プロジェクト・ヴァンガード

ヴァンガード計画は、アメリカ海軍の 海軍研究所（NRL）が管理していたプログラムであり、フロリダ州ケープカナベラルミサイル別館からヴァンガードロケット^[1]を打ち上げロケットとして使用し、低地球軌道に最初の人工衛星を打ち上げることを目的としていた。

1957年10月4日のスプートニク1号の打ち上げを受けて、米国は、以前に陸軍弾道ミサイル局（ABMA）によって提案されていたエクスプローラー計画を再開した。しかし、中央情報局（CIA）とドワイト・D・アイゼンハワー大統領は、秘密のスパイ機の画像から、ソ連のスプートニク計画が進展していることを個人的に知っていた。 ^{[2] ABMAは}ジェット推進研究所（JPL）と共同でエクスプローラー1号を建造し、1958年2月1日（ UTC ）に打ち上げた。しかし、作業が完了する前に、ソ連は1957年11月3日に2番目の衛星スプートニク2号を打ち上げた。一方、1957年12月6日のヴァンガードTV3の華々しい失敗は、宇宙開発競争におけるアメリカの立場に対する失望を深めた。

1958年3月17日、ヴァンガード1号はアメリカが地球低軌道に打ち上げた2番目の人工衛星となった。これは初の太陽電池式衛星であった。直径わずか15.2cm (6.0インチ)、重さ1.4kg (3.1ポンド)のヴァンガード1号は、当時のソ連首相 ニキータ・フルシチョフによって「グレープフルーツ衛星」と評された。^[3]ヴァンガード1号とその打ち上げロケットの上段は、ヴァンガードの前身であるスプートニク1号、スプートニク2号、エクスプローラー1号が軌道上から消滅したため、宇宙に残っている人工衛星としては最古のものである。

1950年代初頭、アメリカロケット協会は宇宙飛行に関する特別委員会を設立し、 NRLのバイキングロケットのプロジェクトマネージャーであったミルトン・W・ローゼンが委員長に就任した。ゼネラルエレクトリックのリチャード・W・ポーターと国立科学財団（NSF）の理事長アラン・T・ウォーターマンとの会話に勇気づけられたローゼンは、1954年11月27日に地球衛星打ち上げの潜在的価値を述べた報告書を完成させた。この報告書は1955年初頭にNSFに提出された。^[4]国際地球観測年（1957～1958年）の計画の一環として、米国は科学実験を行う人工衛星を地球の周りの軌道に乗せることを公的に約束した。

これを実行するための提案は、米国空軍(USAF)、米国陸軍(USA)、米国海軍(USN) から提出された。ヴェルナー・フォン・ブラウン博士率いる陸軍弾道ミサイル局 (ABMA) は、改良型レッドストーンロケット(ジュノー Iを参照)の使用を提案し、一方空軍は当時存在していなかったアトラス打ち上げロケットの使用を提案した。海軍は、バイキングおよびエアロビーロケットシステムに基づくロケットシステムの設計を提案した。

空軍の提案は、アトラスの開発が他の乗り物より何年も遅れていたため、真剣に検討されなかった。他の制限の中でも、陸軍の提案は打ち上げ乗り物に焦点が当てられており、ペイロードはジェット推進研究所(JPL) から利用可能になると想定され、地上追跡ステーションのネットワークは海軍のプロジェクトであると想定されていた。海軍の提案では、ミッションの3つの側面すべてが詳細に説明されていた。^[5]

1955年8月、米国国防総省の特殊能力委員会は、1958年春までに以下の要件を満たす可能性が高いと判断した海軍の提案を選択した。^[6]

1. 国際地球観測年中に衛星を軌道上に乗せる。
2. 軌道上で科学 実験を達成する。
3. 衛星を追跡し、軌道に到達したことを確認します。

もう一つの考慮事項は、海軍の提案では、平和的な科学的探査には不適切だと考えられていた軍用ミサイルではなく、民間の探査ロケットが使われていたことだった。当時は明言されていなかったが、米国ではすでに秘密の衛星プログラムWS-117が進行中で、米空軍のトールIRBMを使用してスパイ衛星を打ち上げる能力を開発していた。米国政府は、ソ連が、さまざまな航空機の侵入やジェネトリックス計画の気球に反対したように、ソ連上空を飛ぶ軍用衛星に反対するのではないかと懸念していた。明らかに「民間」かつ「科学」の衛星が先に打ち上げられれば、ソ連は反対しないかもしれないし、宇宙は国境の上空にあるという前例が確立されるだろうという考えだった。^[7]

ヴァンガード計画と名付けられたこの計画は、海軍の管理と国防総省の監視下に置かれました。ワシントンの海軍研究所(NRL) が全体的な責任を負い、初期の資金は国立科学財団から提供されました。所長は天文学者のジョン・P・ハーゲン(1908-1990) で、1958年にNASAが設立されると宇宙飛行開発の副所長になりました。^[8] NRLが衛星の形状を円錐形から変更したために遅れましたが、^[9]最初の1.4 kg (3.1 lb) の球形のヴァンガード衛星がNRLで製造され、ペイロードとして密閉容器に入った水銀電池7個、追跡無線送信機2台、温度感知結晶、球体表面の太陽電池クラスター6個を搭載していました。最初の衛星はヴァンガードTV3と呼ばれました。 ^[10]

NRLは、ヴァイキングロケットを製造したマーティン社との契約を通じてヴァンガードロケットの開発、衛星追跡システムの開発と設置、衛星の設計、製造、試験も担当した。追跡システムはミニトラックと呼ばれた。ミニトラック局はNRLが設計し、陸軍工兵隊に下請け委託されたもので、北米東海岸と南米西海岸に沿って南北に走る14局^{[11]であった。ミニトラックは、NRLが開発した別のシステムである}NAVSPASURの前身であり、現在も空軍の管理下で運用されており、宇宙船追跡データの主要な生成元となっている。^[6]

当初の予定ではTV3は1957年9月中に打ち上げられることになっていたが、遅延のため実現しなかった。^[6] 1957年10月4日、ヴァンガードチームは、発射ロケットの第1段をテストするために設計されたテスト車両（TV-2）にまだ取り組んでいる最中に、ソ連によるスプートニク1号の打ち上げを知った。ヴァンガードチームの士気をくじく一方で、ミニトラックはスプートニクを追跡することに成功し、NRLにとっては大きな成功となった。 ^[12] 12月6日午前11時44分35秒、TV-3の打ち上げが試みられた。ヴァンガードロケットは、エンジンが推力を失ったときに約1.2メートル（4フィート）上昇し、ロケットはすぐに発射台に沈み、爆発した。ペイロードノーズコーンが分離して爆発するロケットから自由に着地したが、小型衛星の無線ビーコンはまだビープ音を発していた。^{[13] [14]}衛星は損傷が大きかったため、使用することができず、現在は国立航空宇宙博物館に収蔵されている。

1957年11月3日、ソ連がスプートニク2号を打ち上げた後、当時の国防長官 ニール・H・マケロイは米軍に対し、ジュノー1号を使用して衛星を打ち上げるよう指示した。^[15] 1958年1月31日、米軍はエクスプローラー1号衛星を打ち上げた。スプートニク1号と2号の打ち上げにより、それまでの懸念であった衛星上空飛行の権利は意味をなさなくなった。これらの衛星は、ソ連の初期のICBMの基礎となったソ連のR-7ロケットの初期バージョンで打ち上げられ、明らかに軍用であり、ヴァンガードロケットの約40倍の大きさであった。

1958 年 3 月 17 日、この計画によりヴァンガード衛星 TV-4 の打ち上げが成功しました。TV-4 は遠地点3,969キロメートル (2,466 マイル)、近地点650 キロメートル (400 マイル) の安定した軌道に到達しました。この衛星は少なくとも 240 年間は軌道上に留まると推定され、ヴァンガード I と改名されました。この衛星は上段の打ち上げステージとともに、現在も軌道上にある最古の人工衛星となっています。

1958年後半、ヴァンガード計画の責任がNASAに移管され、ゴダード宇宙飛行センターの中核が形成された。4回の打ち上げ失敗の後、この計画は再びSLV-4で成功し、ヴァンガードIIと改名された。^[16]さらに2回の失敗の後、1959年のヴァンガードIIIの打ち上げで計画は終了した。

スプートニク1号の影に隠れ、初期の試みが失敗に終わったことで広く非難されたにもかかわらず、ヴァンガード計画は最終的に科学的目的を達成し、地球の大きさと形、空気の密度、温度範囲、微小隕石の衝突に関する豊富な情報を提供した。^[17]ヴァンガード1号の無線は1964年まで送信を続け、この衛星で得られた追跡データから、地球は完全な球体ではなく、わずかに洋ナシ型で、北極では高く、南極では平らになっていることが明らかになった。これにより、高高度での大気の密度に関する考えが修正され、世界地図の精度が向上した。ヴァンガード計画は、1958年半ばにNASAが設立されたときにNASAに移管された。

ヴァンガード「衛星打ち上げロケット」は、テストロケットTVバージョンとは対照的に、運用中のSLVロケットのために作られた用語であり、エクスプローラー衛星を打ち上げたレッドストーンベースのジュピターC /ジュノ1ロケットや、ソビエトが初期のスプートニクを打ち上げるために使用した巨大なR-7ロケットよりもはるかに小型で軽量な打ち上げロケットでした。

ヴァンガード 1 号計画は、ロケットの打ち上げから衛星の追跡まで、その後の米国の衛星計画に応用される技術の多くを導入しました。たとえば、太陽電池を無線送信機の電源として数年間使用できることが飛行中に実証されました。ヴァンガードの太陽電池は約 7 年間動作しましたが、別の搭載送信機の電源として使用された従来のバッテリーはわずか 20 日間しか持ちませんでした。

ヴァンガードの太陽エネルギーによる「声」は 1964 年に沈黙しましたが、科学界に貢献し続けています。現在不活発なヴァンガードの地上からの光学追跡は、太陽、月、地球の大気が衛星軌道に与える影響に関する情報を提供し続けています。ヴァンガード 1 号は 2008 年 3 月 17 日に宇宙での 50 周年を迎えました。^[18]打ち上げ後の数年間で、この小型衛星は地球を 196,990 回以上公転し、地球から準惑星冥王星の向こうまでの距離と地球から地球への半分 の距離に相当する 57 億海里 (106 億キロメートル) を移動しました。当初の推定では、軌道は 2,000 年続くとされていましたが、太陽活動が活発なときに太陽放射圧と大気抵抗によって衛星の近地点高度に大きな変動が生じ、予想寿命が約 240 年に大幅に短縮されることが判明しました。^[19]

試験機の打ち上げ ヴァンガードの最初の飛行は、ヴァンガード TV0単段式ロケットの弾道試験に成功し、1956 年 12 月 8 日に打ち上げられました。1957 年 5 月 1 日には、2 段式試験機 TV1 の打ち上げに成功しました。また別の弾道試験に成功したヴァンガード TV2 は、1957 年 10 月 23 日に打ち上げられました。

ヴァンガード ロケットは 11 回の打ち上げ試行のうち 3 つの衛星を打ち上げました。

1. ヴァンガードTV3 – 1957年12月6日 – 1.36 kg (3.0 lb) の衛星を軌道に乗せることができず、タンク圧力の低下によりT+2秒でエンジンが停止した^[20]
2. ヴァンガードTV3バックアップ– 1958年2月5日 – 1.36 kg（3.0 lb）の衛星を軌道に乗せることができず、制御障害により機体が分解し、打ち上げから55秒後に停止^[21]
3. ヴァンガード1号– 1958年3月17日 – 1.47 kg (3.2 lb) の衛星を軌道に乗せた^[22]
4. ヴァンガードTV5 – 1958年4月28日 – 9.98 kg (22.0 lb) の衛星を軌道に乗せることができず、第3段分離に失敗した^[23]
5. ヴァンガードSLV-1 – 1958年5月27日 – 9.98kgの衛星を軌道に乗せることができなかった – 第2段の姿勢制御の失敗により、第3段が軌道投入に必要な角度に入らなかった^[24]
6. ヴァンガードSLV2 – 1958年6月26日 – 9.98kgの衛星を軌道に乗せることができなかった – 燃料ラインの閉塞により、第2段はわずか8秒の燃焼後に推力を失った^[25]
7. ヴァンガードSLV3号 – 1958年9月28日 – 9.98kgの衛星を軌道に乗せることができなかった – 燃料ラインの閉塞により第2段の推力が不十分で軌道投入できなかった^[26]
8. ヴァンガード2号– 1959年2月17日 – 10.8kg（24ポンド）の衛星を軌道に乗せた^[27]
9. ヴァンガードSLV5号 – 1959年4月13日 – 10.3kg（23ポンド）の衛星を軌道に乗せることができず、第2段の油圧装置の故障により制御不能に陥った^[28]
10. ヴァンガードSLV6 – 1959年6月22日 – 10.3kgの衛星を軌道に乗せることができず、ヘリウム排気弁が詰まって第2段が爆発した^[29]
11. ヴァンガード3号 - 1959年9月18日 - 22.7kg（50ポンド）の衛星を軌道に乗せた^[30]

• 探検家プログラム
• スプートニクと呼ばれる宇宙船のリスト
• スプートニク危機

• ヴァンガード：歴史、コンスタンス・グリーンとミルトン・ロマスク、NASA SP-4202、政府印刷局、ワシントン DC、1970 年
• プロジェクト・ヴァンガード、カート・ステリング、ダブルデイ＆カンパニー、ガーデンシティ、ニューヨーク、1961年
• Nova - スプートニク機密解除、参照:ポール・ディクソン、著者 -スプートニク: 世紀の衝撃
• マクドゥーガル、ウォルター A. (1985). ... ウォルター A.ガーデンシティ、ニューヨーク: ベーシックブックス NY pp. 119–124.
• ステリング、カート・R. (1961)。プロジェクト・ヴァンガード。ボストン：ダブルデイ・アンド・カンパニー。pp. 17–25。

• ヴァンガード - 歴史 (NASA SP-4202、1970) オンラインブック 2018年10月7日アーカイブ、Wayback Machine
• NASA 歴史シリーズの出版物 (その多くはオンライン)
• NOVA - スプートニク機密解除 - PBS.org