フォトトラック作戦

フォトトラック作戦は、ソ連の地球観測衛星スプートニク1号が1957年10月4日に打ち上げられた後、米国の衛星を光学的に追跡するために特別に設計されたベーカー・ナンカメラが運用可能になるまでの一時的な追跡ギャップを埋めるために米国で急いで組織されたプログラムの一つであった。この作戦は「独立IGY（国際地球観測年）追跡調整プログラム」 とも呼ばれた。

写真科学者技術者協会（後の画像科学技術協会）の支援を受けて、フォトトラックはフィルム記録機能付きの広角光学機器を持つボランティアを募集した。ボランティアは様々な雑誌や新聞で募集された。^{[1] [2]}同時代のボランティア視覚追跡プログラムであるムーンウォッチと同様に、フォトトラックはベイカー・ナン計画の補足として数年間継続された。その結果は、例えば天候の問題によるメインシステムの損失を補うことができたからである。またムーンウォッチと同様に、ボランティアの一部は米国外の国、例えばカナダ、 [ ^{4 ]}やオーストラリア、日本にいた。

撮影された写真は長時間露光で、衛星の軌跡は星を背景に長く、通常はわずかに湾曲した線として映し出されました。カメラが固定されている場合、はるかにゆっくりと移動する星の軌跡は、極の周りの円弧の一部であるはるかに短い線として映し出されました。ボランティアが地球の自転に逆らうモーター駆動の極軸カメラマウントを使用している場合、星は点で表され、そのサイズはカメラレンズの解像度と星の等級によって決まります。

カメラの緯度/経度位置と海抜高度は、USGS (米国地質調査所) の 7.5 分四角地図 (全地球測位システム機器の時代以前) から取得でき、軌道と星の背景を比較することで、衛星の連続的な位置を特定できます。これらの位置と時間を相関させるため、米国国立標準局が放送する電波時刻信号との関係で判明している時間に露出を中断して、線に切れ目を入れました。

写真を撮るのに適した時間は、観測者の空が星が見えるほど暗く、高度が非常に高い衛星が太陽に直接照らされているときでした。そのような時間のほとんどは、観測者の位置での夜明け前または日没後の 2 時間でしたが、十分に南または北の緯度に到達した車両は、極地から降り注ぐ太陽光に照らされることもありました。

このプログラムでは、測定のために提出するネガは少なくとも4×5インチ（100×125mm以上）の大きさで、レンズは少なくとも5インチの焦点距離を持つ必要がありました。フィルムは、一般市場で入手できる最も光に敏感なタイプで、さらに感度を高めるために強力に現像されました。このようなネガを測定することで、衛星の経路に沿った150フィート（約50メートル）以内の複数のポイントの位置を特定できました^[1]

フォトトラックはノートン・グッドウィンが指揮を執り、グッドウィンはLNコーミエとRKスクワイアズとともに、修正軌道要素から衛星観測時刻を予測するためのマニュアル^[5]の著者でもありました。ここでの「修正」とは、天文学者の赤緯と赤経ではなく、経度と緯度を座標として使用する地球中心の軌道要素を意味します。その文書に記載されている手順は、プログラム参加者が機器を使用する時刻と照準方向を決定するための計算を行うために使用されました。

グッドウィンは、三角関数の表を収録した別のプログラム小冊子の著者としても名を連ねている。^[6]これらの表の珍しい特徴は、角度を「回転」で指定することである。1回転は360度、つまり2πラジアンである。これらは「10マイクロ回転ごとに」計算され、これは小数点以下ではなく序数である10分の1を指す。初期のデジタルコンピュータで計算されたこれらの値は、フォトトラック参加者が小数計算を行うために使用できるように提供された。1958年8月に発行された計算ハンドブックの「限定版」のほかに、 1959年1月に米国科学アカデミー-米国研究会議によって「IGY衛星レポートシリーズ」の第7号として後のバージョンが発行された。表集は、1964年に写真科学者技術者協会によって再発行された。

観測者には、過去の観測に基づいて、既知の物体の軌道パラメータの最新版が十分に頻繁に提供され、各人が自分の位置に適した観測時間と方向を自分で予測することができました。最新版は主に郵便で約毎週ポストカードの形で送られましたが、一部の情報はラジオでも入手できました。^[7]カードで提供されるデータは、ハンドブックの計算で使用された修正軌道要素でした。家庭用コンピューターや電子計算機が存在する前のことだったので、ほとんどのプログラム参加者は、長除算を含む計算を手作業または機械式計算機で行わなければなりませんでした。

良好な軌道と星の背景、そして明確な時間マーカーを含む露光されたネガはプログラムに送られ、測定のために訓練された分析者に転送されました。単一のネガから観測局からの衛星の距離を示す証拠はほとんど得られず、異なる局での露光は同時に行われませんでしたが、複数の局からの結果と、軌道周期などの正確に測定可能な項目を組み合わせることで、信頼できる滑らかな軌道経路のパラメータを導き出すことができました。