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 エクスプローラー41号衛星 | |||||||||||||||||||||||||||
| 名前 | IMP-G IMP-5 惑星間監視プラットフォーム-5 | ||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | 1969-053A | ||||||||||||||||||||||||||
| SATCAT番号 | 03990 | ||||||||||||||||||||||||||
| ミッション期間 | 3.5年（達成） | ||||||||||||||||||||||||||
| 宇宙船の特性 | |||||||||||||||||||||||||||
| 宇宙船 | エクスプローラーXLI | ||||||||||||||||||||||||||
| 宇宙船の種類 | 惑星間監視プラットフォーム | ||||||||||||||||||||||||||
| バス | 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 | 175 kg (386 ポンド) | ||||||||||||||||||||||||||
| ミッション開始 | |||||||||||||||||||||||||||
| 発売日 | 1969 年 6 月 21 日、日本時間08:47:58 [1] | ||||||||||||||||||||||||||
| ロケット | トールデルタE1（トール482 / デルタ069） | ||||||||||||||||||||||||||
| 発射場 | ヴァンデンバーグ、SLC-2W | ||||||||||||||||||||||||||
| 請負業者 | ダグラス・エアクラフト・カンパニー | ||||||||||||||||||||||||||
| 入隊 | 1969年6月21日 | ||||||||||||||||||||||||||
| ミッション終了 | |||||||||||||||||||||||||||
| 最後の連絡 | 1972年12月23日 | ||||||||||||||||||||||||||
| 減衰日 | 1972年12月23日 | ||||||||||||||||||||||||||
| 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 | 3,920 km (2,440 マイル) | ||||||||||||||||||||||||||
| 遠地点高度 | 172,912 km (107,443 マイル) | ||||||||||||||||||||||||||
| 傾斜 | 85.10° | ||||||||||||||||||||||||||
| 期間 | 4840.90分 | ||||||||||||||||||||||||||
| 楽器 | |||||||||||||||||||||||||||
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エクスプローラー41号は、 IMP-GやIMP-5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41号は、1969年6月21日にカリフォルニア州ヴァンデンバーグ空軍基地から、ソーデルタE1ロケットで打ち上げられた。エクスプローラー41号は、惑星間監視プラットフォームシリーズ全体では7番目の衛星であったが、以前の2回の飛行で「AIMP」（「アンカー型IMP」）という名称が使用されていたため、打ち上げ後に「IMP-5」という名称が与えられた。[3]その前の2回目の飛行は、 1967年7月に打ち上げられたエクスプローラー35号（[A]IMP-E / AIMP-2）でした。厳密なIMPシリーズの打ち上げでは、その前身は1967年5月に打ち上げられたエクスプローラー34号で、エクスプローラー41号と似た設計でした。次のIMP衛星の打ち上げは、1971年の エクスプローラー43号（IMP-I / IMP-6）でした。
宇宙船とミッション
エクスプローラー41号（IMP-G）は、高傾斜の高楕円軌道に配置されたスピン安定化衛星であり、地球近傍空間の高エネルギー粒子、磁場、プラズマを測定するために使用されました。遠点線と衛星スピンベクトルは、黄道面に対してそれぞれ平行および垂直から数度以内でした。遠地点の初期現地時間は、約13:00でした。衛星の初期スピン速度は27.5 rpmでした。基本的なテレメトリシーケンスは20.48秒でした。データ伝送は、データ取得が磁気圏尾部中性面付近に限定されていた1971年11月15日から1972年2月1日までの期間を除き、宇宙船の寿命中ほぼ100％でした。[4]
実験
チャネルトロン電子検出器
この実験の計測機器は、平行板電界分析装置と2つの漏斗型チャネルマルチプライヤで構成されていました。平行板分析装置は識別装置として使用されました。チャネルマルチプライヤの1つは2.5〜7.5keVのエネルギーの電子に反応し、もう1つは7.5〜12.5keVのエネルギーの電子に反応しました。チャネルマルチプライヤの受容コーンは、宇宙船の回転軸から60°ずれた対称軸を持つ約30°の全角を持っていました。バックグラウンドカウント率が高いため、低品質のデータしか得られませんでした。[5]
宇宙線異方性
この実験は、太陽粒子の異方性と時間による変化を研究するために設計された。3 つの一列に並んだ検出器 (A - 固体、B - プラスチック シンチレータ、C -ヨウ化セシウム(CsI) シンチレータ) とプラスチック シンチレータ反同時シールド (D) で構成される望遠鏡を使用して、0.8 ～ 7.0 MeV (A ではカウントされるが B ではカウントされない) および 35 ～ 110 MeV (B (dE/dx) と C (total E) では同時カウントされるが D ではカウントされない) の陽子を測定した。パルス高分析により、これら 2 つのエネルギー間隔のそれぞれで 6 点のスペクトルが得られた。7 ～ 55 MeV (A と B でカウントされる) の陽子もスペクトル情報なしで記録された。さらに、比例計数管により、2 keV を超えるエネルギーのX 線と 70 keV を超える電子の方向測定が行われた。各粒子計数モードでのカウントは、黄道面の8つの八分円のそれぞれで取得されました。X線カウントは太陽八分円で取得されました。カウント率とスペクトルデータの完全なセットは、81.9秒ごとに取得されました。[6]
宇宙線エネルギーとエネルギー損失
この実験では、薄い CsI シンチレータと厚い CsI シンチレータ（各 1 台）と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 望遠鏡を使用しました。望遠鏡の軸は宇宙船の回転軸と平行でした。薄い CsI シンチレータを透過して厚い CsI シンチレータ内で停止する粒子の数は、2.73 分ごとに 4.48 秒間隔で 2 回蓄積されました。さまざまな種（2.7 ～ 21.5 MeV の電子、電荷 = 1 または 2 の原子核、原子質量 = 1、2、3、または 4、および 18.7 ～ 81.6 MeV/核子のエネルギー）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、2.73 分ごとに 16 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 1024 チャネルのパルス高さ分析によって決定されました。さらに、薄いシンチレータ内で停止する0.3～0.9MeVの電子のカウントも2.73分ごとに1回取得されました。実験はうまく機能しました。[7]
宇宙線陽子（R vs DE/DX）
この実験は、固体とチェレンコフカウンターを組み合わせた宇宙線望遠鏡を使用して、太陽核と銀河核 (Z<14) の寄与を個別に測定するように設計されました。検出器は、陽子のエネルギー損失対距離または総エネルギー測定(0.8 から 119 MeV の間の差分測定と 119 MeV から 1 GeV の間の積分測定) 用に設計されました。He およびより高い Z 核の同様の差分エネルギー測定は、3 MeV/核子から 1 GeV/核子の間で行われました。検出器は、衛星の回転軸に対して垂直に配置されました。検出器のアキュムレータは、20.48 秒ごとに 4 回テレメトリされました。各蓄積は 4.8 秒でした (宇宙船の初期回転周期は約 2.2 秒でした)。 3台の256チャンネルパルス波高分析器からの出力は5.12秒ごとに得られ、検出器アキュムレータとともに遠隔測定された。望遠鏡のD3要素は1969年9月29日にノイズが発生し、その状態は1970年1月5日に宇宙船が最初の影から出るまで続いた。それ以外は、宇宙船が1972年12月23日に軌道から外れるまで実験は正常に実行された。[8]
静電分析装置
静電分析装置と宇宙船の回転軸に垂直な E-cross-B 速度セレクターを使用して、太陽風中の陽子とアルファ粒子のスペクトルを別々に決定しました。各種について、電荷あたりのエネルギー範囲 310 ～ 5100 eV で、エネルギーが対数的に等間隔に配置された 14 点で測定が行われました。個々の宇宙船の回転中に、特定の種とエネルギーについて、16 個の 22.5 度セクターのそれぞれでカウントが取得されました。これらのカウントの合計、これらのカウントの二乗の合計、および最大カウントのセクター番号が地球にテレメータ送信されました。陽子とアルファ粒子のスペクトルを 61.44 秒間連続して決定した後、1408 eV の陽子の連続した 15 回の読み取りが行われました。同じ種の 2 つのスペクトルは 3.07 分の間隔で分離されていました。この機器は断続的に動作しました。[9]
イオンチャンバー
この実験は、地球の外部磁気圏内および外部磁気圏外にある高エネルギー荷電粒子集団と、これらの集団に影響を与える動的プロセスを測定するために設計された。計測機器は、直径 10 cm (3.9 インチ) のネーハー型積分電離箱と 3 対のガイガー・ミュラー管(GM) で構成されていた。電離箱は、700 keV を超える電子、12 MeV を超える陽子、および 20 keV を超える X 線に全方向に反応した。各 GM 管対は、一方が宇宙船の回転軸に垂直で、もう一方が平行であった。1 対を除くすべての管に 70° 全幅の受容コーンがあった。1 対の GM 管は、80 keV を超える電子と 1.5 MeV を超える陽子に反応した。2 対目の GM 管は、金箔から散乱された 45 keV を超える電子に反応した。 3番目の管はスピン軸に垂直で、120 keV以上の電子、2.3 MeV以上の陽子、3～20 keVのX線に反応した（効率0.1%）。3番目のGM管セットのもう1つの管は、18 keV以上の電子と250 keV以上の陽子に反応した。電離箱からのパルスと各GM管からのカウントは9.92秒間蓄積され、40.96秒ごとに4回読み出された。実験は打ち上げから宇宙船が1972年12月23日に軌道から外れるまで正常に実行されたが、ミッション中は電離箱が断続的に動作していた。[10]
低エネルギー陽子およびアルファ検出器
この実験では、1 つの薄い表面バリア型固体検出器と 2 つの厚い表面バリア型固体検出器、および反同時プラスチック シンチレータ カウンタを備えた dE/dx 対 E 望遠鏡を使用しました。2 つの厚い検出器は 1 つの検出器として一緒に機能しました。望遠鏡の軸は、宇宙船の回転軸に垂直でした。薄い検出器を透過して厚い検出器で停止する粒子の数は、2 つの計数モード (計数モードは、薄い dE/dx 検出器に蓄積されるエネルギーに対して定義されます) ごとに 2.73 分ごとに 1 回、4.48 秒間隔で蓄積されました。このモードの区別により、陽子とアルファ粒子の良好な分離が達成されました。 4.2～19.1 MeV/核子のエネルギーを持つ陽子とアルファ粒子の各カウント率への相対的寄与とエネルギースペクトル情報は、2つの閾値モードのそれぞれについて、固体検出器の出力に対して2.73分ごとに4回同時に実行された1024チャンネルのパルス高分析によって決定されました。薄い検出器で停止する陽子（およびそれを透過する粒子）は、出力信号を8レベルのエネルギー閾値弁別器に通すことによって測定されました。対応する8つの陽子エネルギーは、0.6～約4 MeVでした。いずれか1つのレベルのデータは、2.73分ごとに1回送信されました。宇宙船の回転軸に沿って観測する2つの固体検出器もあり、これらはカバーフォイルの厚さの違いを除いて同一でした。両方の検出器は、80～200 keVの範囲の電子に反応しました。 1台は83keVから2MeVの陽子に反応し、もう1台は200keVから2MeVの陽子に反応した。スペクトル情報は、各検出器からの出力信号を8段階のエネルギー閾値判別にかけることで収集された。8段階のそれぞれのデータと2台の検出器のそれぞれのデータは、5.46分ごとに送信された。1970年3月の望遠鏡データにノイズが多かった2週間を除いて、すべての検出器は正常に機能した。[11]
低エネルギー陽子および電子微分エネルギー分析装置 (LEPEDEA)
この実験は、アイオワ大学のエクスプローラー34号の実験に似ており、磁気圏内と惑星間領域における低エネルギーの電子と陽子の強度を別々に測定するように設計された。検出器システムは、円筒形の静電分析装置（LEPEDEA検出器）とベンディックス社の連続チャネル増倍管（チャネルトロン）アレイ、および外部磁気圏内のE>40 keVの電子の強度を調査するように設計されたアントン213ガイガー・ミュラー管で構成されていた。静電分析装置は、 25 eVから47 keVおよび33 eVから57 keVのエネルギー範囲にわたって、15の連続したエネルギー間隔内で陽子と電子の強度の角度分布と微分エネルギースペクトルを別々に測定することができた。分析装置の蓄積装置は、20.48秒ごとに4回読み出された。各蓄積時間は約 480 ミリ秒でした (宇宙船の回転周期は当初 2.2 秒でした)。宇宙船の回転軸に垂直な平面の 4 方向のスペクトルの完全なスキャンには 307.2 秒かかりました。各エネルギー間隔ごとに、角度分布の約 60° の 4 つのスワスに対する検出器の応答が遠隔測定されました。1972 年 12 月 23 日に宇宙船が軌道から外れるまで、機器は正常に動作しました。[12]
低エネルギー陽子・電子微分エネルギー分析装置（LEPEDEA 2）
この実験は、改良型低エネルギー陽子・電子差分エネルギー分析装置 (LEPEDEA 検出器) を使用して、太陽風、磁気圏シース内、および地磁気尾部内の陽イオン強度を観測するように設計されました。湾曲したプレート静電分析装置と連続チャネル乗算器 (「チャネルトロン」) で構成されるこの検出器は、90 eV から 12 keV のエネルギー範囲にわたる低エネルギー陽イオンの差分エネルギー スペクトルと角度分布を測定するように設計されました。この検出器はアナログ デバイスであるため、飛行中は継続的に読み取られました。エネルギー測定値は、提案された範囲の 32 の個別のエネルギー間隔内で、および各エネルギー間隔で宇宙船の回転軸に垂直な 16 の太陽基準方位角方向で取得されました。実験は、実験電源が故障するまで、打ち上げから約 2 か月半の間正常に実行されました。 [13]
低エネルギー固体望遠鏡
この実験では、受容円錐半角が 20° の 4 要素固体望遠鏡が宇宙船の回転軸に垂直に設置されました。2.73 分間隔ごとに、16 の異なる計数モードのそれぞれで 9.82 秒の蓄積が得られました。これらのモードには、0.5 ～ 20 MeV をカバーする 10 のエネルギー間隔の陽子、4 ～ 70 MeV をカバーする 6 つの間隔のアルファ粒子、およびそれぞれ 0.3 ～ 3、5 ～ 20、5.5 ～ 25、11 ～ 72 MeV の間隔の電子、重陽子、三重陽子、ヘリウム 3 の原子核が含まれていました。機内での較正チェックは 6 時間ごとに実行されました。実験は1970年1月30日まで正常に実行されたが、ゴダード宇宙飛行センター（GSFC）の電源障害により、収集された有用なデータは0.5〜5MeVの陽子、4〜18MeVのアルファ粒子、0.3〜3MeVの電子に制限された。1972年12月23日に宇宙船が軌道から外れるまで、実験のさらなる劣化は発生しなかった。この機器は、ベル研究所のグループがエクスプローラー34号に搭載したものと基本的に同じであった。[14]
太陽陽子モニタリング実験
太陽陽子モニタリング実験では、それぞれ 1 つ以上の固体センサーを使用する 4 つの独立した検出器を使用しました。3 つの検出器は、核子あたりのエネルギー値が 10、30、60 MeV を超える陽子とアルファ粒子の全方向フラックスを測定しました。アルファ粒子の合計カウント率への寄与は、一般的に 10% 未満でした。これらの検出器は、それぞれ約 0.7、2.0、8.0 MeV を超える電子にも感度がありました。10 MeV チャネルは 163.8 秒ごとに 19.2 秒間隔で 2 回サンプリングされ、30 MeV および 60 MeV チャネルは 163.8 秒ごとに 19.2 秒間隔で 1 回サンプリングされました。結果として得られた 1 時間平均フラックスは、Solar-Geophysical Data (米国海洋大気庁(NOAA)、コロラド州ボルダー) に迅速に公開されています。 4番目の検出器は、宇宙船の回転軸に対して垂直な60°の全視野角を持っていた。2つの識別レベルのそれぞれが、163.8秒ごとに2つの19.2秒間隔でサンプリングされた。1～10MeV/核子の陽子とアルファ粒子のフラックスが、それぞれ下位識別状態と上位識別状態で測定された。すべての検出器は、打ち上げから宇宙船が軌道から外れるまで（1969年6月21日から1972年12月23日まで）正常に機能した。[15]
三軸フラックスゲート磁力計
ブームに取り付けられた三軸フラックスゲート磁力計は、惑星間媒体、磁気圏、地磁気尾部の磁場を測定した。磁力計のダイナミックレンジはプラスマイナス40nTと±200nTで、感度はそれぞれ±0.2nTと±1.0nTであった。機内での自動レンジ選択も含まれていた。磁場変動のエネルギースペクトルの測定は、機内デジタルプロセッサで自己相関関数を計算することで行われた。実験は打ち上げから宇宙船が軌道から外れるまで（1969年6月21日から1972年12月23日まで）正常に機能した。[16]
1972年8月の太陽嵐
この衛星は、1972年8月初旬に宇宙時代における最も強力な太陽陽子現象の一つに関する重要なデータを記録した。[17]
ミッション終了
エクスプローラー41号は打ち上げから1972年12月23日に軌道から外れるまで非常に順調に機能した。[2] [18]
参照
参考文献
- ^ マクドウェル、ジョナサン（2021年7月21日）。「打ち上げログ」ジョナサンの宇宙レポート。 2021年11月13日閲覧。
- ^ ab 「軌道：エクスプローラー41（IMP-G）1969-053A」NASA。2021年10月28日。 2021年11月13日閲覧。
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- ^ Joseph H. King (1971年12月). IMPシリーズレポート/参考文献（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。
- ^ 「ディスプレイ：エクスプローラー41（IMP-G）1969-053A」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：チャネルトロン電子検出器」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：宇宙線異方性」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：宇宙線エネルギーとエネルギー損失」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：宇宙線陽子（R vs DE/DX）」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：静電分析装置」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：低エネルギー陽子およびアルファ検出器」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：低エネルギー陽子および電子微分エネルギー分析装置（LEPEDEA）」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：低エネルギー陽子および電子微分エネルギー分析装置（LEPEDEA 2）」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：低エネルギー固体望遠鏡」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：太陽陽子モニタリング実験」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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：三軸フラックスゲート磁力計」NASA。2021年10月28日。 2021年11月14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。
- ^ Knipp, Delores J.; BJ Fraser; MA Shea; DF Smart (2018). 「1972年8月4日の超高速コロナ質量放出物のあまり知られていない影響について：事実、解説、行動への呼びかけ」。宇宙天気。16 ( 11 ): 1635–1643。Bibcode :2018SpWea..16.1635K。doi : 10.1029/2018SW002024。
- ^ IMP. Encyclopedia Astronautica. 2011年。2002年2月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年6月17日閲覧。