エクスプローラー1

エクスプローラー1

エクスプローラー1号の軌道配置。ロケットの第4段が取り付けられている。
名前	エクスプローラー I 1958 アルファ 1
ミッションタイプ	地球科学
オペレーター	JPL / ABMA
ハーバード指定	1958 アルファ 1
コスパーID	1958-001A
SATCAT番号	00004
ミッション期間	120日（計画） 111日（達成）
宇宙船の特性
宇宙船	エクスプローラーI
宇宙船の種類	科学探検家
バス	エクスプローラー1
メーカー	ジェット推進研究所
打ち上げ質量	13.97 kg (30.8 ポンド)
寸法	長さ203cm（80インチ）、 直径15.2cm（6.0インチ）
力	60ワット
ミッション開始
発売日	1958年2月1日 03:47:56 GMT
ロケット	ジュノーI（RS-29）
発射場	大西洋ミサイル実験場、LC-26A
請負業者	陸軍弾道ミサイル局
入隊	1958年2月1日
ミッション終了
最後の連絡	1958年5月23日
減衰日	1970年3月31日
軌道パラメータ
参照システム	地球中心軌道[1]
政権	中軌道
近地点高度	358 km (222 マイル)
遠地点高度	2,550 km (1,580 マイル)
傾斜	33.24°
期間	114.80分
革命No.	58402
楽器
宇宙線検出器 微小隕石検出器 抵抗温度計 衛星抵抗 大気密度
エクスプローラープログラム

エクスプローラー 1 号は、1958 年に米国が打ち上げた最初の衛星であり、国際地球観測年(IGY) への米国の参加の一環でした。このミッションは、前年にソ連が打ち上げた最初の 2 つの衛星、スプートニク 1 号とスプートニク 2 号に続くものでした。これにより、冷戦中に両国の 間で宇宙開発競争が始まりました。

エクスプローラー1号は、1958年2月1日3時47分56秒（グリニッジ標準時）（1958年1月31日22時47分56秒（東部標準時））にフロリダ州ケープカナベラル大西洋ミサイル実験場（AMR）のミサイル試験センターで、ジュノーI号の1号ロケットLC-26Aに搭載されて打ち上げられた。これはヴァン・アレン放射線帯を検出した最初の宇宙船であり、^[2]約4か月後にバッテリーが切れるまでデータを送信し続けた。1970年まで軌道上に留まった。

エクスプローラー1号には衛星カタログ番号00004とハーバード指定1958アルファ1 ^[3]が与えられ、これが現代の国際指定子の前身となった。

米国の地球衛星計画は、1954年に米国陸軍と米国海軍の共同提案として始まり、国際地球観測年の間に科学衛星を軌道に乗せるオービター計画と呼ばれた。軍用レッドストーンミサイルを使用するこの提案は、1955年にアイゼンハワー政権によって却下され、より民生用と宣伝されたブースターを使用する海軍のヴァンガード計画が採用された。 ^{[4] [5]} 1957年10月4日のソ連の衛星スプートニク1号の打ち上げ後、当初のオービター計画はソ連に追いつくためにエクスプローラー計画として復活した。^[6]

エクスプローラー1号はジェット推進研究所(JPL)によって設計・製造され、一方、陸軍弾道ミサイル局(ABMA) はジュピターCロケットを改造して衛星搭載用にした。このロケットはジュノーIとして知られるようになった。打ち上げに使用されたジュピターCの設計は、ジュピター中距離弾道ミサイル(IRBM) のノーズコーン再突入試験で既に飛行試験されており、ジュノーIに改造された。ABMAとJPLは緊密に協力し、ジュピターCの改造とエクスプローラー1号の製造を84日間で完了した。しかし、作業が完了する前に、ソ連は1957年11月3日に2番目の衛星スプートニク2号を打ち上げた。米海軍は米国初の衛星を軌道に乗せようとしたが、 1957年12月6日のヴァンガードTV-3号の打ち上げで失敗した。 ^[7]

エクスプローラー1号は、ウィリアム・ヘイワード・ピカリング博士の指揮の下、カリフォルニア工科大学のJPLで設計・製造された。これはミッションペイロードを搭載した2番目の衛星であった（最初の衛星はスプートニク2号）。

衛星の総質量は 13.97 kg (30.8 ポンド) で、そのうち 8.3 kg (18 ポンド) が計器類でした。比較すると、ソ連の最初の衛星スプートニク 1 号の質量は 83.6 kg (184 ポンド) でした。衛星の前端にある計器類セクションと、縮小された空の第 4 段ロケット ケースは、単一のユニットとして軌道を周回し、その長軸の周りを毎分 750 回転で回転しました。

科学機器からのデータは2つのアンテナで地上に送信された。60ミリワットの送信機は、108.03MHzで動作する衛星本体内の2つのグラスファイバースロットアンテナで構成されるダイポールアンテナに電力を供給し、ターンスタイルアンテナを形成する4つのフレキシブルホイップには、108.00MHzで動作する10ミリワットの送信機が電力を供給した。^{[8] [9]}

利用できるスペースが限られており、軽量であることが求められていたため、ペイロードの計器は、電子機器にゲルマニウムとシリコンのトランジスタを使用し、シンプルさと高い信頼性を念頭に置いて設計・製造された。 ^[10]エクスプローラー1号では合計20個のトランジスタが使用され、陸軍の微小隕石増幅器にも追加のトランジスタが使用された。電力は、ペイロード重量の約40%を占める 水銀化学電池によって供給された。

計器部の外装は、サンドブラスト加工されたステンレス鋼で、白い縞模様が入っています。他のいくつかの配色もテストされ、白と緑の縞模様が交互になっているものや、青と銅の縞模様が交互になっているものなど、さまざまな構成を示すバックアップ記事、模型、写真が生まれました。最終的な配色は、発射時間、軌道、軌道、傾斜に基づいて、影と日光の間隔を研究して決定されました。

エクスプローラー 1 号の搭載物は、テープ データ レコーダーのないアイオワ宇宙線計測装置で構成されていましたが、宇宙船に搭載されるまでに修正されませんでした。そのため、地上で受信されたリアルタイム データは非常にまばらで不可解なものとなり、通常のカウント レートが表示され、カウントがまったく表示されませんでした。その後のエクスプローラー 3 号ミッションでは、搭載物にテープ データ レコーダーが組み込まれ、以前のエクスプローラー 1 号のデータを確認するための追加データが提供されました。

エクスプローラー1号の科学機器は、アイオワ大学のジェームズ・ヴァン・アレン博士の指導の下で設計・構築され、以下のものが含まれていました。^[8]

• アントン314全方向性ガイガー・ミュラー管は、アイオワ大学宇宙線研究所のジョージ・H・ルートヴィヒ博士が宇宙線を検出するために設計した。E>30 MeVの陽子とE>3 MeVの電子を検出できた。ほとんどの時間、この装置は飽和状態だった。^[11]

• 温度センサー 5 個 (内部に 1 個、外部に 3 個、ノーズコーンに 1 個)。

• 微小隕石（宇宙塵）の衝突を検知するための音響検出器（水晶トランスデューサーと固体増幅器）。微小隕石が宇宙船の表面に衝突すると、各衝突が質量と速度の関数となるように反応する。有効面積は0.075 m ²で、平均閾値感度は2.5 × 10 ⁻³ g cm/sであった。^{[12] [13]}

• ワイヤーグリッド検出器。これも微小隕石の衝突を検知する。グラスファイバー製の支持リングに取り付けられた12枚の平行接続カードで構成されていた。各カードには、直径17μm （エナメル絶縁体を含めると21μm）のエナメル加工されたニッケル合金ワイヤーが2層巻かれており、合計1×1cm（0.39×0.39インチ）の面積が完全に覆われていた。約10μmの微小隕石が衝突すると、ワイヤーが破断し、電気接続が破壊され、イベントが記録される。^{[12] [13]}

1958年1月28日のジェット気流による遅延の後、1958年2月1日3時47分56秒（グリニッジ標準時） ^[14]にジュノーIロケットが打ち上げられ、エクスプローラー1号は近地点高度358km（222マイル）、遠地点高度2,550km（1,580マイル）、周期114.80分、傾斜角33.24度の軌道に乗せられた。^{[1] [15]} ゴールドストーン追跡局は、軌道が予想よりも大きかったため、予定通り90分経過しても打ち上げが成功したかどうかを報告できなかった。^{[14]エクスプローラー1号が実際に軌道に乗っていることが確認された後、グリニッジ標準時午前6時30分頃、}ワシントンDCの米国科学アカデミーの大ホールで記者会見が開催され、世界に発表された。^[16]

軌道が崩壊する前の衛星の当初の予想寿命は3年でした。^[14] 水銀電池は高出力送信機に31日間、低出力送信機に105日間電力を供給しました。エクスプローラー1号は1958年5月23日に電池切れでデータの送信を停止しましたが、 ^[17] 12年以上軌道上に留まりました。^[18] 58,400回以上の軌道を周回した後、1970年3月31日に 太平洋上で大気圏に再突入しました。

エクスプローラー1号は打ち上げ後に回転軸を変更した。宇宙船の細長い本体は、長軸（慣性が最も小さい軸）を中心に回転するように設計されていたが、回転せず、柔軟な構造要素からのエネルギー散逸により歳差運動を始めた。後に、一般的な根拠から、本体は固定角運動量（これが最大慣性軸）に対して運動回転エネルギーを最小化する回転状態になることが理解された。これが、運動量保存エネルギー散逸に対処するために、約200年ぶりにオイラーの剛体力学理論をさらに発展させるきっかけとなった。^{[19] [20]}

計測機器は、予測される宇宙線カウント（1秒あたり約30カウント）を報告することもあったが、1秒あたり0カウントを示すこともあった。アイオワ大学（ジェームズ・ヴァン・アレン教授）は、1秒あたり0カウントの報告はすべて南米上空の高度2,000 km（1,200マイル）以上からのものであり、500 km（310マイル）の通過では予測されるレベルの宇宙線を示すことを観察した。その後、エクスプローラー3号の後、元のガイガーカウンターは、地球の磁場によって宇宙空間に閉じ込められた荷電粒子のベルトから来る強力な放射線に圧倒された（「飽和」した）と結論付けられた。この荷電粒子のベルトは現在、ヴァン・アレン放射線帯として知られている。この発見は、国際地球観測年の傑出した発見の1つと見なされた。

音響微小隕石検出器は、78,750秒間に145回の宇宙塵の衝突を検出しました。これは、12日間の平均衝突率が1平方メートルあたり毎秒8.0-3回の^衝突、または1平方メートルあたり毎時29回の衝突に相当します。^[21]

エクスプローラー1号は、長期にわたるエクスプローラー計画の最初のものでした。エクスプローラーシリーズの後継衛星4機は、1958年にジュノーIロケットで打ち上げられましたが、このうちエクスプローラー3号と4号は成功しましたが、エクスプローラー2号と5号は軌道に到達できませんでした。ジュノーI号ブースターの最後の飛行である衛星ビーコン1号も失敗しました。^{[22]ジュノーI号は1959年に}ジュノーIIロケット に置き換えられました。

最初のミッションの続編であるエクスプローラー1プライム2号機は、2011年10月下旬にデルタIIロケットで打ち上げられ、無事に打ち上げられた。プライムは現代の衛星製造技術を使用して製造された。軌道上の衛星はバックアップであり、2011年3月4日に打ち上げられた最初のエクスプローラー1プライムは、ロケットの故障により軌道に到達できなかった。^[23]

エクスプローラー1号と全く同じ構造の飛行バックアップがワシントンDCにあるスミソニアン協会の国立航空宇宙博物館のマイルストーンズ・オブ・フライト・ギャラリーに展示されている。LC -26Aは1963年に退役し、1964年に博物館として利用するために空軍宇宙ミサイル博物館に指定された。^[24]ここでも実物大のエクスプローラー1号が展示されているが、こちらはモックアップである。^[25]

• 
  エクスプローラー1の統計と軌道図
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  レッドストーン工廠でエクスプローラー 1 モデルを所有する関係者、ジョン・メダリス少将(左から 3 人目)、ヴァルター・ホイッサーマン、ヴェルナー・フォン・ブラウン、エルンスト・シュトゥーリンガーを含む
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  ウィリアム・ヘイワード・ピカリング、ジェームズ・ヴァン・アレン、ヴェルナー・フォン・ブラウンの3人は、衛星が軌道上にあることを確認した後、ワシントンDCで混雑した記者会見でエクスプローラー1号の実物大模型を披露した。
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  エクスプローラー1号がスピンテスト施設に
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  LC-26Aのガントリーに搭載されたエクスプローラー1号とジュノー1号のブースター
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  ジュノー1号ブースターに搭載されたエクスプローラー1号のクローズアップ
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  1958年2月1日のエクスプローラー1号の打ち上げ^[26]
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  ジェット推進研究所近くの野外での予備的な衛星追跡テスト^[27]
• 
  軌道計算はこの女性グループによって手作業で行われました。

• 人工衛星と宇宙探査機のタイムライン
• エクスプローラープログラム

ダグ・ウェスト (2017)。ヴェルナー・フォン・ブラウン博士: 短い伝記。米国ISBN 978-1-9779279-1-0。{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク)

ウィキメディア・コモンズには、エクスプローラー1に関連するメディアがあります。

• NASAのエクスプローラー1号とその他の初期の衛星の画像と動画は、2021年11月14日にWayback Machineにアーカイブされています。
• データシート、スミソニアン協会国立航空宇宙博物館宇宙航行学部
• エクスプローラー I コレクション、アラバマ大学ハンツビル校アーカイブおよび特別コレクション
• 映画クリップ「宇宙の陸軍探検隊（1958年）」はインターネットアーカイブで視聴できます。
• 短編映画「Big Picture: Army Satellites」は、インターネット アーカイブで無料で視聴およびダウンロードできます。
• X-minus 80 Days - JPL-陸軍弾道ミサイル局のYouTube 動画
• エクスプローラー1号の回転異常の詳細な評価に関する講義