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 エクスプローラー18号（IMP-A）衛星 | |||||||||||||||||
| 名前 | IMP-A IMP-1 惑星間監視プラットフォーム-1 S-74 | ||||||||||||||||
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| ミッションタイプ | 宇宙物理学 | ||||||||||||||||
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） | ||||||||||||||||
| コスパーID | 1963-046A | ||||||||||||||||
| SATCAT番号 | 00693 | ||||||||||||||||
| 宇宙船の特性 | |||||||||||||||||
| 宇宙船 | インプ | ||||||||||||||||
| メーカー | ゴダード宇宙飛行センター | ||||||||||||||||
| 打ち上げ質量 | 138 kg (304 ポンド) | ||||||||||||||||
| 力 | 4つの展開可能な太陽電池アレイとバッテリー | ||||||||||||||||
| ミッション開始 | |||||||||||||||||
| 発売日 | 1963 年 11 月 27 日、グリニッジ 標準時 02 時 30 分 01 秒[1] | ||||||||||||||||
| ロケット | トールデルタC （トール387 / デルタ021） | ||||||||||||||||
| 発射場 | ケープカナベラル、LC-17B | ||||||||||||||||
| 請負業者 | ダグラス・エアクラフト・カンパニー | ||||||||||||||||
| 入隊 | 1963年11月27日 | ||||||||||||||||
| ミッション終了 | |||||||||||||||||
| 最後の連絡 | 1965年5月10日 | ||||||||||||||||
| 減衰日 | 1965年12月30日[2] | ||||||||||||||||
| 軌道パラメータ | |||||||||||||||||
| 参照システム | 地球中心軌道[2] | ||||||||||||||||
| 政権 | 高度に楕円形の軌道 | ||||||||||||||||
| 近地点高度 | 4,395 km (2,731 マイル) | ||||||||||||||||
| 遠地点高度 | 192,003 km (119,305 マイル) | ||||||||||||||||
| 傾斜 | 35.20° | ||||||||||||||||
| 期間 | 5606分 | ||||||||||||||||
| 楽器 | |||||||||||||||||
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エクスプローラー18号は、 IMP-A、IMP-1、惑星間監視プラットフォーム1、S-74とも呼ばれ、エクスプローラー計画の一環として打ち上げられたNASAの衛星である。エクスプローラー18号は、1963年11月27日にフロリダ州ケープカナベラル空軍基地（CCAFS）からソーデルタCロケットで打ち上げられた。エクスプローラー18号は、惑星間監視プラットフォーム（IMP）の最初の衛星であった。 1964年10月に打ち上げられたエクスプローラー21号（IMP-B）と1965年5月に打ち上げられたエクスプローラー28号（IMP-C）も、同じ一般的な宇宙船設計を採用した。[3]
ミッション
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エクスプローラー18号は、太陽電池と化学電池で動く宇宙船で、惑星間および遠方磁気圏のエネルギー粒子、宇宙線、磁場、プラズマの研究を目的として装備されていました。宇宙船の初期パラメータには、遠地点の現地時間10時20分、自転速度22rpm 、自転方向赤経115度、赤緯-25度が含まれていました。通常のテレメトリシーケンスはそれぞれ81.9秒間続き、795データビットで構成されていました。通常のシーケンスの3つごとに、ルビジウム蒸気 磁力計のアナログデータ送信の81.9秒間隔がありました。宇宙船は1964年5月30日まで正常に動作し、その後断続的に動作した後、1965年5月10日に放棄されました。データの主要な対象期間は1963年11月27日から1964年5月30日まででした。 1964年9月17日から1965年1月7日まで、そして1965年2月21日から1965年3月25日までであるが、このうち最初の期間だけが非常に有用であった。[4]
実験
宇宙線の飛程とエネルギー損失
荷電粒子固体望遠鏡は、銀河および太陽宇宙線の範囲とエネルギー損失を測定するために使用されました。この実験は、粒子エネルギー（核子あたりのエネルギー間隔は Z の 2 乗/A にほぼ比例する）と電荷スペクトル（Z <= 6）を研究するために設計されました。検出器は、宇宙船の回転軸に垂直に配置されました。各エネルギー間隔の検出器アキュムレータは、5.46 分ごとに 6 回遠隔測定されました。各蓄積期間は約 40 秒でした（初期の宇宙船の回転期間は約 2 秒でした）。2 つの 128 チャンネルのパルス高さ分析器からの出力は、41 秒ごとに 1 つの入射粒子に対して取得され、検出器の蓄積とともに読み出されました。故障のため、アルファ研究は E>30 MeV の粒子に限定されました。[5]
宇宙線
この実験は 2 つの検出器システムで構成されていました。1 つ目は、薄いヨウ化セシウム (CsI) シンチレータと厚いヨウ化セシウム (CsI) シンチレータ (各 1 つ) および反同時プラスチック シンチレーション カウンタを備えた dE/dx 対 E 望遠鏡です。望遠鏡の軸は、宇宙船の回転軸に対して垂直でした。薄い CsI シンチレータを貫通して厚い CsI シンチレータ内で停止する粒子の数は、5.46 分ごとに 39.36 秒間隔で蓄積されました。さまざまな種 ( 3 ～ 12 MeV の電子、電荷 = 1 または 2、原子質量 = 1、2、3、または 4、およびエネルギーが 18.7 ～ 81.6 MeV/核子のイオン) のカウント レートへの相対的な寄与とエネルギー スペクトル情報は、5.46 分ごとに 6 回、両方の CsI シンチレータの出力に対して同時に実行される 512 チャネルのパルス高さ分析によって決定されました。 2 番目の検出器システムは、宇宙船の回転軸に平行および垂直に配置された 2つのガイガー・ミュラー管(GM) 望遠鏡で構成されていました。各望遠鏡は、共線上にある 2 つの GM 管で構成されていました。平行および垂直の望遠鏡は、それぞれ次のものを測定しました。1) 70 MeVを超える陽子と 6.5 MeV を超える電子によるカウントの合計、および 2) 65 MeV を超える陽子と 6 MeV を超える電子によるカウントの合計。4 つの GM 管のいずれかに記録されたカウントも蓄積されました。これらの全方向カウントは、50 MeV を超える陽子と 4 MeV を超える電子によるものでした。平行、垂直、および全方向のカウント率は、通常の 81.9 秒のテレメトリ シーケンスが連続する 40 秒の蓄積間隔で取得されました。したがって、任意のカウント率は 5.46 分に 1 回 40 秒間測定されました。両方の検出器システムは打ち上げから1964年5月26日まで正常に動作しました。[6]
ファラデーカップ
5 要素の分割コレクターファラデー カップを使用して、太陽風粒子を次の順序で測定しました: 45～105 eVの正イオン、95～235 eV の正イオン、220～640 eV の正イオン、560～1800 eV の正イオン、65～210 eV の電子、および 1700～5400 eV の正イオン。コレクターの分割面は、宇宙船のスピン赤道面にあります。測定は 22 の瞬間電流サンプルで構成され、それぞれ 0.16 秒間隔 (衛星の 1 回転以上) で行われました。これらの測定は、分割コレクターへの電流の合計、宇宙船の回転中に発生した電流の最大差、およびコレクターのどちらの半分が最大であったかを示しています。シーケンス全体には 2.8 分かかり、5.5 分ごとに繰り返されました。このファラデーカップの入射角は約80°でした。干渉は屈折粒子（カップの法線に対して約70°の入射角で最も顕著な効果）、二次電子、紫外線によって発生しました。[7]
フラックスゲート磁力計
2台の単軸フラックスゲート磁力計はそれぞれ±40nTのダイナミックレンジを持ち、 5.46分ごとに6回の4.8秒間隔で磁場を30回サンプリングした。検出器の感度はプラスマイナス0.25nT、デジタル化の不確実性はプラスマイナス0.40nTであった。ルビジウム蒸気磁力計を使用して機器を較正したが、独立して有用なデータセットは生成されなかった。機器は衛星の耐用年数を通じて正常に機能し、1964年5月30日まで使用可能なデータを提供した。[8]
電離箱とガイガー・ミュラー計数管
この実験の計測機器は、地磁気に捕捉された粒子のフラックスを測定するように設計されており、直径 7.6 cm (3.0 インチ) のネーハー型電離箱と 2 つのアントン 223ガイガー・ミュラー管で構成されていました。電離箱は、それぞれ E>1 および E>17 MeV の電子と陽子に反応しました。両方のガイガー・ミュラー管は、宇宙船の回転軸と平行に取り付けられていました。1 つのガイガー・ミュラー管は、金箔で散乱された E>45 keV の電子を検出しました。これらの電子の受容円錐は全角 61° で、その対称軸は宇宙船の回転軸と 59.5° の角度をなしていました。このガイガー・ミュラー管は、それぞれ E>6 および E>52 MeV の電子と陽子に全方向に反応しました。 2番目のガイガー・ミュラー管は宇宙環境に直接アクセスできず、背景電子と陽子にそれぞれE>6とE>52 MeVで全方向に反応した。電離箱からのパルスは326.08秒間蓄積され、327.68秒ごとに1回読み出された。最初のガイガー・ミュラー管からのカウントは39.36秒間蓄積され、327.68秒ごとに6回読み出された。2番目のガイガー・ミュラー管からのカウントは39.36秒間蓄積され、327.68秒ごとに5回読み出された。この実験は打ち上げから1965年5月10日まで正常に実行された。[9]
遅延電位分析装置
減速電位分析装置は、3 要素の平面ファラデー カップでした。宇宙船の回転軸に垂直に設置され、有効視野角は 5 sr でした。イオンと電子の両方に対して、粗い解像度モードと細かい解像度モードがプログラムされていました。これらのモードは、0 ～ 28 V と 0 ～ 100 V の減速電圧に対してそれぞれ 15 ステップで構成されていました。イオンと電子のシーケンス全体は 10.92 分ごとに 1 回繰り返され、15 ステップのスペクトル分析にはそれぞれ 5.4 秒かかりました。実験は打ち上げ後約 20 時間実行されましたが、機械式プログラマ スイッチの故障により操作が終了しました。データは二次電子によって悪影響を受け、現在は存在しません。[10]
太陽風陽子
電流コレクターと電位計増幅器を備えた四球型静電分析器を使用して、入射プラズマの陽イオン成分を検出して分析し、その全体的な流れ特性を調査しました。陽子は、0.025 keV から 16 keVまでの 14 のエネルギー チャネルで分析されました。この機器は衛星の赤道面に取り付けられ、この面では 15°、スピン軸を含む面では 90° の視野角がありました。衛星の赤道面は、光学アスペクト センサーを使用して 3 つの連続したセクター (111.8°、111.8°、136.4°) に分割されました。1 つのセクターのピーク フラックスは、衛星の 1 回転につき 1 つの分析プレート電位で記録されました (ピーク フラックスが発生したセクター内の位置に関する情報は保持されません)。14 回転後、すべてのエネルギー チャネルがスキャンされ、次のセクターでこのプロセスが繰り返されました。エネルギーとセクターの完全なスキャンは、5.46 分ごとに繰り返されました。衛星が磁気圏内にあった短い期間にはデータは得られなかった。この機器は1964年4月まで正常に動作していたが、その後断続的に動作し始めた。その後も動作は低下し続けた。[11]
デジタルデータプロセッサ
衛星にはデジタルデータプロセッサ（DDP）テレメトリシステム[12]が搭載されており、これは飛行中の宇宙船で初めて集積回路を使用したもので、ミニットマンIIミサイルシステムに使用されたD-37Cコンピュータやアポロ誘導コンピュータよりも前のものでした。[13] [14] DDPにより、さまざまな搭載デジタル実験の結果をアキュムレータに保存し、繰り返しサイクルで読み取ってパルス周波数変調（PFM）信号にエンコードして地上局に送信できるようになりました。[15]アキュムレータの合計は105ビットで、15ビットのクロックが加わりました。[12] PFM形式で送信されるデジタルデータに加えて、通常の送信サイクルの半分強（16フレームのうち9フレーム）がアナログ信号の送信に使用されました。[15]
このプロセッサはテキサス・インスツルメンツのシリーズ51チップ、具体的にはSN510（クロックSRラッチ）とSN514（デュアル3入力NAND / NORゲート）を使用しており、どちらも8ピンフラットパックパッケージで提供され、抵抗器-コンデンサ-トランジスタロジック（RCTL）を使用していました。[16] [17]しかし、当時は1つのダイに配置できるトランジスタは2つだけだったため、 [13]異なるロジックコンポーネントを備えた複数のダイを小さなワイヤで手作業で接続してからパッケージに封入する必要があり、製造コストが非常に高くなっていました。初期の例では400ドル以上（2023年の4,000ドルに相当）でした。[18]
参照
参考文献
- ^ 「Launch Log」. Jonathan's Space Report. 2021年7月21日. 2021年10月31日閲覧。
- ^ ab 「軌道：IMP-A 19643-046A」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。
この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「Explorerシリーズの参考画像」 。 2021年7月4日閲覧。
- ^ 「ディスプレイ：エクスプローラー18号（IMP-A）1963-046A」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「実験：宇宙線の範囲とエネルギー損失」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「実験：宇宙線」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「実験：ファラデーカップ」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「実験：フラックスゲート磁力計」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「実験：イオンチャンバーとガイガー・ミュラーカウンター」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「実験：遅延電位分析装置」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「実験：太陽風陽子」NASA。2021年10月28日。 2021年10月31日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ ab Hosea D. White, Jr. (1966年12月). 1960年から1965年までの衛星PFMエンコーディングシステムの進化（レポート）. NASA . 2021年7月4日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ ab 「地球を周回する初の IC の開発」。テキサス・インスツルメンツ。2021 年 6 月 24 日。2021年7 月 4 日閲覧。
- ^ Butrica, Andrew J. (2015). 「第3章: 集積回路の製造におけるNASAの役割」(PDF)。Dick, Steven J. (編)。宇宙飛行の社会的影響に関する歴史的研究。NASA。pp. 149-250 (237-42) 。ISBN 978-1-62683-027-1. 2021年7月4日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ ab Frank Piazza (1966年3月). 惑星間監視プラットフォーム（IMP）宇宙船の性能に関するコンピューター分析（レポート）. NASA . 2021年7月4日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ マイクロエレクトロニクスデバイスデータハンドブック（レポート）。第2巻 - メーカーおよび特定のデバイス情報。ARINC Research Corporationが作成。NASA 。 2021年7月4日閲覧。
{{cite report}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク)この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ キャロル・バード。「1950年代中期から1960年代後半のエレクトロニクスとコンピューティング技術：アポロの時代」。スライドシェア。 2021年7月4日閲覧。
- ^ AnubisTTP (2008年11月16日). 「Texas Instruments SN514集積回路」. Industrial Alchemy . 2021年7月4日閲覧。