地球中心軌道[2]
政権	低軌道
近地点高度	486 km (302 マイル)
遠地点高度	1,786 km (1,110 マイル)
傾斜	28.90°
期間	108.10分
楽器
クリスタルサンドイッチ/チェレンコフカウンター フォスウィッチチェレンコフカウンター望遠鏡
エクスプローラープログラム

エクスプローラー11号（別名S-15）は、NASAの衛星で、初の宇宙ガンマ線望遠鏡を搭載していました。これが宇宙ガンマ線天文学の始まりとなりました。1961年4月27日にジュノーIIで打ち上げられたこの衛星は、1961年11月17日に電源の問題で科学ミッションが終了するまでデータを送信しました。宇宙船の7か月の寿命の間に、ガンマ線によるイベントを22件、宇宙放射線によるイベントを約22,000件検出しました。

エクスプローラー11号は、高エネルギーガンマ線の発生源を検出する目的で打ち上げられた。探査機は、遠地点1,786km (1,110マイル)、近地点486km (302マイル)、周期108.10分、軌道傾斜角28.90度の軌道に到達した。エクスプローラー11号は、ガンマ線の検出に加えて、銀河面、銀河中心、太陽、その他の既知の電波ノイズ源に重点を置いてガンマ線の方向をマッピングし、測定値を宇宙線束密度や星間物質の密度に関連付け、地球の大気の高エネルギーガンマ線アルベドを測定するように設計された。衛星は、円筒（直径15.2 cm（6.0インチ）、長さ52.2 cm（20.6インチ））の上に載った、スピン安定化された八角形のアルミニウム製ボックス（30.5 × 30.5 × 58.5 cm（12.0 × 12.0 × 23.0インチ））であった。エクスプローラー11号は、最大の慣性モーメントを持つ横方向の主軸を中心に、安定して回転するように構築された。ガンマ線望遠鏡アセンブリは、衛星の長軸と平行な感度軸が回転面内で回転するように取り付けられた。この軸の宇宙での方向は、光学アスペクト検出器と、車両アンテナの既知の放射パターンの使用によって約5°と決定された。搭載されたテープレコーダーが打ち上げ時に故障したため、テレメトリは2つのPM送信機によってリアルタイムでのみ提供された。^[3]

エクスプローラー11号の結晶サンドイッチチェレンコフ検出器実験の計測機器は、ガンマ線望遠鏡実験で使用されたものと同じでした。ガンマ線実験は、マサチューセッツ工科大学(MIT) の研究者によって、主に 50 MeVを超える宇宙ガンマ線を検出するために設計されました。荷電粒子データは、同じ計測機器を使用して収集されました。この望遠鏡は、地磁気で捕捉された陽子の強度とピッチ角分布を決定するために使用されました。望遠鏡は、反コインシデンスプラスチックシールド、ヨウ化ナトリウム(NaI) とヨウ化セシウム(CsI) の結晶の層、および円筒形チェレンコフ検出器で構成されていました。プラスチックシンチレータシールドの反コインシデンス要件が削除されると、荷電粒子情報は3つのカウンタすべてで記録されました。さらに、結晶サンドイッチ検出器とチェレンコフ検出器間の荷電粒子コインシデンスが記録されました。このモードでは、方向情報が得られました。望遠鏡の立体角面積係数は約 4.3 cm ² (0.67 平方インチ) でした。望遠鏡の視線方向は、宇宙船の対称軸と一致していました。望遠鏡の視線方向に平行に入射するビームの場合、この方向から 15° のところで検出効率は 0 に低下しました。各検出器のエネルギーしきい値は次のとおりです。(1) シンチレーション プラスチック (上部)、電子-350 keV、陽子 -3.5 MeV、(2) シンチレーション プラスチック (下部)、電子 -400 keV、陽子 -35 MeV、(3) 結晶サンドイッチ、電子 -400 keV、陽子 -75 MeV、(4) チェレンコフ、電子 -15 MeV、陽子 -350 MeV。荷電粒子データの蓄積時間は約 30 秒でした。機器が軌道上で稼働していた7か月間のうち、有効な観測時間はわずか141時間（3％）でした。この間、望遠鏡はガンマ線と荷電粒子の観測を行っていました。^[4]

この実験は、天球からの高エネルギーガンマ線（50 MeV以上）を探すために設計された。基本的な検出器構成は、1 つの光電子増倍管で観測される NaI および CsI シンチレーション結晶（20 g/cm ² ）のサンドイッチと、2 つの光電子増倍管で観測されるルーサイト チェレンコフ カウンターで構成されていた。これは、5 つの光電子増倍管で観測されるシンチレーション プラスチックのシールドで完全に囲まれていた。サンドイッチ検出器は、電子 - 陽電子対生成プロセスに必要な高原子番号物質を提供し、つまり、高エネルギーガンマ線が電子-陽電子対に変換された。電子と陽電子は次にチェレンコフ カウンターに入り、下向きにのみその体積を横切る粒子を検出した。2 つの PMT から同時に出力される電気信号は、1 つ以上の荷電粒子が望遠鏡を横切ったことを示した。望遠鏡が作動した瞬間に周囲のプラスチックシールドから信号が送られたか、あるいは信号がなかったかによって、作動の原因が荷電粒子か非荷電粒子かが示された。また、サンドイッチ検出器を観測した光電子増倍管からの信号の「最後の」成分と「全体の」成分によって、中性子とガンマ線による事象を区別する方法が得られた。実験は打ち上げから1961年11月17日まで正常に行われた。^[5]

マサチューセッツ工科大学(MIT)で開発されたエクスプローラー 11 号の望遠鏡は、サンドイッチ シンチレータ検出器とチェレンコフ カウンタを組み合わせて、高エネルギー ガンマ線の到来方向とエネルギーを測定しました。望遠鏡の方向を定めることができなかったため、宇宙船は低速回転に設定され、天球をスキャンしました。計画よりも高い軌道で周回したため、宇宙船はヴァン アレン放射線帯の検出器を妨害する放射線に巻き込まれ、搭載されたテープ レコーダーが早期に故障したため、機器が稼働した約 7 か月のうち、有効な観測時間はわずか 141 時間でした。この間、望遠鏡が地球の大気からかなり離れた方向を向いているときに、31 の「ガンマ線シグネチャ」イベントが記録されました。地球の大気は、通常の宇宙線陽子と空気原子の相互作用で生成されるガンマ線の比較的明るい発生源です。31 の到来方向の天体分布は、潜在的な宇宙線源の方向と統計的に有意な相関を示さなかった。このような相関関係がないため、31 件の事象の原因が宇宙起源のガンマ線であると特定することはできませんでした。そのため、実験の結果は、以前の気球実験で得られた上限値よりも大幅に低い上限値として報告されました。

MIT で開発された改良型ガンマ線望遠鏡は、 1967 年に打ち上げられた軌道上太陽観測衛星 3 号( OSO 3 ) に搭載され、銀河系と銀河系外の両方から放射される高エネルギー宇宙ガンマ線の初めての決定的な観測を達成しました。その後、軌道上と地上の両方で行われた実験により、銀河系内外 の多数の個別の宇宙ガンマ線源が特定されました。

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