エクスプローラー33

エクスプローラー33 （IMP-DおよびAIMP-1としても知られる）は、 NASAが1966年7月1日に科学探査ミッションで打ち上げたエクスプローラー計画の宇宙船である。惑星間監視プラットフォームシリーズの一部として打ち上げられた4番目の衛星であり、アポロ計画を支援するために月までの距離で地球周辺の環境を調査する2機の「アンカー型IMP」宇宙船の最初のものであった。これは、前身のIMP-A（エクスプローラー18）からIMP-C（エクスプローラー28）までの設計からの逸脱を示した。エクスプローラー35（AIMP-E、AIMP 2）はアンカー型IMP計画でエクスプローラー33の相棒宇宙船であったが、エクスプローラー34（IMP-F）が次に飛行した宇宙船であり、AIMP-Eの約2か月前に、どちらも1967年に打ち上げられた。^{[ 2 ]}

エクスプローラー33（IMP-D）は、月までの距離で惑星間プラズマ、高エネルギー荷電粒子（電子、陽子、アルファ粒子）、磁場、太陽X線を研究するための機器を搭載した、スピン安定化（スピン軸が黄道面に平行、スピン周期が2.2秒から3.6秒の間で変動）宇宙船です。この宇宙船は月周回軌道には到達できませんでしたが、ミッションの目標は達成しました。エクスプローラー33は、惑星間監視プラットフォームD（IMP-D）またはアンカー型惑星間監視プラットフォーム1（AIMP-1）としても知られています。^{[ 3 ]}

エクスプローラー33はエクスプローラー28と設計が似ている。宇宙船の質量は93.4kgである 。宇宙船の本体は、幅71cm （28インチ） 、高さ20.3cm （8.0インチ）の八角柱である。平均43ワットを発電する4つのn/p型太陽電池アレイがメインバスから伸びており、2つの183cm （72インチ）の磁力計ブームも備えている。宇宙船の上部には4つのホイップアンテナが取り付けられている。推力35.8kgf （351N 、79lbf ）の逆噴射ロケット（Thiokol TE-M-458）がバスの上部に取り付けられている。電力は銀カドミウム電池（Ag-Cd）に蓄えられていた。通信（PFM-PMテレメトリ）は7ワットの送信機とデジタルデータプロセッサを介して行われた。^{[ 3 ]}         

エクスプローラー33号は、月周回軌道に入る最初の米国宇宙船となることを意図していた。科学目標は、月周回軌道から月近傍の磁場、電離層、太陽プラズマ束、高エネルギー粒子群、宇宙塵、重力場の変動を研究することであった。意図した月周回軌道に到達できなかった後、地球の非常に楕円形の軌道から惑星間磁場と放射線環境の測定を行った。^{[ 3 ]}

科学ペイロードは、2つのフラックスゲート磁力計、高エネルギー粒子実験、電子と陽子の実験、熱イオンと電子の実験、プラズマプローブ、太陽電池損傷実験の7つの実験で構成されていた。^{[ 3 ]}

エクスプローラー33号は1966年7月1日にフロリダ州ケープケネディから打ち上げられました。ソーデルタE1の第2段と第3段はどちらも推力が大きすぎたため、月に向かって約21.3m /s（70フィート/秒）の速度超過が発生しました。これは逆噴射ロケットでは克服できないほどの速度で、宇宙船を本来の月周回軌道（1,300 × 6,440km （810 × 4,000マイル） 、軌道傾斜角175度）に乗せることができませんでした。そのため、逆噴射ロケットは、エクスプローラー33号を高度に楕円形の初期地球周回軌道（ 449,174 × 30,550km （279,104 × 18,983マイル）、軌道傾斜角28.9度、遠地点が月周回軌道を超える軌道に乗せるために使用されました。最初の周回軌道では月面から35,000 km (22,000マイル)まで接近し、1966 年 9 月、11 月、12 月のその後の接近では40,000 × 60,000 km (25,000 × 37,000マイル)まで接近した。すべての実験は 1971 年 9 月まで正常に稼働した。^{[ 3 ]}                      

AIMP-1は打ち上げ当時、それまでのどの衛星よりも高い軌道に到達し、遠地点は480,763 km (298,732 mi)、近地点は265,680 km (165,090 mi)でした。^{[ 10 ]}    

当初は月周回軌道を想定していたが、ミッション管制官は宇宙船の速度が速すぎて月への着陸が保証されないのではないかと懸念した。^{[ 11 ]}そのため、ミッション管理者は代替案として、近地点265,680 km (165,090 mi)、遠地点480,763 km (298,732 mi)の偏心地球周回軌道に宇宙船を投入することを選択した。これは依然として月の軌道を超えている。^{[ 12 ]}    

当初の目的であった月周回軌道には到達しなかったものの、このミッションは太陽風、惑星間プラズマ、太陽X線を探査するという当初の目標の多くを達成した。^{[ 13 ]}主任研究員のジェームズ・ヴァン・アレンは、宇宙船に搭載された電子および陽子検出器を使用して、荷電粒子およびX線活動を調査した。 ^{[ 14 ]}天体物理学者のNUクルーカー、ジョーン・ファインマン、JTゴスリングは、エクスプローラー33号のデータを使用して、地球の磁場と地球近傍の太陽風速度との関係を確立した。^{[ 15 ]}

惑星間監視プラットフォームシリーズのエクスプローラー33の先駆けであるエクスプローラー18（IMP-A）は、集積回路を搭載して飛行した最初の宇宙船でした。^{[ 16 ]} AIMP-1は、 MOSFET（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、またはMOSトランジスタ）を使用した最初の宇宙船となり、最先端技術を再び前進させました。MOSFETは、1964年にNASAによってIMPプログラムに採用されました。 ^{[ 17 ]} MOSFETの使用は、宇宙船の電子機器設計における大きな進歩でした。MOSFETブロックは、ゼネラルマイクロエレクトロニクスによって製造されました。ゼネラルマイクロエレクトロニクスは、1964年にMOS技術を商用化した直後に、NASAを最初のMOS契約相手としました。^{[ 16 ]}

MOSFETは1960年に初めて実証され、1963年に一般に公開されました。金属酸化物半導体技術は半導体デバイスの製造を簡素化し、集積回路チップ上のトランジスタ数を増やすことを可能にしました。 ^{[ 10 ]}これにより、当時宇宙船設計者が直面していた、通信やその他の機能のためのより高度な機内電子機器の必要性という、増大する問題が解決されました。ゴダード宇宙飛行センターは、ブロック回路にMOSFETを使用し、MOSFETブロックと抵抗器がAIMP-Dの電子機器の93%を占めました。MOS技術により、トランジスタと通信チャネルの総数が大幅に増加し、最初の3機のIMP宇宙船の1,200個のトランジスタと175個のチャネルから、AIMP-Dの2,000個のトランジスタと256個のチャネルにまで増加しました。 MOS技術は、宇宙船に必要な電気部品の数を大幅に削減し、IMP-Aの3,000個の非抵抗部品からAIMP-1の1,000個の非抵抗部品にまで減らした。衛星の電気的複雑さはIMP-Aの2倍であったにもかかわらずである。 ^{[ 16 ] [ 18 ]} IMP-AからIMP-Cまでは集積回路が一部使用されていたが、エンコーダは依然として主に個別トランジスタ（パッケージごとに1個）を使用していた。AIMP-1の設計では、4,200個の半導体を700個のパッケージに収め、使用する個々の部品の数と占有スペースを削減した。部品はコードウッドモジュールにまとめられた。^{[ 10 ]}

AIMP-1 (IMP-D) は、前身機のデジタルデータプロセッサ (DDP) を改良し、衛星のバッテリーと太陽電池パネルへの負荷を軽減するためにさまざまな省電力モードで動作できる光学的側面コンピュータを備えていました。^{[ 19 ]}以前の IMP 宇宙船と同様に、実験ではデータがアキュムレータに保存され、繰り返しサイクルで読み出されてパルス周波数変調(PFM) 信号にエンコードされ、地上局に送信されました。このサイクルは、特定の実験のためにアナログ送信とインターリーブされました。^{[ 20 ]}

• エクスプローラー35（AIMP-2）
• 1966年の宇宙飛行
• エクスプローラー18
• エクスプローラー21
• エクスプローラー28
• エクスプローラープログラム

• AIMP-D Technical Summary Description
• Second Interim Flight Report - AIMP-1 - Explorer XXXIII
• Observations of the Earth's magnetic tail and neutral sheet at 510,000 km by Explorer 33 - 1966
• Mapping of the Earth's bow shock and magnetic tail by Explorer 33
• Energetic particles in the outer magnetosphere - Explorer 33