軌道を周回する車両

軌道上ロケット（OV）は、当初SATAR（大気圏研究衛星）と呼ばれ、1965年から1971年の間に打ち上げられた、アメリカ空軍が運用する5つの異なるシリーズの標準化されたアメリカの衛星で構成されていました。47の衛星が製造され、そのうち43が打ち上げられ、37が軌道に到達しました。OV3シリーズと OV4-3を除き、それらは他のミッションの余剰スペースを使用して、二次ペイロードとして打ち上げられました。これにより、打ち上げコストが非常に低く、提案から軌道までの時間が短くなりました。通常、OV衛星は科学的および/または技術的な実験を搭載し、プログラムの存続期間中に184の衛星が軌道に乗せられました。

最初のOVシリーズはOV1と命名され、ジェネラル・ダイナミクス社によって製造され、弾道アトラスミサイルの試験に使用された。衛星はその後、アルタイル2 キックモーターによって軌道に投入された。ノースロップ社製のOV2衛星は、先端研究環境試験衛星のキャンセル後に残った部品を使用して製造された。3機のOV2宇宙船がタイタンIIICの試験飛行を行った。スペース・ジェネラル社は、専用ロケットで打ち上げられた唯一のシリーズであるOV3衛星を製造し、 1966年から1967年の間にスカウトBロケットで6機が打ち上げられた。OV4衛星は有人軌道実験室（MOL）の試験飛行の一環として打ち上げられ、2機の衛星が通信実験を行い、3機目のOV4-3がMOL宇宙ステーションの定型的なモックアップである主要ペイロードであった。最初の2機の複製であるさらに2機のOV4衛星が製造されたが、打ち上げられなかった。 OV5衛星は、環境研究衛星プログラムの一環として、タイタンIIICロケットの二次ペイロードとして打ち上げられました。

OV プログラムは 1960 年代後半に段階的に廃止され、シリーズの最後のもの (OV1) は 1971 年に飛行しました。その後継として、標準化された衛星ではなく特定のペイロードを備えたカスタマイズされた衛星に重点を置いた宇宙テストプログラムが開始されました。

プログラムの起源

軌道上ロケット衛星計画は、宇宙研究の費用を削減するために 1960 年代初頭に開始された米国空軍の取り組みから生まれた。この取り組みを通じて、衛星は信頼性とコスト効率を向上させるために標準化され、可能な場合は試験用ロケットに搭載されるか、他の衛星と相乗りされることになった。1961 年、空軍航空宇宙研究局 (OAR) は、衛星研究の提案を要請し、ミッション実験を選択するための航空宇宙研究支援プログラム (ARSP) を創設した。米国空軍宇宙ミサイル組織は、ARSP に類似した宇宙実験支援プログラム (SESP) を独自に創設し、ARSP よりも多くの技術実験を支援した。^[1]^{: 417}これらの機関の支援を受けて、5 つの異なる OV シリーズの標準化衛星が開発された。^[1]^{: 425}

打ち上げの概要

1 次

背景

OV1 シリーズは、2.7 m の「科学乗客ポッド」(SPP) の進化形であり、1961 年 10 月 2 日から、アトラスミサイルの弾道試験に便乗し、宇宙での短期間の実験を実施しました。ジェネラルダイナミクスは、1963 年 9 月 13 日に 200 万ドルの契約を獲得し、自走軌道衛星を搭載する新しいバージョンの SPP (アトラスリテーニングストラクチャー (ARS) と呼ばれる) を製造しました。アトラスミサイルと ARS が最高点に達すると、内部の衛星が展開され、軌道に投入されます。軌道上のSPPに加えて、ジェネラル・ダイナミクスは、それぞれ長さ3.66メートル（12.0フィート）、直径0.762メートル（2フィート6.0インチ）の6機の衛星を製作し、136キログラム（300ポンド）のペイロードを805キロメートル（500マイル）の円形軌道に運ぶことができる。

「航空宇宙研究用衛星」（SATAR）と名付けられたこの一連の衛星は、当初はアトラスミッションで東部試験場から打ち上げられ、実験的な先進弾道再突入システム（ABRES）ノーズコーンをテストする予定だった。しかし、1964 年に空軍は ABRES の打ち上げを西部試験場に移管したため、計画は 1 年遅れた。さらに、WTR の打ち上げは ETR の打ち上げに典型的な低傾斜軌道ではなく極軌道になるため、同じ推力で軌道に打ち上げられる質量が少なくなり、SATAR 衛星の質量を減らす必要があった。^[1]^{: 417}

宇宙船

標準的なOV1衛星は、長さ1.387m（4フィート6.6インチ）、直径0.69m（2フィート3インチ）で、両端に平らな円錐形の蓋が付いた円筒形の実験ハウジングで構成されていました^{[2]。このハウジングには、22}ワットの電力を生成する5000個の太陽電池が収められていました。テレメトリを送信し、コマンドを受信するための2つの0.46m（1フィート6インチ）のアンテナが宇宙船の側面から伸びていました。12個のヘリウム加圧過酸化水素スラスタが姿勢制御を行いました。OV1-7以降、太陽電池は丸みを帯びたものではなく平らになり、衛星には太陽センサーを使用して太陽に対する宇宙船の向きを決定するVertistat姿勢システムが搭載されていました。 ^[1]^{: 418–429} OV1-13とOV1-14はOV1シリーズで初めてパルスコード変調デジタルテレメトリを採用し、衛星からより正確なデータを返すことができるようになった。^[3]

オペレーション

最終的に、最初のSATAR（OV1-1、当時は大気圏研究機（ARV）と呼ばれていた）^[4]^{: 24}のみがABRESミッションに相乗りして飛行した。残りはOARがOV1シリーズのために特別に購入した元ICBMのアトラスDおよびFブースターに搭載されて飛行した（1966年11月2日の有人軌道実験室テスト飛行で飛行したOV1-6を除く）。 ^[1]^{: 418–422}通常、衛星は打ち上げロケットのノーズコーン内に搭載され、OV1-1、OV1-3、およびOV1-86は側面に搭載された。Altair -2固体燃料モーターを備えた分離可能な推進モジュールが、最終的な軌道投入のための推力を供給した。

OV1とアトラスの組み合わせは、当時としては経済的で、打ち上げ1回あたりの費用はわずか125万ドル（ペイロード1kg（2.2ポンド）あたり4,545ドル）でした。標準化された形式により、実験提案から打ち上げまでの期間もわずか15か月と短くなりました。^[1]^{: 418}このプログラムはクライド・ノースコット・ジュニア中佐によって管理されました。 ^[5]

重要な結果

OV1-4の組織等価電離箱のデータとジェミニ4号の同様の機器のデータを比較したところ、OV1-4の高度（約950km（590マイル））を飛行するジェミニ宇宙飛行士が受ける放射線量は、傾斜角30度の軌道では1日4ラド、傾斜角90度の軌道では1日1.5ラドと判明した。^[6]

1967年5月下旬、太陽活動と地磁気活動が活発だった時期に、OV1-9号は、長らく理論化されていたものの計測されたことのない地球の電場の存在を初めて証明した。衛星は、大気圏から宇宙空間に流れ出る、毎秒6万キロメートル（3万7000マイル）以上の速度で移動する陽子の流れを検出した。OV1-9号はまた、同じ期間のヴァン・アレン帯外縁部の陽子流の変化も研究し、5月の太陽活動が最大となった4日後には、陽子流がフレア前の10倍に増加し、通常のレベルに戻るまで10日かかったことを突き止めた。^[7]同時に打ち上げられたOV1-10号のX線分光計は、これまでで最も包括的な太陽X線観測結果を返した。これらのデータにより、科学者は複雑な数学モデルを使用するのではなく、直接観測によって太陽コロナ内のネオンとマグネシウムの相対密度を判定することができた。ネオンとマグネシウムの比率は1.47対1（+/- .38）であることが判明した。^[8]

1968年4月6日に打ち上げられたOV1-13は、1968年6月10日に発生した地磁気嵐中の電子のエネルギーと強度の増加を測定した。 ^[9] OV1-13のデータは、太陽嵐によって引き起こされた粒子の流れがどのようにしてこれらの高高度の増加を生み出したかを明らかにした。^[10]

OV1 15号機と16号機から返されたデータは、高度100 km (62 mi) から200 km (120 mi) の間の地球の大気の密度に関する最初の重要なデータセットを返しました。これは、当時の一般的なモデルに反して、太陽活動の増加により高高度の空気密度が増加することを証明しました。^[11]さらに、衛星は上層大気の密度が理論モデルで予測されたよりも10%低いことを明らかにしました。^[12] OV1-15/16のデータにより、大気モデルが改善され、空軍は衛星がいつどこで崩壊して再突入するかをより正確に予測できるようになりました。^[11]

OV1ミッション

^[18]^[19]

ＯＶ２

背景

OV2シリーズの衛星は、もともとARENTS（先端研究環境試験衛星）プログラムの一部として設計され、 1963年の部分的核実験禁止条約違反を地球上で監視するVela衛星の補助データを取得することを目的としていた。セントールロケット段階の遅延によりARENTSがキャンセルされたため、プログラムのハードウェア（ジェネラルダイナミクスが開発）は、タイタンIII ^[1]^{: 417}^{: 422}（当初はA、^[20]最終的にはC）ブースター試験打ち上げに再利用された。 ^[1]米空軍はノースロップにこれらの衛星の製造を委託し、ノースロップ宇宙研究所のウィリアム・C・アームストロングがプログラムマネージャーを務めた。^[20]

宇宙船

OV2衛星はすべて同じ計画で設計されており、高さ0.61メートル（2.0フィート）、幅0.58メートル（1.9フィート）のほぼ立方体のアルミニウムハニカム構造で、上部の4隅にそれぞれ20,160個の太陽電池を備えた2.3メートル（7.5フィート）のパドル状の太陽電池パネルが4つ取り付けられています。夜間運用用のNiCd電池を含む電源システムは、63ワットの電力を供給しました。実験は通常、立方体の外側に取り付けられ、テープレコーダー、コマンド受信機、PAM/FM/FMテレメトリシステムなどの衛星システムは内側に取り付けられました。各パドルに1つずつ回転する4つの小さな固体ロケットモーターは、軌道に到達したときにOV2衛星を回転させ、ジャイロ安定性を提供するように設計されていました。コールドガスジェットがこの安定性を維持し、搭載された太陽アスペクトセンサーを介して太陽に対する衛星の位置合わせに関する情報と、搭載された2つのフラックスゲート磁力計を介して局所磁場に関する情報を受け取りました。ダンパーは衛星の歳差運動（自転軸の周りの揺れ）を防いだ。受動的な熱制御は衛星の過熱を防いだ。^[1]^{: 422}

オペレーション

OV2計画が始まった当初は、異なるミッション目的を持つ3つのOV2衛星が計画されていました。^[20] OV2シリーズは最終的に5つの衛星に拡大され、それぞれ異なる目的を持っていました。放射線と天文衛星であるOV2-5だけが、ある程度の成功を収めました。^[21]

重要な結果

1968年10月2日から13日まで0.060から3.3 Mevのエネルギー範囲で収集されたOV2-5陽子エネルギーデータは、太陽嵐と静穏期間の間の粒子フラックスが8分の1に減少したことを示しました。陽子が衛星に遭遇した角度を測定することで、磁気圏が荷電粒子フラックスとどのように相互作用するかについての理論モデルを改良するのにも役立ちました。 ^[22]

OV2ミッション

^[18]^[19]

3 次

背景

ロケット試験打ち上げ時に空のペイロードスペースを使用するように設計された OV1 および OV2 シリーズの衛星とは異なり、6 つの OV3 衛星はすべて専用のScoutブースターを搭載していました。この点で、OV3 シリーズは民間科学プログラムの同等製品 (例: Explorer ) に似ています。OV3 は既製の機器を多用し、その結果ユニットコストが低くなるという点で NASA プログラムと異なっていました。

このシリーズの最初の4機の衛星は、 1964年12月2日にエアロジェットの子会社であるスペースジェネラルコーポレーションが135万ドルの契約で製造し、最初の衛星は1965年10月に予定されていた。最後の2機の衛星は空軍ケンブリッジ研究所（AFCRL）によって製造され、同研究所はシリーズ全体を管理し、OV3ペイロードのうち4機を提供した。^[1]^{: 422–423}

1955年からAFCRLに勤務していたチャールズ・H・レイノルズは、OV3プログラムの技術マネージャーでした。^[24]

宇宙船

OV3衛星は八角柱で、長さと幅は0.74メートル（2フィート5インチ）（OV3-5とOV3-6では、長さが0.53メートル（1フィート9インチ）に短縮された）で、実験装置がブームに取り付けられていた。2,560個の太陽電池が30ワットの電力を供給した。衛星はスピン安定化されていたが、ブームが伸びると非対称になったため、^{[25] OV3-2は}歳差運動ダンパーで軌道上で姿勢を維持した。^[1]^{: 422–423}宇宙船は毎分8回転（rpm）でスピン安定化されていた。^[23]太陽センサーと搭載された3軸磁力計は、衛星のアスペクト（向き）、スピン速度、歳差運動速度に関する情報を提供した。^[26]^[1]^{: 423}設計寿命は1年であった。^[1]^{: 423}

オペレーション

OV3計画は最終的に6回のミッションから構成され、そのうち5回は成功しました。最後のミッション（OV3-6）は1967年12月4日に飛行しました。 ^[14] OV3計画はOV3-6の後、より安価なOV1計画に取って代わられ終了しました。^[1]^{: 423}

重要な結果

OV3-1は極軌道に近い軌道を持ち、オーロラ領域の電子のエネルギーと分布に関する有用なデータを送り返した。^[25]
OV3-4から返されたデータは、宇宙飛行士が軌道高度で受ける放射線量の理論モデルの証明と改良に役立ちました。^[6]
OV3-3 VLF受信機データによりプラズマポーズ（地球の内部磁気圏の外側の境界）の位置が決定された。 ^[27]
OV3-2は、1966年11月12日の南米日食の前、最中、後に周囲の荷電粒子の変動を観測した。^{[28] OV3-2はまた、下を飛行するAFCRL}KC-135航空機と連携して軌道上で電離層とオーロラの研究を行い、同時測定を行った。^[29]カナダ国立研究会議も協調して同時電離層観測を行った。^[30]
OV3-6は、現在の大気モデルが予想していたよりもはるかに大きな緯度変動を計測した。また、夏半球の中性密度の隆起も発見された。得られたデータは、より正確な大気モデルを構築し、太陽から発生する擾乱と物理化学反応を相関させるために使用された。^[31]

OV3ミッション

^[18]

4 巻

背景

OV4シリーズは、有人軌道実験室（MOL）の試験飛行の宇宙空間を利用するために設計された。1964年9月、レイセオンは、米空軍航空電子工学研究所が設計した衛星2機を1機だけ製造する22万ドルの契約を獲得した。この2機の衛星は、物理的なドームの下のささやきの回廊による音の伝達に類似した、電離層の帯電大気中の長距離無線伝搬を調査する。 ^[1]^{: 423}このようにして、OV4-1ペアは、互いに視線上にない衛星間のHFおよびVHF伝送を容易にする方法として、電離層のF層を評価する。^[18]

宇宙船

OV4-1 衛星ペアは、送信宇宙船と受信宇宙船で構成されていました。OV4-1T の送信機は、20-50 MHz の範囲の 3 つの周波数で放送しました。OV4-1R には、受信装置とテレメトリ放送装置が含まれていました。わずかに異なる 300 km (190 マイル) の軌道に打ち上げられたこれらの衛星は、さまざまな距離でのウィスパリングギャラリー通信をテストしました。OV4-1T には、OV4-1R との軌道分離 (180°) を最大化するために小型ロケットモーターが含まれていました。^[1]^{: 423}

両衛星とも円筒形で、直径は0.43メートル（1フィート5インチ）で、上端はドーム型だった。全長は0.9メートル（2フィート11インチ）だった。銀酸化物/亜鉛電池の寿命は50日間だった。^[1]^{: 423}

OV4「ウィスパリングギャラリー」衛星は2セット製造された。OV4-2TとOV4-2Rは飛行しなかった。^[1]^{: 423}

オペレーション

OV4-1TとOV4-1Rは、MOLヒートシールド認定飛行でタイタンIIICロケットで打ち上げられる予定だった。ダミーのMOL（タイタンの第1段酸化剤タンク）にはさまざまな実験装置が搭載されており、OV4-3と名付けられた。^[1]^{: 423–424} OV1-6もタイタンIIIに搭載された。ロケットは1966年11月3日13時50分42秒UTCにケープカナベラル発射施設40から離陸した。^[14]

OV4ミッション

^[18]

5 巻

背景

OV5 プログラムは、TRW 社の傘下であるスペーステクノロジーラボラトリーズが開発した環境研究衛星(ERS) シリーズの継続でした。これらは、1962 年以来、主要なペイロードを積んでピックアップして打ち上げられる非常に小さな衛星であり、軌道上機の傘下に入るのが自然でした。以前の ERS シリーズに対する主な革新は、地上から指示を送信できるコマンドレシーバーと、以前の ERS ミッションで使用されていたアナログ送信機とは対照的にパルスコード変調デジタルテレメトリシステムでした。^[^1]^{: 425}以前の ERS と同様に、OV5 はスピン安定化され、熱は受動的に制御されました。OV5 シリーズはすべて TRW 社によって製造されましたが、OV5-6 は AFCRL 社によって製造され、OV5-9 はノースロップ社によって製造されました。^[1]^{: 425}

OV5ミッション

^[18]^[1]^{: 425}

プログラムの結論

OV プログラムは 1960 年代後半に段階的に廃止され、シリーズの最後のもの (OV1) は 1971 年に飛行しました。このプログラムは、非常に低い打ち上げコストと非常に短い提案から軌道投入までの時間で 184 の実験を軌道に乗せました。

OVの後継として、 1968年にARSPを吸収した宇宙ミサイル機構の宇宙実験支援プログラムによって管理される宇宙試験プログラムが設立された。宇宙試験プログラムは、標準化された計画に基づいて作られた衛星よりも、特定のペイロードを搭載した特注の衛星を好むという衛星の新しい傾向に沿ったものであった。^[1]^{: 425–426}

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