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| 名前 | エコー 1 NASA A-11 |
|---|---|
| ミッションタイプ | コミュニケーション |
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） |
| ハーバード指定 | 1960 アルファ 11 |
| コスパーID | 1960-009A |
| SATCAT番号 | 00049 |
| ミッション期間 | 7.75年（達成） |
| 宇宙船の特性 | |
| バス | エコー |
| メーカー | ベル研究所 |
| 打ち上げ質量 | 180 kg (400 ポンド) |
| 寸法 | 膨らませた時の直径30.48 m（100.0 フィート）の球体 |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 1960年8月12日 03:39:43 GMT |
| ロケット | ソー DM-19 デルタ(ソー 270 / デルタ 2) |
| 発射場 | ケープカナベラル、LC-17A |
| 請負業者 | ダグラス・エアクラフト・カンパニー |
| ミッション終了 | |
| 減衰日 | 1968年5月25日 |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心軌道 |
| 政権 | 低軌道 |
| 近地点高度 | 1,524 km (947 マイル) |
| 遠地点高度 | 1,684 km (1,046 マイル) |
| 傾斜 | 47.2° |
| 期間 | 118.3分 |
 エコー2 | |
| 名前 | NASA A-12 |
|---|---|
| ミッションタイプ | コミュニケーション |
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） |
| コスパーID | 1964-004A |
| SATCAT番号 | 00740 |
| ミッション期間 | 5.5年（達成） |
| 宇宙船の特性 | |
| バス | エコー |
| メーカー | ベル研究所 |
| 寸法 | 膨らませると直径41メートル（135フィート）の球体 |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 1964年1月25日 13時59分04秒GMT |
| ロケット | トール・アジェナ B (トール 397 / アジェナ 6301 / TA-2) |
| 発射場 | ヴァンデンバーグ、LC-75-1-1 (SLC-2E) |
| 請負業者 | ダグラス・エアクラフト・カンパニー（ソー） ロッキード・マーティン（アジェナ） |
| ミッション終了 | |
| 減衰日 | 1969年6月7日 |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心軌道 |
| 政権 | 低軌道 |
| 近地点高度 | 1,029 km (639 マイル) |
| 遠地点高度 | 1,316 km (818 マイル) |
| 傾斜 | 81.5° |
| 期間 | 108.95分 |
エコー計画は、最初の受動通信衛星実験でした。1960年と1964年に打ち上げられた2機のアメリカの宇宙船は、マイクロ波信号の受動反射器として機能する金属化気球衛星でした。通信信号は地球上のある場所から送信され、衛星の表面で反射されて地球上の別の場所に送られました。[1]
エコーを使った最初の送信は、 1960年8月12日にカリフォルニア州ゴールドストーンからニュージャージー州ホルムデルのクロフォードヒルに送信されました。最後のエコー衛星は1969年6月7日に軌道から外れ、大気圏で燃え尽きました。[2]
背景
軌道衛星を使って通信を中継するという概念は宇宙旅行より古く、 1945年にアーサー・C・クラークによって初めて提唱されました。月をメッセージの受動反射中継局として使用する実験は、1946年には早くも始まりました。 [3] 1957年に地球初の人工衛星であるスプートニク1号が打ち上げられたことで、軌道通信衛星への関心が急速に高まりました。
1958年7月、アメリカ空軍が主催した通信衛星に関する会議で、ベル電話研究所の技術者ジョン・R・ピアースはパッシブ衛星中継に関するプレゼンテーションを行い、反射軌道体を使用して地球上のある地点から別の地点に信号を反射させる方法について説明した。ジェット推進研究所（JPL）の所長ウィリアム・H・ピカリングも会議に出席し、JPLの施設、具体的にはモハーベ砂漠のゴールドストーン・ドライ湖の近くに設置された直径26メートル（85フィート）の極座標アンテナを、そのような衛星の実験用の地上施設として使用できると提案した。[4]
1958 年 10 月、ピアスはベル社の同僚エンジニアであるルドルフ・コンプナーとともに、反射気球衛星を使用して大気の屈折効果を観測する実験を設計しました。この実験が衛星による大洋横断通信の研究を前進させると信じ、2 人のエンジニアは 1958 年 10 月 6 日と 7 日に開催された長距離および宇宙通信に関する全国シンポジウムで、受動通信反射器として使用する気球衛星の打ち上げを提唱する論文を発表しました。
同月、アメリカ航空宇宙局（NASA）が設立され、2か月後にJPLはアメリカ陸軍から新機関に移管された。NASA初の通信衛星プロジェクトであるエコー計画は、1959年1月22日の会議でNASA、JPL、ベル電話研究所の代表者らが正式に計画し、1959年9月に最初の打ち上げが予定された。[5]
目的
エコー計画は、新技術のテストと将来のミッションの準備を目的とした先駆的なミッションでした。宇宙飛行技術者はエコーを使用して、新しいアイデアを証明し、空気力学、衛星の形状とサイズ、建設材料、温度制御、衛星追跡の限界をテストしました。[6]エコーは、衛星通信の可能性を実証するための実験として設計されたものであり、グローバル通信システムとして機能するものではありませんでした。
エコーは以下の目的で設計、承認、建造された。[5]
- 大気抵抗の影響を観察し測定する
- 地上からの送信を受動的に反射する
- 双方向コミュニケーションを実証する
- アメリカの宇宙計画の発展への取り組みを示す
- 監視衛星による他国上空飛行の前例となる
これらの目的はすべてエコー計画によって達成されました。その後の実験では、1960 年 8 月 15 日に衛星を使用して双方向の電話会話が行われ、1962 年 4 月にはテレビの生中継が行われました。
地上局
プロジェクト エコーの試験には、2 つの地上局が使用されました。カリフォルニア州モハベ砂漠のゴールドストーン ドライ レイクにあるゴールドストーン施設と、ニュージャージー州ホルムデルにあるクロフォード ヒル施設です。どちらの施設も、送信と受信に別々のアンテナを使用しました。西から東への送信は、JPL がプロジェクト エコーのために構築した 26 m (85 フィート) の皿型アンテナによってゴールドストーンから送信されました。信号は、6 x 6 m (20 x 20 フィート) の開口ホーン反射アンテナによってクロフォード ヒルで受信されました。ホーン アンテナは低ノイズ特性を持つことが知られていました。将来の衛星実験で計画されている周波数帯であったため、2390メガヘルツの送信周波数が選択されました。東から西への送信は、直径 18 m (59 フィート) のパラボラ アンテナを使用してクロフォード ヒルから送信され、既存のパイオニア プログラムアンテナを使用してゴールドストーンで受信されました。西行きの通信には960.05メガヘルツの送信周波数が使用されたが、これはJPLの受信機がパイオニア月探査プログラムですでにこの周波数に調整されていたためである。[5]
衛星の捕捉と追跡は、光学、デジタルスレーブ、自動レーダーの 3 つの方法で行われました。光学追跡は最も簡単な方法でしたが、太陽が衛星を照らす夜間にしか使用できませんでした。テレビカメラを備えた広視野および狭視野の望遠鏡が各サイトのアンテナ構造に取り付けられました。カメラの画像は、衛星を追跡するためにアンテナの位置を制御するサーボ オペレーターに表示されます。光学追跡が使用できない場合は、デジタルスレーブと呼ばれるコンピューター システムで Echo を捕捉して追跡できます。デジタルスレーブは、NASA のミニトラックネットワーク ステーションからプライマリ追跡データを受信することで機能します。次に、コンピューターはアンテナを制御するためにアンテナ指向コマンドを発行します。3 番目の追跡方法は、連続波レーダー サブシステムでした。レーダーは衛星の捕捉には適していませんが、光学またはデジタルスレーブによって Echo を捕捉すると、レーダー信号を使用して自動的に追跡を維持できます。[5]
宇宙船
エコー宇宙船（エコー1、エコー1A、エコー2）は、大気圏を離れた後、軌道上で膨らむ大型の薄い外皮の球体であった。これらの気球衛星は、直径約30メートル（98フィート）で、マイラー（延伸ポリエチレンテレフタレートまたはBoPETの商標名）製の薄い外皮を持ち、ミネソタ州ノースフィールドのギルモア・シェルダールのGTシェルダール社によって製造された。これらの衛星は、トランシーバーではなく、反射器として機能した。低軌道に配置された後、地上局から信号を送信し、その表面で反射して地球に戻すことができた。[7]
エコーの光沢のある表面は可視光線の範囲でも反射するため、地球のほとんどの場所では肉眼で容易に見ることができた。この宇宙船は、プロジェクトの関係者から「サテロン」（衛星と気球を組み合わせた造語）というニックネームが付けられた。この宇宙船は、大陸間および大陸横断の電話、ラジオ、テレビの信号をリダイレクトするために使用された。[8]宇宙船の寿命の後半には、衛星三角測量の技術的な実現可能性を評価するために使用された。
エコー1
エコー1号は直径30メートル（98フィート）で、厚さ12.7μm（0.00050インチ）のマイラー製の非剛性外皮を持ち、総質量は180kg（400ポンド）、打ち上げ時の重量は71kg（157ポンド）であった。地上での膨張試験中、気球を膨らませるのに18,000kg（40,000ポンド）の空気が必要であったが、軌道上では数ポンドのガスで球体を充填できた。隕石による穴の開きの問題に対処し、球体を膨らませておくため、エコー1号には2種類の昇華性粉末、アントラキノン9.1kg（20ポンド）と安息香酸4.6kg（10ポンド）を使用した15.12kg（33.3ポンド）の補給ガスシステムが搭載されていた。[9]また、気球に搭載された70個の太陽電池で充電される5個のニッケルカドミウム電池で駆動する107.9MHzのテレメトリビーコンも搭載されていた。この宇宙船は、その大きな面積対質量比により、大気の密度と太陽の圧力を計算するのに役立った。 [8]宇宙船は、シェルダール社が開発した独自の接着剤であるシェルボンドで固定されていた。[10]
エコー2
エコー2号は直径41.1メートル（135フィート）の気球衛星で、エコー計画で最後に打ち上げられたものだった。気球の滑らかさと球形度を高めるため、改良された膨張システムが使用された。エコー2号の外皮はエコー1号とは異なり硬化可能であった。そのため、気球は一定の内部圧力をかけなくても形状を維持できた。膨張ガスを長期間供給する必要がなく、微小隕石の衝突にも容易に耐えることができた。気球は厚さ9μm（0.00035インチ）のマイラーフィルムを厚さ4.5μm（0.00018インチ）のアルミホイル2層で挟み込んで接合して作られた。[11]気球は、ポリマーがまだ弾性範囲内にある間に、積層体の金属層がわずかに塑性変形する圧力まで膨張した。その結果、硬くて非常に滑らかな球殻ができた。ビーコンテレメトリシステムは追跡信号を提供し、宇宙船の表面温度を-120〜+16°C（-184〜61°F）の間で監視し、特に初期の膨張段階において宇宙船の内部圧力を0.00005mmHg〜0.5mmHgの間で測定した。このシステムは太陽電池パネルで駆動する2つのビーコンアセンブリで構成され、 136.02MHzと136.17MHzで最小出力45mWであった。[12]
フライト
発射、展開、膨張のメカニズムが機能するかどうかを判定するための弾道弾道試験が、3段式ロケットのショットプット試験機を使用して5回行われた。[13]最初のショットプットは1959年10月27日午後5時40分に飛行した。ショットプット1号はエコーの試作機を目的の高度まで運ぶことに成功したが、気球の折り目の中に残っていた少量のガスが激しく膨張し、試験品が破裂した。大西洋沿岸の人々は、何千もの細断されたマイラーが太陽光を反射し、約10分間続いた、遠くで花火のように見える光景を目撃した。[6]さらに4回のショットプット試験が1960年1月16日、2月27日、4月1日、5月31日に行われた。[14]
1960年5月13日、エコー衛星を軌道に乗せる最初の試みが行われた。トール・デルタ 打ち上げロケットの処女飛行でもあったこのミッションは、ペイロードの展開前に失敗した。エコー1号はケープカナベラルのLC-17Aから打ち上げられ、トール段は正常に機能したが、惰性走行中に、未検証のデルタ段の姿勢制御ジェットが点火に失敗し、ペイロードは軌道に乗らず大西洋に打ち上げられた。
1960年8月12日、エコー1A（一般にエコー1と呼ばれる）は、別のソーデルタ衛星によって高度944〜1,048マイル（1,519〜1,687km）の軌道に投入された。[2] [15]カリフォルニア州のジェット推進研究所ゴールドストーン施設から送信されたマイクロ波は、同日、衛星によってニュージャージー州ホルムデルのベル研究所に中継された。 [8]当初、エコー1Aは1963年7月に4度目の大気圏突入後、長くは存続しないと予想されていたが、推定では1964年かそれ以降も軌道に留まる可能性もあった。[8]結局、エコー1Aは予想よりもずっと長く存続し、1968年5月24日に大気圏に再突入して燃え尽きた。
1964年1月25日、エコー2号はソー・アジェナロケットで打ち上げられた。受動通信実験に加え、大型宇宙船の動力学の調査や地球の幾何測地学にも使用された。エコー2号はエコー1A号よりも大きく、極軌道に近い軌道を周回していたため、地球上全域で肉眼ではっきりと見えた。エコー2号は1969年6月7日に大気圏に再突入し、燃え尽きた。
エコー1Aとエコー2はどちらも、その大型で質量が小さいため、ソーラーセイル効果を経験しました。 [16]その後のパッシブ通信衛星、例えばOV1-08 PasComSatは、覆われた表面の代わりにグリッド球の設計を使用することで、これに関連する問題を解決しました。さらにその後、NASAはパッシブ通信システムを完全に放棄し、アクティブ衛星を採用しました。
遺産
エコー計画は、ニュージャージー州ホルムデルにあるジェット推進研究所ゴールドストーン施設とベル電話研究所施設間の初の衛星伝送と初の双方向通信を実現した。コリンズラジオ社や海軍研究所などの他のグループも実験に参加した。エコーは受動的なシステムであったため、主に衛星通信の将来の可能性を示すのに役立ち、1968年に軌道から外れる前は時代遅れになっていた。エコーは、夜間でも肉眼で見ることができるという視認性で一般大衆に最もよく知られていた。[5]
エコー衛星計画は、モスクワの位置を正確に特定するために必要な天文基準点も提供した。この精度の向上は、大陸間弾道ミサイルの標的として米軍が求めていたものであった。[17]
ベル研究所がエコー計画のために建設したホルムデルの大型ホーンアンテナは、後にアルノ・ペンジアスとロバート・ウッドロウ・ウィルソンによって宇宙マイクロ波背景放射の発見に使用され、ノーベル賞を受賞した。[18]
1960 年 12 月 15 日、米国郵便局はエコー 1 を描いた郵便切手を発行しました。
ギャラリー
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1960 年 5 月 1 日に表面ストレス テストを受けているエコー衛星のスケール プロトタイプ。 -
エコー1 -
衛星経由の最初の音声伝送と、その取り組みを実施したエンジニアたちを紹介する AT&T ベル研究所のビデオ。
参照
- AO-51、AMSAT -OSCAR 51（Phase 2E、またはECHOとも呼ばれる）– 2004年に打ち上げられたアマチュア無線通信衛星
- クーリエ 1B – 1960 年に打ち上げられた世界初のアクティブ中継衛星
- 通信衛星の初登場リスト
- PAGEOS – 同様の気球衛星プロジェクト
- プロジェクト SCORE – 1958 年に打ち上げられた世界初の通信衛星
- テルスター– 1962年に打ち上げられた初のアクティブな直接中継通信衛星
- NASAが推進するその後の拡張可能な宇宙船技術プロジェクトであるトランスハブ
- 米国の宇宙探査の歴史が描かれた米国切手
- ノーマン・L・クラビル
参考文献
- ^ 「Echo 1, 1A, 2」。ミッションおよび宇宙船ライブラリ。NASA。2010年5月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年2月6日閲覧。
この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ ab Astronautix.com、Echo 2008-05-11 に Wayback Machineでアーカイブ
- ^ Butrica, Andrew J. (1996). To See the Unseen: A History of Planetary Radar Astronomy. NASA. 2007年8月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ マーシュ・アリソン（2020年11月12日）。「巨大マイラーバルーンが宇宙で最もクールだった時代」IEEE Spectrum 。 2021年2月10日閲覧。
- ^ abcde Butrica, Andrew J. (1997). 電離層を超えて: 衛星通信の 50 年。ワシントン DC: アメリカ航空宇宙局。Bibcode : 1997bify.book .....B. OCLC 229170160。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ ab ハンセン、ジェームズ R. (1995)。宇宙飛行革命: スプートニクからアポロまでの NASA ラングレー研究所。ワシントン DC: NASA。OCLC 62404314 。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ NASA/ラングレー研究センター (NASA-LaRC) (1965年6月29日). 「ノースカロライナ州ウィークスビルにおける135フィート衛星の静的膨張試験」. インターネットアーカイブ. 2020年3月15日閲覧。
- ^ abcd Harrison M. Jones; II Shapiro; PE Zadunaisky (1961)。HC Van De Hulst、C. De Jager、AF Moore (編)。「太陽放射圧の影響、ガス漏れ率、およびエコー I の軌道から推測される空気密度」。Space Research II、第 2 回国際宇宙科学シンポジウムの議事録、フィレンツェ、1961 年 4 月 10 ～ 14 日。North-Holland Publishing Company-アムステルダム。
エコー軌道の観測された変動は、主に太陽光の圧力の影響によるもので、理論結果と非常によく一致しています。近地点高度は大きな振幅（約 600 km（370 マイル）に相当）と長い周期（約 300 日に相当）の振動を呈しており、これが Echo I の寿命に決定的な影響を及ぼしています。現時点での最良の推定では、この気球は 1963 年の夏に消滅するでしょう。
- ^ Davis and Tanimoto. 「アンテナシステムの機械的開発」（PDF）。NASA JPL 。 2022年1月8日閲覧。
- ^ ギルモア、ジェリー（1999年9月11日）。「ビジネスのための心：シェルダールの創意工夫がパンの新鮮さを保ち、心臓の鼓動を安全に保っている」フォーラム。ノースダコタ州ファーゴ。2011年7月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Staugaitis, C. & Kobren, L. 「Echo II 金属ポリマー積層板 (NASA TN D-3409) の機械的および物理的特性」、NASA ゴダード宇宙飛行センター (1966)この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「Echo 2」NASA 2019年1月30日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ 「Shotput」. Gunter's Space Page . 2024年3月21日閲覧。
- ^ “Shotput”. Astronautix. 2016年12月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年2月27日閲覧。
- ^ 「エコー1」NASA 2015年10月8日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ Coulter, Dauna (2008年7月31日). 「ソーラーセイルの簡単な歴史」. NASA. 2010年1月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年2月4日閲覧。 この記事には、パブリック ドメインであるこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ グレイ、マイク（1992年）。攻撃の角度：ハリソン・ストームズと月へのレース。WWノートン＆カンパニー、pp.5-6。ISBN 0-393-01892-X。
- ^ 「アルノ・ペンジアス - 伝記」nobelprize.org。
さらに読む
- エルダー、ドナルド C. (1995)。「8ボールの後ろから：プロジェクトエコーの歴史」AAS歴史シリーズ。第 16 巻。アメリカ天文学会のためのユニベルト。ISBN 0-87703-388-9。
- ニック・ダルト「インフレータブル衛星」、Invention and Technology 2007年夏号、第23巻第1号、38～43ページ
外部リンク
- 映画クリップ「ビッグバウンス」はインターネットアーカイブで視聴できます。
- 映画クリップ「宇宙の勝利。ディスカバラー宇宙船が軌道から回収される、1960年8月15日」はインターネットアーカイブで視聴できます。