長時間露光施設

長時間露光施設
	LDEF は展開直前に、スペースシャトルチャレンジャー号のRMSアームに乗ってバハカリフォルニア上空を飛行します。
ミッションタイプ	材料研究
オペレーター	米航空宇宙局（NASA）
コスパーID	1984-034B
SATCAT番号	14898
Webサイト	crgis.ndc.nasa.gov/history/Long_Duration_Exposure_Facility_(LDEF)
ミッション期間	2076日
移動距離	1,374,052,506 km (853,796,644 マイル)
軌道完了	32,422
宇宙船の特性
メーカー	ラングレー
打ち上げ質量	9,724 kg (21,438 ポンド)
乾燥質量	3,629 kg (8,001 ポンド)
ミッション開始
発売日	1984年4月6日 13:58:00 UTC
ロケット	スペースシャトルチャレンジャー; STS-41-C
発射場	ケネディ LC-39A
ミッション終了
回収者	スペースシャトルコロンビア; STS-32
回復日	1990年1月12日 15:16 UTC
着陸日	1990 年 1 月 20 日、09:35:37 UTC
着陸地点	エドワーズ滑走路22
軌道パラメータ
参照システム	地球中心
政権	ローアース
偏心	7.29E-4
近地点高度	473.0 km (293.9 マイル)
遠地点高度	483.0 km (300.1 マイル)
傾斜	28.5度
期間	94.2分

NASAの長期曝露施設（LDEF 、発音は「エルデフ」）は、宇宙環境とその宇宙システム、材料、運用、および特定の胞子の生存への影響に関する長期実験データを提供するために設計された円筒形の施設でした。^[2]^{[3] 1984年4月に}スペースシャトル チャレンジャーによって低地球軌道に配置されました。当初の計画では、LDEFは1985年3月に回収されることになっていましたが、一連の遅延の後、最終的には 1990年1月にコロンビア^{によって地球に返されました。 [3]}

LDEFは約5.7年間にわたり科学技術実験を成功裏に実施し、宇宙環境に関する広範かつ詳細なデータを収集しました。LDEFの宇宙滞在期間は69か月で、宇宙での長期的曝露が材料、部品、システムに及ぼす影響に関する科学的データが得られ、今日に至るまでNASAの宇宙船設計者に役立っています。^[4]

歴史

研究者たちは、計画中のスペースシャトルが宇宙にペイロードを運び、過酷な宇宙環境に長期間さらした後、別のミッションで分析のために回収するという可能性を特定した。LDEFのコンセプトは、1970年にNASAのラングレー研究センターが流星環境を研究するために提案した宇宙船、流星および曝露モジュール（MEM）から発展したものである。^{[2]このプロジェクトは1974年に承認され、LDEFはNASAの}ラングレー研究センターで建造された。^[4]

LDEFは再利用され、おそらく18ヶ月ごとに新しい実験とともに再配置されることが意図されていました。^[5]しかし、ミッション1の意図しない延長の後、構造自体は実験として扱われ、保管される前に徹底的に研究されました。

起動と展開

チャレンジャー号のSTS-41-Cの乗組員は 1984年4月7日にLDEFを高度257海里のほぼ円形の軌道に展開した。^[6]

デザインと構造

LDEFの構造形状は12面の角柱（シャトルの軌道船のペイロードベイに収まるように）で、すべてステンレス鋼でできていた。12の長い側面それぞれに5〜6個の実験装置があり、端にもいくつかあった。これは、一方の端が地球に面し、もう一方の端が地球から離れた状態で飛行するように設計されていた。^[7] LDEFの姿勢制御は、重力勾配安定化と慣性分散によって軌道上で3軸安定性を維持することで達成された。そのため、推進装置やその他の姿勢制御システムは必要なく、LDEFは加速力やジェット噴射による汚染物質の影響を受けない。^[4]また、展開後の初期振動を止めるための磁気/粘性ダンパーもあった。^[7]

これには2つのグラップル固定具があった。FRGFとアクティブ（リジダイズセンシング）グラップルは、電気システムを備えた19の実験を開始するための電子信号を送信するために使用されました。^[7]これにより、実験開始システム（EIS）^[8]^{: 1538}が起動し、20のアクティブな実験に24の開始信号が送信されました。展開中の宇宙飛行士に見える6つの開始表示がありました^[9]^{: 109}アクティブグラップル固定具の横に。^[9]^{: 111}

エンジニアたちは当初、最初のミッションは約 1 年間続き、同じフレームを複数の長期露出ミッションで使用することを想定していました。露出施設は実際には 5.7 年間の 1 回のミッションに使用されました。

実験

LDEF 施設は、宇宙ステーションフリーダム(最終的には国際宇宙ステーションとして建設された) やその他の宇宙船の開発に不可欠な情報、特にさまざまな宇宙建築材料の放射線、極端な温度変化、宇宙物質との衝突に対する反応などを集めるために設計されました。

いくつかの実験では、展開後にカバーが開き、約1年後に閉じるように設計されていました^[10]、例：宇宙環境影響（M0006）。^[11]

テレメトリーは行われなかったが、いくつかの実験では、リチウム二酸化硫黄電池で駆動する磁気テープレコーダーにデータを記録した。^[10] 例えば、1日に1回データを記録した先進的太陽光発電実験（S0014）^[12]、ドイツの太陽電池研究（S1002）^[12]^{: 91}、光ファイバーシステムに対する宇宙環境の影響（M004）^[11]^{: 182 。}

データを記録する必要があった7つのアクティブな実験のうち6つは、1つまたは2つの実験電源およびデータシステム（EPDS）モジュールを使用しました。^[8]^{: 1545}各EPDSには、処理および制御モジュール、磁気テープレコーダー、および2つのLiSO2バッテリーが含まれていました_。 [ ^8]^{: 15361}つの実験（S0069）では、EPDSの一部ではなく、4トラック磁気テープモジュールを使用しました。^[8]^{: 1540}

LDEFミッションでは、米国、カナダ、デンマーク、フランス、ドイツ、アイルランド、オランダ、スイス、英国の政府および大学の研究者が参加した57の科学技術実験が実施されました。 ^[4]^[3]また、天の川銀河の形成とより重い元素の進化の手がかりを見つけるために、星間ガスを捕獲することも計画されています。 ^[4]例としては、次のようなものへの曝露の影響の調査が挙げられます。

低重力下での物理学（結晶成長など）^[13]

搭載実験の少なくとも1つである熱制御表面実験（TCSE）では、RCA 1802マイクロプロセッサが使用されました。^[14]

実験結果

エグゾスタック

ドイツの実験EXOSTACKでは、塩の結晶に埋め込まれた枯草菌 胞子の30％が宇宙空間への約6年間の曝露を生き延びたのに対し、特に真空誘導による脱水中に細胞高分子の構造を安定させるブドウ糖の存在下では80％が生き延びた。^[15]^[16]

枯草菌の胞子は、太陽の紫外線から保護されていれば、特に粘土や隕石の粉末（人工隕石）に埋め込まれていれば、宇宙で最大6年間生存することができました。このデータは、隕石内の微生物が惑星間を移動する可能性、いわゆるリトパンスペルミア仮説を裏付ける可能性があります。^[16]

種子

学生向けに開発された宇宙曝露実験（SEEDS）では、LDEFで曝露された対照および実験用のトマト種子を栽培し、結果を比較して報告する機会が学生に与えられました。1,250万個の種子が飛行し、小学生から大学院生まで8,000の報告書がNASAに提出されました。ロサンゼルスタイムズは、宇宙曝露によるDNA変異により有毒な果実が生成される可能性があると誤報しました。この報道は誤りでしたが、実験への関心を高め、議論を巻き起こす役割を果たしました。^[17]宇宙種子は対照種子よりも早く発芽し、成長が早かったです。宇宙種子は地上種子よりも多孔質でした。^[18]

検索

LDEFの打ち上げ時には、回収は配備から11か月後の1985年3月19日に予定されていた。^{[4]スケジュールは遅れ、回収ミッションは最初は1986年に延期され、その後}チャレンジャー号の事故により無期限に延期された。5.7年後、その軌道は約175海里（324 km）に減衰し、1か月強で再突入時に燃え尽きる可能性が高かった。^[6]^[9]^{: 15}

最終的に、 1990年1月12日のSTS-32ミッションでコロンビアによって回収された。 ^[19]コロンビアは、スラスタ排気によるLDEFの汚染を最小限に抑える方法でLDEFに接近した。^[20] LDEFがまだRMSアームに取り付けられている間に、4.5時間に及ぶ大規模な調査が行われ、個々の実験トレイとより広い領域が撮影された。^[20]しかし、人間の快適性への懸念が重要なLDEFミッションの目標を上回ったため、シャトルの運用によって実験が汚染された。^[21]

コロンビア号は1990年1月20日にエドワーズ空軍基地に着陸した。 ^[4] LDEFがまだベイ内に留まったまま、コロンビア号は1月26日にシャトル輸送機でケネディ宇宙センターに運ばれた。輸送中はペイロードベイの汚染を防ぐために特別な対策が講じられた。^[4]

1月30日から31日にかけて、LDEFはケネディ宇宙センターの軌道船処理施設にあるコロンビア号のペイロードベイから取り出され、特別なペイロードキャニスターに収納され、運用チェックアウトビルに輸送された。1990年2月1日、LDEFはLDEF組立輸送システムで宇宙船組立・カプセル化施設2に輸送され、そこでLDEFプロジェクトチームが分解作業を主導した。^[20]

参照

参考文献

^ ab 「長期曝露施設（LDEF）」NASA。
^ ab 「The Long Duration Exposure Facility」NASAラングレー研究センター。2013年10月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年7月29日閲覧。
^ abc Allen, Carlton. 「Long Duration Exposure Facility (LDEF)」NASA . 2014年1月22日閲覧。
^ abcdefghi グリンター、ケイ (2010 年 1 月 8 日)。「LDEF が提供する解像度、より良いデータの取得」(PDF)。スペースポートニュース。 NASA。 p. ７．2014 年 1 月 22 日に取得。
^ LDEF イントロ
^ ab larc LDEF のアーカイブ
^ abc LDEF構造
^ abcd LDEF 電子システム: 成功、失敗、教訓、ミラー他 1991
^ abc Dursch, Harry W.; Spear, W. Steve; Miller, Emmett A.; Bohnhoff-Hlavacek, Gail L.; Edelman, Joel (1992年4月). LDEFで飛行したシステムハードウェアの分析。システム特別調査グループの結果。NASA Sti/Recon技術レポートN（レポート）。第92巻。p. 31677。Bibcode ： 1992STIN...9231677D 。 2022年11月11日閲覧。
^ ab LDEFトレイと実験
^ ab エレクトロニクスと光学
^ ab 先進太陽光発電実験 (S0014)
^ 低重力下での溶液からの結晶の成長 (A0139A)
^ Wilkes, DR (1999年1月). 「Thermal Control Surfaces Experiment (TCSE)」(PDF) . NASAオンラインアーカイブ. NASA . 2016年5月21日閲覧。
^ Paul Clancy (2005年6月23日). 「生命を探して、太陽系を探る」ケンブリッジ大学出版局。
^ ab Horneck, Gerda; David M. Klaus; Rocco L. Mancinelli (2010年3月). 「宇宙微生物学」. Microbiology and Molecular Biology Reviews . 74 (1): 121– 156. Bibcode :2010MMBR...74..121H. doi :10.1128/mmbr.00016-09. PMC 2832349. PMID 20197502 .
^ シンデラー、テリー（1992 年 4 月 17 日）。「キラー宇宙トマトの攻撃？そんなことはない！」ワシントン DC：NASA。
^ Hammond EC, Bridgers K, Berry FD (1996). 「LDEF で飛行したトマト種子の発芽、成長率、電子顕微鏡分析」. Radiat Meas . 26 (6): 851– 61. Bibcode :1996RadM...26..851H. doi :10.1016/S1350-4487(96)00093-5. hdl : 2060/19950017401 . PMID 11540518. S2CID 42665560.
^ 「LDEF アーカイブ」。ラングレー研究センター。2013年10月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年7月16日閲覧。
^ abc Kramer, Herbert J. 「LDEF (Long Duration Exposure Facility)」NASA地球観測ポータル2014年1月22日閲覧。
^ Zolensky, M. 「最近の 3 つのサンプルリターンミッションから学んだ教訓」(PDF)。

外部リンク

「NASA Langley LDEF サイト」。2016年5月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年9月11日閲覧。
NASA ジョンソン宇宙センター LDEF サイト
- LDEF 肋間データと微小隕石クレーターに関するプロット
- LDEF 実験場所マップ
長期曝露施設 (LDEF)、ミッション 1 実験、1984 年。NASA SP-473

[JSC-LDEF-1] 「長期曝露施設（LDEF）」NASA。

[Langley-2] 「The Long Duration Exposure Facility」NASAラングレー研究センター。2013年10月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年7月29日閲覧。

[LDEF_archive-3] Allen, Carlton. 「Long Duration Exposure Facility (LDEF)」NASA . 2014年1月22日閲覧。

[retrieval-4] グリンター、ケイ (2010 年 1 月 8 日)。「LDEF が提供する解像度、より良いデータの取得」(PDF)。スペースポートニュース。 NASA。 p. ７．2014 年 1 月 22 日に取得。

[5] LDEF イントロ

[larc-LDEF-6] rc LDEF のアーカイブ

[larc-str-7] LDEF構造

[SFL1991-8] LDEF 電子システム: 成功、失敗、教訓、ミラー他 1991

[SSIG-1992-9] Dursch, Harry W.; Spear, W. Steve; Miller, Emmett A.; Bohnhoff-Hlavacek, Gail L.; Edelman, Joel (1992年4月). LDEFで飛行したシステムハードウェアの分析。システム特別調査グループの結果。NASA Sti/Recon技術レポートN（レポート）。第92巻。p. 31677。Bibcode ： 1992STIN...9231677D 。 2022年11月11日閲覧。

[larc-Trays-10] LDEFトレイと実験

[ch4-11] エレクトロニクスと光学

[ch2-12] 先進太陽光発電実験 (S0014)

[13] 低重力下での溶液からの結晶の成長 (A0139A)

[14] Wilkes, DR (1999年1月). 「Thermal Control Surfaces Experiment (TCSE)」(PDF) . NASAオンラインアーカイブ. NASA . 2016年5月21日閲覧。

[Clancy-15] Paul Clancy (2005年6月23日). 「生命を探して、太陽系を探る」ケンブリッジ大学出版局。

[Horneck-16] Horneck, Gerda; David M. Klaus; Rocco L. Mancinelli (2010年3月). 「宇宙微生物学」. Microbiology and Molecular Biology Reviews . 74 (1): 121– 156. Bibcode :2010MMBR...74..121H. doi :10.1128/mmbr.00016-09. PMC 2832349. PMID 20197502 .

[17] シンデラー、テリー（1992 年 4 月 17 日）。「キラー宇宙トマトの攻撃？そんなことはない！」ワシントン DC：NASA。

[18] Hammond EC, Bridgers K, Berry FD (1996). 「LDEF で飛行したトマト種子の発芽、成長率、電子顕微鏡分析」. Radiat Meas . 26 (6): 851– 61. Bibcode :1996RadM...26..851H. doi :10.1016/S1350-4487(96)00093-5. hdl : 2060/19950017401 . PMID 11540518. S2CID 42665560.

[19] 「LDEF アーカイブ」。ラングレー研究センター。2013年10月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年7月16日閲覧。

[portal-20] Kramer, Herbert J. 「LDEF (Long Duration Exposure Facility)」NASA地球観測ポータル2014年1月22日閲覧。

[21] Zolensky, M. 「最近の 3 つのサンプルリターンミッションから学んだ教訓」(PDF)。