背景 LACEミッションの構想は、1985年2月に戦略防衛構想機構が海軍研究所に、地上局から軌道上の実験装置へ地球の大気を通して送受信されるレーザー信号を特性評価する実験を開発するよう依頼したことから始まった。同研究所は宇宙開発競争の黎明期から宇宙飛行に関わっており、1959年まで海軍のヴァンガード計画を 主導していた。それ以来、同研究所は太陽放射、電離層を通る無線伝送、重力勾配安定化、海洋監視などに関する実験を行うための衛星を開発してきた。[ 5 ]
1985年7月、レーザー通信実験（LACE）の開発が開始された。このシンプルな宇宙実験は、NASAの長期曝露施設 （LDEF）の次回の飛行でスペースシャトル に搭載される予定だった。LDEFは完全に受動的なペイロードであったため、LACEが適切に機能するには追加の電力および通信サブシステムが必要だった。チャレンジャー号事故 後、シャトルの打ち上げは無期限に延期され、LDEFは最初のミッション開始から1990年まで軌道上に留まることになった。これにより、LACEは1986年6月までに完全な衛星へと発展し、アトラス 、タイタン 、デルタ ロケットなどの使い捨てロケットがLACEのような政府ペイロードの打ち上げに利用可能になった。この衛星は後に低電力大気補償実験（Low-power Atmospheric Compensation Experiment）と改名された。[ 6 ] ： [ 7 ] ：
打ち上げ前に、LACEはリレーミラー実験（RME）衛星とともにデルタIIのペイロードフェアリングに搭載された。USA-52およびLOSAT-Rとしても知られるこの衛星は、地上から軌道へのレーザー試験のためにSDIOによってスポンサーされ、ボールエアロスペース によって製造された。[ 8 ] USA-71 とともに打ち上げられることになった。[ 9 ]
宇宙船 LACEには搭載推進システムはなく、代わりに重力勾配安定化 によって実験装置を地球に向けていました。これは、宇宙船の進行方向に対して前方、後方、天頂軸に沿って配置された3本の長さ150 フィート（46 メートル） のブームを使用することで実現されました。天頂ブームは通常運用中は完全に伸長された状態でしたが、前方軸と後方軸に沿った2本のブームは、LACEの計画された30ヶ月のミッション中に125回伸縮するように設計されており、ほとんどの動きは小幅でしたが、65回以上成功裏に伸縮しました。これら3本のブームは、1990年のLACE打ち上げ当時、宇宙空間で使用された伸縮式ブームとしては最大でした。 [ 10 ] [ 11 ] ： 252 [ 7 ] ： 3、10-12
楽器
センサーアレイサブシステムは、LACE衛星の主要ペイロードでした。これは、地球上の可視光、パルス光、赤外線レーザーからのレーザー放射を軌道上で検出するように設計された合計210個のセンサーを備えた3セットのセンサーアレイを含んでいました。[ 12 ]
可視光センサーアレイは、地球に面した「ターゲットボード」の中央に85個のセンサーが配置されていた。これは、ハワイ州マウイ島にある空軍マウイ光学ステーション （AMOS）の短波長適応技術（SWAT）プログラムのアルゴンイオンレーザーからのレーザー放射を検出するために特別に設計された。このアレイは、400ナノメートル（nm）から1.06マイクロメートル（μm）までのレーザー放射に感度があった。打ち上げ前に、MITリンカーン研究所 が設計したSWATレーザーの波長514.5 nmに合わせて校正された。ミッション後半では、ニューメキシコ州カートランド空軍基地 の米空軍スターファイア光学レンジ を支援するために、このアレイは1.06 μmに再校正された。 [ 7 ] ： 6
パルスアレイの85個のセンサーは、可視光アレイセンサーと同じハウジング内に配置されていた。これらは354 nmと1.06 μmで校正され、300～400 nmの波長のパルスエキシマレーザーと1.06 μmの低出力レーザーエミュレーターを一般的にサポートするように設計されていた。このアレイは、最大100パルス/秒の繰り返し周波数で、10ナノ秒（ns）から2マイクロ秒（μs）までのパルスを検出した。[ 7 ] ：
可視光アレイと同様に、赤外線アレイも特定のレーザープログラム、すなわちニューメキシコ州ホワイトサンズ の低出力化学レーザー（LPCL）用に設計された。アレイの40個のセンサーはターゲットボード全体に均一に配置され、3.6～4.0μmの波長域で重水素フッ化物化学レーザーの発光を検出した。[ 7 ] ：
LACE搭載UVPI実験の運用構想 紫外線プルーム観測装置（UVPI）実験の目的は、地球表面から打ち上げられたロケットのプルームを紫外線スペクトルで正確に画像化し、追跡することでした。これは、LACE宇宙船の地球側に設置された指向可能な望遠鏡でした。その任務は、宇宙ベースのプラットフォームから近紫外線および中紫外線領域でロケットのプルームの画像を収集することでした。また、地球、地球の縁、および天体の背景画像データを収集するためにも使用されました。背景画像には、昼、夜、および夜明けの縁、オーロラ、太陽光と月光に照らされた雲、および地球の表面が含まれていました。[ 13 ]
UVPIは、軸を合わせた2台のイメージインテンシファイア付きCCDカメラで構成され、マクストフ・カセグレン望遠鏡を共有していた。トラッカーカメラは近紫外線/可視光波長領域に感度があり、視野はプルームカメラの約14倍の寸法で、ターゲットの位置特定、捕捉、追跡に使用された。プルームカメラは、 フィルターホイールで選択された195～350 nmの4つの波長で画像を収集した。視野は0.184×0.137度であった。測光範囲と感度は夜間運用に最適化されていた。トラッカーカメラは、視等級7の暗い星まで撮影できた。通常のフレームレートは毎秒5だったが、ズームモードでは視野が狭くなり毎秒30のフレームレートとなった。[ 13 ]
放射線検出実験（RDE）は、LACEの地球側で行われた電磁放射線検出実験である。これは、米国空軍 のためにエアロスペース・コーポレーション によって設計された。この機密実験は、戦略防衛構想（SDIO）のために運用されなかった唯一の実験であり、打ち上げ前にSDIOやNRLによって議論されることはなかった。LACEのミッション期間中、14か月間にわたってデータが収集された 。 [ 16 ] [ 7 ] ： 1-3、9、19
運用履歴 LACEミッションの概要図。軌道上に展開された衛星、衛星を打ち上げたロケット、地球上の地上局、そして左下には地上局の設置場所一覧が示されている。 ケープカナベラル空軍基地からLACEを発射する前の夜明け/夕暮れ時、発射台LC-17Bに駐機しているデルタII 6920-8。 LACEは1990年2月14日にケープカナベラル空軍基地の発射台17B からデルタIIロケットで打ち上げられ、約15分後にRME衛星から分離した。 [ 17 ] [ 6 ] ： [ 12 ]
打ち上げから約1か月後、LACEとRMEのミッションにいくつかの問題が発生したが、ミッションを中止するほど深刻な問題はなかったと報告された。国防総省当局者は、LACEの再帰反射器システムが期待される電力レベルで信号を送信していないと述べ、その当局者は、この問題は反射器の熱による損傷が原因である可能性があると推測した。[ 18 ]
LACEは残りの60日間のチェックアウト段階を順調に進み、その後まもなく計画されていた30ヶ月間のミッションを開始した。[ 6 ] ：
打ち上げからちょうど3年後、LACEはSDIOによって運用停止され、その任務を終えた。2000年5月24日に大気圏に突入した。[ 2 ]
1998年、LACEは米陸軍によって「死んだ」衛星と表現されたが、そのレトロリフレクターは低出力化学レーザーのターゲットとして使用され、国防総省のMIRACLプログラム を支援するために高エネルギーレーザーシステム試験施設でSeaLiteビームディレクターによって追跡された。[ 19 ]
LACEプログラムの純資金は、その実施期間を通じて1億2230万ドルであった。[ 7 ] ：
煙の観測
スペースシャトル 観測試行中のLACE衛星、スペースシャトル、および地上局。 1990年から1992年にかけて、LACEよりも低い軌道傾斜角で低地球軌道を周回するスペースシャトルの軌道マニューバリングシステム ポッドとリアクションコントロールシステムスラスタから噴射される噴煙を画像化する試みが何度か行われた。UVPIは、LACEの運用中に打ち上げられたシャトルのミッションの約半分で二次実験として記載されており、飛行前のプレスキットやメディアリソースキット、NASAが発行した飛行後のミッション概要にも記載されている。[ a ] [ 20 ] [ 21 ] [ 7 ] によると、これが実現しにくかった理由は 。15
軌道速度で移動する2つの天体が関与していた。 観測機会は必然的にLACE地上局から離れた場所で発生し、保存されたコマンドによって制御する必要があった。 シャトルは、制御コマンドがLACE衛星に保存された後、軌道を変更することが可能であり、実際に変更した。 NASAは、観測可能な数秒間の間に噴煙が発生する活動が起こることを決して保証できなかった。 例えば、STS-44ミッション中、SDIOはLACEとUVPIを用いて、スペースシャトル・アトランティスの OMSおよびPRCSポッドからのスラスタ噴射を4～6回の軌道合で観測する計画を立てていた。 [ 22 ] アトランティスが軌道上で使用済みのソ連のブースターを回避するために操縦を行ったことと、 IMU の1つが故障したことにより、NASAの飛行規則によりミッションは早期に終了した。[ 23 ]
さらに読む Fisher, Shalom; Schultz, Kenneth I.; Taylor, Lawrence W. (1995 年 7 月) 「低電力大気補償実験衛星の振動」 . Journal of Guidance, Control, and Dynamics . 18 (4): 650– 656. Bibcode : 1995JGCD...18..650F . doi : 10.2514/3.21443 . ISSN 0731-5090 . Walters, Wesley F. (1990年6月) 「低電力大気補償実験（LACE）宇宙機の動的解析」（PDF） 。国防技術情報センター 。カリフォルニア州モントレー：海軍大学院。 2024年 4月4日 取得 。 ウェルチ、ジーン A.、ライト、ボニー、トラスティ、ゲイリー L.、コスデン、トーマス H. (1991 年 10 月 24 日)。「低出力大気補償実験衛星用レーザー試験装置」(PDF) 。国防技術情報センター 。ワシントン DC: 海軍研究所。2024年 6 月 3 日 取得 。
参考文献
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外部リンク ガンターの宇宙ページ にあるLACE宇宙航行百科事典 のLACE
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