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 マリナー1はマリナー2とデザインが同一である。 | |
| ミッションタイプ | 金星フライバイ |
|---|---|
| オペレーター | NASA /ジェット推進研究所 |
| ミッション期間 | 4分54秒 周回失敗 |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船の種類 | レンジャーブロックI |
| メーカー | ジェット推進研究所 |
| 打ち上げ質量 | 202.8キログラム（447ポンド） |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 1962年7月22日 09:21:23 GMT |
| ロケット | アトラス LV-3 アジェナB |
| 発射場 | ケープカナベラル、LC-12 |
| ミッション終了 | |
| 廃棄 | 打ち上げ失敗 |
| 破壊された | 1962年7月22日 09:26:17.5 GMT |
マリナー1号は、アメリカ初の金星フライバイを実施するために建造され、 NASAの惑星間探査マリナー計画の最初の宇宙船でした。ジェット推進研究所で開発され、当初は1962年夏に打ち上げられる専用探査機として計画されていましたが、その早い時期にセントールが利用できないことが判明したため、マリナー1号の設計が変更されました。マリナー1号 (およびその兄弟宇宙船であるマリナー2号) は、より軽量のレンジャー月探査機を改造したものです。マリナー1号は、金星の温度を測定するための一連の実験装置を搭載し、また、惑星付近および惑星間空間の磁場と荷電粒子を測定しました。
マリナー1号は、 1962年7月22日にケープカナベラル宇宙基地の12番発射台からアトラス・アジェナロケットで打ち上げられた。打ち上げ直後、ロケットと地上誘導システム間の通信エラーによりロケットは進路を逸れ、射撃場の安全装置によって破壊された。エラーの原因は手書きの誘導方程式の仕様ミスで、その後コンピュータプログラムにコード化された。
背景
冷戦の到来とともに、当時の二大超大国であった米国とソ連は、軍事的、技術的、政治的な優位性を誇示する目的で、野心的な宇宙計画を開始した。[1]ソ連は1957年10月4日、初の地球周回衛星であるスプートニク1号を打ち上げた。米国は1958年2月1日、エクスプローラー1号でこれに続いたが、その時点でソ連は既に初の軌道動物であるライカを乗せたスプートニク2号を打ち上げていた。地球周回軌道に到達したので、焦点は月への最初の到達に移った。パイオニア衛星計画は、1958年の3回の不成功に終わった月への試みから構成されていた。1959年初頭、ソ連のルナ1号が月を通過した初の探査機となり、続いてルナ2号が月に衝突した初の人工物となった。[2]
月の発見が達成されると、超大国は惑星に目を向けた。地球に最も近い惑星である金星は、魅力的な惑星間宇宙飛行のターゲットとなった。[3] : 172 19か月ごとに、金星と地球は太陽の周りの軌道上で、ホーマン遷移軌道を経由して一方の惑星からもう一方の惑星に移動するために必要な燃料が最小限になる相対的な位置に到達します。これらの機会は、旅行に必要な燃料が最も少ない、探査宇宙船を打ち上げるのに最適な時期です。[4]
宇宙開発競争における最初の好機は1957年後半、どちらの超大国もその機会を活かす技術を持っていなかったときに訪れた。2度目の機会は1959年6月頃で、技術的に実現可能なギリギリのところで、アメリカ空軍の請負業者である宇宙技術研究所（STL）がそれを利用するつもりだった。1959年1月に起草された計画には、最初のパイオニア探査機から発展した2機の宇宙船が含まれ、1機はソー・エイブルロケットで打ち上げられ、もう1機はまだテストされていなかったアトラス・エイブルで打ち上げられることになっていた。[5] STLは6月までに探査機を完成させることができず、[ 6]打ち上げの機会を逃した。ソー・エイブル探査機は深宇宙探査機パイオニア5号として再利用され、1960年3月11日に打ち上げられ、金星の軌道に向かって移動しながら、最大20,000,000マイル（32,000,000 km）の距離まで地球と通信を維持できるように設計された。[7]（アトラスエイブル探査機のコンセプトは、失敗に終わったパイオニアアトラス月探査機として再利用された。）[8] 1961年初頭の機会にはアメリカの探査機は送られなかった。ソ連は1961年2月12日にベネラ1号を打ち上げ、5月19日〜20日には金星を通過した最初の探査機となったが、2月26日には通信を停止していた。[9]
1962年夏の打ち上げ機会に向け、NASAは1960年7月にジェット推進研究所（JPL）と契約を結び、当時開発中だったアトラス・セントールを使って打ち上げられる1,250ポンド（570キログラム）の宇宙船「マリナーA」の開発を依頼した[ 3 ] 。1961年8月までに、セントールは間に合わないことが明らかになった。JPLはNASAに対し、出力は劣るものの運用可能なアトラス・アジェナを使った軽量の宇宙船でミッションを遂行できると提案した。マリナーAと、既に開発中だったJPLのブロック1レンジャー月探査機のハイブリッドが提案された。NASAはこの提案を受け入れ、JPLは11か月の短期集中プログラムを開始し、「マリナーR」（レンジャーの派生型なのでこの名前が付けられた）を開発。マリナー1は最初に打ち上げられたマリナーRだった[10] 。
宇宙船
マリナーR宇宙船は3機建造された。うち2機は打ち上げ用、1機は試験用で予備機としても使用されることになっていた。[3] : 174 科学的能力の他に、マリナーは26,000,000マイル（42,000,000 km）以上離れた場所から地球にデータを送信し、地球軌道上で遭遇するよりも2倍強い太陽放射に耐える必要があった。[3] : 176
構造
マリナー 1 号を含む 3 機のマリナー R 宇宙船の重量は、設計重量 447 ポンド (203 kg) から 3 ポンド (1.4 kg) 以内で、そのうち 406 ポンド (184 kg) は、操縦システム、燃料、コマンドを受信してデータを送信するための通信機器などの非実験システムに費やされました。宇宙で完全に展開され、2 つの太陽電池パネル「翼」が展開されたマリナー R は、高さ 12 フィート (3.7 m)、幅 16.5 フィート (5.0 m) でした。宇宙船の本体は六角形で、電子機器と電気機械機器の 6 つの独立したケースが収められていました。
- ケースのうち2つは電力システムで構成されており、 9800個の太陽電池から33.3ポンド（15.1kg）の充電式1000ワット[11]銀亜鉛蓄電池に電力を調整して伝送するスイッチギアです。
- さらに2つには、ラジオ受信機、3ワットの送信機、マリナーの実験用の制御システムが含まれていました。
- 5 番目のケースには、実験で受信したアナログ データをデジタル化して送信するための電子機器が収納されていました。
- 6番目のケースには、宇宙空間でのマリナーの方向を決定する3つのジャイロスコープが収納されていた。また、宇宙船の「頭脳」とも言える中央コンピュータとシーケンサも収納されており、メモリバンク内のコードと、地球上の装置に同期された電子時計によって維持されるスケジュールに従って、すべての活動を調整するものであった。[3] : 175
宇宙船の後部には、コース修正用の一元推進剤（無水ヒドラジン）225 N [11]ロケットモーターが搭載されていた。搭載されたジャイロスコープ、太陽センサー、地球センサーによって制御される10個のジェットノズルからなる窒素ガス燃料安定化システムにより、マリナーは地球とのデータ送受信に適した方向に保たれた。[3] : 175
主高利得パラボラアンテナもマリナーの底面に搭載され、常に地球に向けられていた。宇宙船上部の全方向性アンテナは、地球との通信を維持するために、宇宙船が正しい方向から転がったり転がったりしていることを時々放送していた。焦点が合っていないアンテナであるため、その信号は主アンテナよりもはるかに弱い。マリナーはまた、地上局からのコマンドを受信するために、両翼に小型アンテナを搭載していた。[3] : 175–176
温度制御は、断熱された高反射性の部品を使った受動的なものと、搭載コンピューターを載せたケースを保護するためのルーバーを組み込んだ能動的なものの両方であった。最初のマリナーが建造された当時は、金星付近の太陽環境をシミュレートする試験室が存在しなかったため、これらの冷却技術の有効性は実際のミッションまでテストできなかった。[3] : 176
科学パッケージ
背景
マリナー計画が始まった当時、金星の特徴はほとんど分かっていなかった。不透明な大気のため、望遠鏡による地上の調査は不可能だった。雲の下に水があるかどうかも不明だったが、雲の上には少量の水蒸気が検出されていた。惑星の自転速度は不明だったが、ジェット推進研究所の科学者はレーダー観測により、金星の自転速度は地球に比べて非常に遅いと結論付けており、長年の[12]（しかし最終的には反証された）[13]仮説、すなわち、金星は太陽に対して潮汐固定されている（月が地球に対して固定されているように）という仮説を推し進めていた。 [14]金星の大気中には酸素が検出されなかったため、地球のような生命は存在しないことが示唆された。金星の大気には地球の少なくとも500倍の二酸化炭素が含まれていることが判明していた。これらの比較的高いレベルは、惑星が暴走温室効果の影響を受けて表面温度が600 K（327 °C; 620 °F）に達する可能性があることを示唆していましたが、これはまだ決定的な決定ではありませんでした。[10] : 7–8
マリナー宇宙船は、金星の温度を間近で測定することでこの仮説を検証することができる。[15]同時に、宇宙船は夜と昼の気温に大きな差があるかどうかを判断することができる。[10] : 331 搭載された磁力計と一連の荷電粒子検出器は、金星がかなりの磁場と地球のヴァン・アレン帯に類似したものを持っているかどうかを判断できる。[15]
マリナー宇宙船は金星への旅の大半を惑星間空間で過ごすため、このミッションは太陽風の荷電粒子の長期測定と太陽磁気圏の変化のマッピングの機会も提供した。地球近傍を超えた宇宙塵の濃度も調査できる可能性がある。[3] : 176
実験
金星と惑星間空間の測定のための実験には以下が含まれます。
- 中央フレームに取り付けられた、宇宙塵の密度を測定するためのクリスタルマイク。
- 太陽風中の低エネルギー陽子を計数するための陽子検出器も中央フレームに取り付けられています。
- 2 本のガイガー・ミュラー (GM) 管と 1 本の電離箱。惑星間空間および金星の地球のヴァン・アレン帯に相当するもの (後に存在しないことが判明) の高エネルギー荷電粒子を測定するためのものです。これらはマリナーの長軸に取り付けられ、制御装置の磁場や宇宙船の金属構造に当たる宇宙線によって生じる二次放射線を避けました。
- 特に金星付近の低エネルギー放射線を測定するためのアントン特殊用途 GM 管も、中央フレームから離れた場所に取り付けられています。
- 太陽と金星の磁場を測定するための3軸フラックスゲート磁力計[11]も中央フレームから離れた場所に取り付けられている。
- マイクロ波放射計は、直径 20 インチ (510 mm)、深さ 3 インチ (76 mm) のパラボラアンテナで、2 つのマイクロ波波長 (19 mm と 13.5 mm) で金星を上下にスキャンし、ホットスポットを見つけると速度を落とし、反転するように設計されています。19 mm の波長は金星の表面の温度を測定するためのもので、13.5 mm の波長は金星の雲頂の温度を測定するためのものです。この機器は中央フレームの真上に取り付けられていました。
- 金星の温度を並行して測定するための2つの赤外線光学センサー（1つは8〜9ミクロン、もう1つは10〜10.8ミクロン）も中央フレームの上に取り付けられています。[3] [10] : 9 [15]
マリナーR宇宙船には、視覚写真用のカメラは搭載されていなかった。ペイロードスペースが貴重であったため、プロジェクトの科学者たちはカメラは不要な贅沢品であり、有用な科学的結果をもたらすことができないと考えていた。マリナーRの科学者の一人であるカール・セーガンは、金星の雲層に亀裂があるかもしれないだけでなく、「カメラは、我々があまりにも愚かで提起することさえできなかった疑問にも答えることができる」と指摘し、カメラを搭載するよう戦ったが、失敗した。[16]
飛行計画と地上業務
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マリナーの打ち上げ時期は、地球と金星の軌道関係とアトラス・アジェナの制限により、7月22日から9月10日までの51日間と決定された。[3] : 174 マリナーの飛行計画では、この期間内の30日間に2機の運用可能な宇宙船が金星に向けて打ち上げられ、わずかに異なる経路をたどり、12月8日から16日の間に、両者が互いに9日差で目標惑星に到着することになっていた。 [17]アトラス・アジェナロケットの打ち上げにはケープカナベラル発射施設12しか利用できず、アトラス・アジェナの打ち上げ準備には24日かかった。つまり、2回の打ち上げスケジュールでは誤差の余地はわずか27日しかなかった。[3] : 174
各マリナーは駐機軌道に打ち上げられ、そこで再起動可能なアジェナが再度点火され、マリナーは金星へと向かう（軌道の誤差はマリナーの搭載エンジンの中間点火によって修正される）。[10] : 66–67 マリナー宇宙船が駐機軌道上にある間および離陸時にリアルタイムのレーダー追跡を行うため、大西洋ミサイル実験場はアセンション島とプレトリアの局でリアルタイムのレーダー追跡を提供し、パロマー天文台は光学追跡を行う。深宇宙支援は、カリフォルニア州ゴールドストーン、オーストラリアのウーメラ、南アフリカのヨハネスブルグの3つの追跡・通信局によって提供され、それぞれが地球上で約120°離れており、継続的にカバーされる。[10] : 231–233
打ち上げ失敗
マリナー 1 号の打ち上げは 1962 年 7 月 21 日の早朝に予定されていました。射場安全指令システムのトラブルにより数回の遅延が発生し、カウントダウンの開始は前夜東部標準時午後 11 時 33 分まで延期されました。打ち上げのわずか 79 分前の午前 2 時 20 分に射場安全回路のヒューズが切れたため、打ち上げは中止されました。カウントダウンはその夜にリセットされ、計画的および計画外のいくつかの停止を伴い、午後 11 時 8 分から翌日の早朝まで続行されました。
1962年7月22日午前9時21分23秒、マリナー1号のアトラス・アジェナがLC-12から打ち上げられた。打ち上げはブースター分離まで完全に計画通りに進んだ。サステイナー段階で、誘導システムが不適切な操縦指示を出し始め、アトラスが左右に尾を引くようになった。飛行軌道は本来あるべき場所よりも左下を向き始め、混雑した大西洋の航路に衝突する危険が生じた。午前9時26分16秒、アジェナの第2段がアトラスから分離する予定のわずか6秒前、その時点でロケットの破壊は不可能となり、射場安全責任者がロケットに自爆を命じ、ロケットは自爆した。アトラス飛行終了システムも起動すればアジェナを破壊するように設計されていたが、アジェナには飛行終了システムがなく、アトラスSECOに従って破壊することはできなかった。探査機からのテレメトリ信号はさらに1分半受信された。マリナー計画責任者のジャック・ジェームズは、ロケットの破壊は不要であり、ロケットは海の真ん中以外にはどこにも着陸しなかっただろうと信じていた。[10] : 87
故障の原因
急激なコース逸脱ではなく緩やかなコース逸脱であったことから、JPLのエンジニアは、上昇中に地上からアトラス・アジェナを誘導するコンピュータにロードされた飛行方程式に問題があるのではないかと疑った。 [17]飛行後5日間の分析の後、JPLのエンジニアはマリナー1号の故障の原因を突き止めた。誘導コンピュータのロジックのエラーとハードウェアの故障が組み合わさったものだった。[18]
バローズの誘導コンピュータは、アトラスのレートビーコンから送られてきたデータを使用し、この情報を使って操縦コマンドを発行した。誘導プログラムには、飛行中にアトラスのレートビーコンが故障した場合に誤ったコマンドが送られるのを防ぐため、コンピュータにアトラスのレートビーコンから送られてくるデータを無視するように指示するハイフンが含まれているはずだったが、このハイフンは誤ってプログラムから省かれており、ケープカナベラルの技術者が、送られてきたプログラムに間違いがあることに気づかず、そのままコンピュータに入力してしまった。[18] [19] (この間違いは、26年後にフォボス1号を襲ったのと同じものである)。
上昇中、マリナー1号のブースターは一時的に地上との誘導ロックを失った。これはかなりよくあることだったため、アトラス・アジェナは地上との誘導ロックが回復するまで事前にプログラムされたコースを進み続けるように設計された。 [20]しかし、ロックが回復すると、誘導ロジックの欠陥により、プログラムは「速度が不規則かつ予測不能に変動している」と誤って報告し、プログラムはこれを修正しようとしたが、実際に不規則な動作を引き起こし、射場の安全担当者はロケットを破壊した。[18]
誤ったロジックは、レンジャーの打ち上げでは以前から問題なく使用されていたが、レートビーコンはそれらの打ち上げでは故障していなかったため、問題はそこでは現れなかった。アトラス・アジェナ機に使用されたMod III-G誘導システムは、1960年にアトラス・アジェナが飛行を開始して以来、多くの打ち上げで故障し、常にトラブルの原因となっていた。これは、アトラスB、C、およびDミサイルに使用されたMod III誘導システムを改造したもので、元の真空管電子機器がトランジスタに改造されていたが、改造は急いで行われたため信頼性が低かった。アトラス・アジェナ誘導システムが何度も故障した後、Mod III-Gは1963年にトランジスタ電子機器を適切に収容するように再設計された。[18]
小さなエラーの壊滅的な影響は「ソフトウェアの信頼性の問題全体を要約したもの」であり、ソフトウェア工学の分野の発展に貢献しました。[18]
その後の事故に関する一般的な報道では、誤った文字は「Rバー」ではなく「ハイフン」（記号の欠落部分を表現）と呼ばれることが多く、この誤った誤解はアーサー・C・クラークがこの故障を「歴史上最も高価なハイフン」と表現したことに拍車をかけました。[19]
遺産
アメリカ初の惑星間宇宙船の喪失はNASAに1850万ドル（現在の価値で1億8600万ドル）の損害を与えた。[21]この事故は、打ち上げ前のソフトウェアの徹底的なデバッグの重要性と、小さなエラーが壊滅的な障害を引き起こさないようにプログラムを設計する必要性を強調した。結果として実施された手順はNASAに役立ち、最終的にはアポロ計画の月面着陸を救い出した。月着陸船の降下中にプログラムエラーが発生したが、ミッションの失敗にはつながらなかった。[22]
ロジックエラーがすぐに発見されたため、[23]不当な遅延は不要でした。同一のマリナー2号がすでに用意されており、同じ発射台からの2回目の打ち上げは8月末までに管理可能でした。[24] 1962年8月27日、マリナー1号の姉妹機が打ち上げに成功し、1962年12月14日に金星付近からデータを返した最初の宇宙船となりました。[3] : 171, 177
参照
参考文献
- ^ “The Space Race”. www.history.com . 2020年2月21日. 2022年3月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年7月25日閲覧。
- ^ ミッチェル・シャープ (1989)。「2」。ケネス・ガットランド編『宇宙技術図解百科事典』。ニューヨーク：オリオンブックス。pp. 28–31。OCLC 19520816。
- ^ abcdefghijklm JN ジェームズ (1965)。 「マリナー号の航海Ⅱ」。ハーロー・シャプリーにて。サミュエル・ラポール。ヘレン・ライト (編)。新しい科学の宝庫。ニューヨーク：ハーパー＆ロウ。 171–187ページ。ISBN 978-0-060-13835-6。
- ^ 「宇宙船はどのようにして軌道を利用して惑星から惑星へ移動するのか？」ノースウェスタン大学。2020年6月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年6月11日閲覧。
- ^ 「2つの惑星間探査機の開発計画」（PDF）。宇宙技術研究所。1959年1月14日。2021年9月20日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2022年7月25日閲覧。
- ^ 「エイブル3-4の開発計画」(PDF)。宇宙技術研究所。1959年6月1日。2ページ。2021年9月20日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。2022年7月25日閲覧。
- ^ 「プロジェクト・ソー・エイブル4最終ミッション報告書」（PDF）。宇宙技術研究所。1960年5月25日。9、17頁。2021年9月20日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2022年7月25日閲覧。
- ^ Adolph K. Thiel (1960年5月20日). 「エイブル宇宙探査機シリーズ」(PDF) . 宇宙技術研究所. 2021年9月20日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 2022年7月25日閲覧。
- ^ “Venera 1”. nssdc.gsfc.nasa.gov . NASA . 2020年11月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年8月15日閲覧。
- ^ abcdefg Mariner-Venus 1962: 最終プロジェクト報告書(PDF)。ワシントン DC: NASA / JPL。 1965. OCLC 2552152. 2021 年 12 月 20 日の オリジナル(PDF)からアーカイブ。2022 年7 月 25 日に取得。
- ^ abc 「マリナー1」。nssdc.gsfc.nasa.gov。NASA。2022年4月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年6月11日閲覧。
- ^ Nathaniel Scharping (2020年7月7日). 「Beyond the Twilight Zone」. Knowable Magazine . doi : 10.1146/knowable-070620-1 . S2CID 225793830. 2022年7月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年8月26日閲覧。
- ^ “金星 - NASA サイエンス”. science.nasa.gov . NASA . 2021年8月9日. 2021年8月26日閲覧。
- ^ 「マリナーがフライバイで金星の表面をスキャン」。Aviation Week & Space Technology。McGraw Hill Publishing Company。1961年6月12日。pp.52–57。2022年7月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年6月11日閲覧。
- ^ abc 「マリナー探査機の計器が進化」。Aviation Week & Space Technology。McGraw Hill Publishing Company。1962年2月5日。pp.57–61。2021年7月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年1月28日閲覧。
- ^ エリザベス・ハウエル（2012年12月3日）。「マリナー2号：別の惑星への最初の宇宙船」。Space.com 。 2022年7月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年6月11日閲覧。
- ^ ab 「金星探査失敗：新型マリナーが準備完了」。Aviation Week & Space Technology。McGraw Hill Publishing Company。1962年7月30日。p. 21。2021年6月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年6月12日閲覧。
- ^ abcdeポール・ E・セルッツィ（1989年）。限界を超えて：飛行はコンピュータ時代に入る。MITプレス。p.202。ISBN 978-0-262-03143-1。
- ^ ab Alex Pasternack (2014年7月26日). 「Sometimes a Typo Means You Need to Blow Up Your Own Spacecraft」. www.vice.com . 2021年7月1日閲覧。
- ^ 「マリナー1号の故障で方程式の誤りが指摘される」。航空週刊誌と宇宙技術誌。マグロウヒル出版社。1962年8月6日。29ページ。 2021年6月12日閲覧。
- ^ ヘンリー・ウォーカー (2005)。『コンピューティングの道』。マサチューセッツ州サドベリー: ジョーンズ・アンド・バートレット出版社、p. 130。ISBN 978-0-763-72552-5. OCLC 864860042.
- ^ 「マリナー1号が破壊される」timeandnavigation.si.edu .スミソニアン. 2021年9月5日閲覧。
- ^ クリス・ヒギンズ（2017年7月22日）。「1962年のこの日、NASAはマリナー1号を打ち上げ、破壊した」。メンタルフロス。
- ^ 「金星ロケット飛行、炎上失敗に終わる」シカゴ・トリビューン。UPI。1962年7月23日。22ページ – Newspapers.com経由。
外部リンク
- NASAのマリナーIに関する記事
- NASA太陽系探査によるマリナー1号ミッションプロファイル
- マリナー1号の失敗に関するリスクダイジェストの詳細