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 SAMPEX衛星 | |
| 名前 | エクスプローラー68 サンペックス SMEX-1 |
|---|---|
| ミッションタイプ | 磁気圏研究 |
| オペレーター | NASA / GSFC マックス・プランク研究所 |
| コスパーID | 1992-038A |
| SATCAT番号 | 22012 |
| Webサイト | lasp.colorado.edu/home/sampex/ |
| ミッション期間 | 3年（計画） 11年11ヶ月27日（達成） |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船 | エクスプローラー LXVIII |
| 宇宙船の種類 | 太陽異常・磁気圏粒子探査機 |
| バス | サンペックス |
| メーカー | ゴダード宇宙飛行センター |
| 打ち上げ質量 | 158 kg (348 ポンド) |
| ペイロード質量 | 45.2 kg (100 ポンド) |
| 寸法 | 1.5 × 0.9 m (4 フィート 11 インチ × 2 フィート 11 インチ) |
| 力 | 102ワット |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 1992年7月3日 14:19 UTC |
| ロケット | スカウトG-1（S-215C） |
| 発射場 | ヴァンデンバーグ、SLC-5 |
| 請負業者 | ヴォート |
| 入隊 | 1992年7月3日 |
| ミッション終了 | |
| 無効化 | 2004年6月30日 |
| 最後の連絡 | 2012年11月13日 |
| 減衰日 | 2012 年 11 月 13 日、11:42 UTC [1] |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心軌道[2] |
| 政権 | 極軌道 |
| 近地点高度 | 512 km (318 マイル) |
| 遠地点高度 | 687 km (427 マイル) |
| 傾斜 | 81.70° |
| 期間 | 96.70分 |
| 楽器 | |
| 重イオン大型望遠鏡（HILT） 低エネルギーイオン組成分析装置（LICA） 質量分析望遠鏡（MAST） 陽子/電子望遠鏡（PET） | |
.gif/500px-SAMPEX_(Explorer_68).gif) SAMPEX (Explorer 68) ミッションパッチ 小型探査機プログラム（SAMPEX） | |
太陽異常・磁気圏粒子探査機（SAMPEXまたはエクスプローラー68）は、 NASAの太陽および磁気圏の観測装置であり、小型探査機プログラムの最初の宇宙船でした。 1992年7月3日、スカウトG-1ロケットでヴァンデンバーグ空軍基地（西部試験場）から低地球軌道に打ち上げられました。SAMPEXは、NASAとドイツのマックスプランク地球外物理学研究所との国際協力でした。[3]太陽異常・磁気圏粒子探査機（SAMPEX）は、低コストの宇宙船のための小型探査機（SMEX）プログラムの下で打ち上げられた一連の宇宙船の最初のものです。[4]
ミッション
SAMPEX実験の主な目的は、宇宙線の異常な成分、太陽からの太陽エネルギー粒子の放出、および磁気圏の相対論的電子の降下に関するデータを数年間連続して取得することであった。SAMPEXの軌道は、高度512 × 687 km（318 × 427 mi）、傾斜角81.70°である。宇宙船は、ピッチ軸が太陽に向けられた、搭載された3軸安定化太陽指向/運動量バイアスシステムを使用している。太陽電池パネルは、科学機器用の16.7ワットを含む動作用の電力を供給している。搭載されたデータ処理ユニット(DPU) は、科学データやその他のデータを前処理し、約 65 Mbのレコーダー/プロセッサ/パケタイザー (RPP) ユニットに保存してから、ワロップス飛行施設(WFF) (またはバックアップ) ステーションを介してS バンドで1.5 Mbit/s の速度で送信します。コマンド メモリには少なくとも 1,000 のコマンドを保存できます。科学機器は、銀河および太陽宇宙線フラックスの最適なサンプリングを行うために、通常、特に地球の極の上の地方天頂に向けられています。高エネルギー磁気圏粒子の降下は、低地磁気緯度で監視されます。[4]
宇宙船
この衛星には4つの科学機器が搭載されている: (1) 低エネルギーイオン組成分析装置 (LICA)、(2) 重イオン大型望遠鏡 (HILT)、(3) 質量分析望遠鏡 (MAST)、(4) 陽子電子望遠鏡 (PET)。この宇宙船の推定耐用年数は約3年であるが、データストリームは2004年6月30日まで継続されている。1997年、NASAゴダード宇宙飛行センターはSAMPEXの運用をメリーランド大学カレッジパーク校の航空宇宙工学部内にある飛行力学制御研究所 (FDCL) に移管した。[4]
楽器
この宇宙船は、宇宙線の異常成分、太陽高エネルギー粒子の放射、地球磁気圏内の電子数を測定するために設計された4つの機器を搭載していた。3年間のミッションのために建造されたが、その科学ミッションは2004年6月30日に終了した。[5] SAMPEXのミッションコントロールは、 1997年10月までゴダード宇宙飛行センターによって行われ、その後ボウイ州立大学 衛星運用管制センター（BSOCC）に引き渡された。[1] BSOCCは、エアロスペースコーポレーションからの資金援助を受けて、科学ミッションの終了後も宇宙船の運用を継続し、学生向けの教育ツールとして宇宙船を使用しながら、科学データを一般に公開し続けた。[6] [7]
実験
重イオン大型望遠鏡（HILT）
HILT実験は、約8.0～310 MeV /核子のエネルギー範囲で宇宙線の電荷、エネルギー、質量を測定するように設計された。具体的には、エネルギー範囲は以下のとおりである。ヘリウム（He）：3.9～90 MeV/核子、炭素（C）：7.2～160 MeV/核子、酸素（O）：8.3～310 MeV/核子、ネオン（Ne）：9.1～250 MeV/核子、鉄（Fe）：11～90 Mev/核子。この装置は、（a）入口の位置敏感比例計数管のアレイ、それに続く（b）電離箱、（c）直前の別の位置敏感比例計数管のアレイ、（d）共面の10素子固体検出器アレイから構成されていた。検出器は、(e) 4 つの光感度ダイオードで観測される大型のヨウ化セシウム(CsI)シンチレーション カウンタによってバックアップされていました。幾何学的係数は 35 cm2-sr と大きかったです。2 つの位置感度カウンタによって、電離箱に沿った軌跡の正確な長さを計算することができました。アイテム (a)、(b)、(c) には、75 Torrの圧力で流れるイソブタン ガスが充填されていました。8.5 kg (19 lb) の液体イソブタンは、3 年間の動作に十分でした。この機器は基本的に dE/dx 対 E システムであり、dE/dx は (a)、(b)、(c) によって提供され、E は (d) と (e) によって提供されました。すべてのセンサーからの遠隔測定信号によって、同位体の質量、電荷、エネルギーを正確に決定できました。ただし、各バンドの高エネルギー端、特に重い元素では、同位体の分解能が低かったです。しかしながら、種に依存したフラックスは高エネルギー端でも容易に計算された。[8]
低エネルギーイオン組成分析装置 (LICA)
LICA実験は、12のエネルギー帯で天頂から到達する0.5～5MeV/核子の太陽イオンおよび磁気圏イオン（HeからNi ）を測定するように設計された。イオンの質量は、約50cm（20インチ）の経路長にわたる飛行時間（ToF）と、 4つの4×9cm（1.6×3.5インチ）シリコン（Si）固体検出器の1つでの残留運動エネルギーの同時測定によって決定された。0.75マイクロメートルのニッケル入口フォイルを通過したイオンは二次電子を放出し、シェブロン型マイクロチャネルプレートアセンブリがこれを増幅して計時開始の信号を形成する。二重入口フォイルは、単一のピンホールから太陽光が望遠鏡に入るのを防ぎ、太陽および地球コロナ紫外線の影響を受けないようにする。固体検出器の前にある別のフォイルとマイクロチャネルプレートアセンブリは、計時停止の信号を発する。タイミング陽極の前面にあるウェッジアンドストリップ陽極によって、イオンがフォイルを通過した場所、つまりその飛行経路長が決定されました。経路長から決定された速度、ToF、および固体検出器によって測定された残留エネルギーを組み合わせると、完全な同位体分離を提供するのに十分な約 1% の分解能でイオンの質量が得られました。入口フォイルでのエネルギー損失の補正により、イオンの入射エネルギーが得られました。センサーの幾何学的係数は 0.8 cm2-sr で、視野は 17° x 21° でした。機内処理によって、LICA をトリガーするイオンが陽子、He 核、またはより質量の大きいイオンのいずれであるかが決定されました。陽子は割合でカウントされ、それ以上の分析は行われませんでした。より重い核は、地上への送信の優先度が低い (He) か高い (He より質量が大きい) ものとして扱われました。機器データ処理ユニットは、両方の優先イベントのサンプルがテレメータ送信されるようにしましたが、優先度の低いイベントがよりまれな重い種を圧迫しないようにしました。処理されたH（水素）、He、O、Siグループ、およびFeグループのフラックス率対エネルギーは、送信のために15秒ごとに選択されました。適切な磁場モデルにより、剛性カットオフ計算による原子電荷状態の指定が可能になりました。さらに、軌道上の陽子カットオフ対エネルギーは、他の種の電荷識別に役立ちました。センサーのオンボード較正は、コマンドによって週に1回程度行われました。データは26.5 MBのオンボードメモリに保存され、1日2回地上局にダンプされました。[9]
質量分析望遠鏡（MAST）
MAST は、面積が 20 cm 2 (3.1 平方インチ)を超える 11 層の検出器アレイで、上下に積み重ねられています。最初の 4 つ、M1、M2、M3、M4 は表面バリア型の 1 次元位置感度検出器で、それぞれ 0.5 mm (0.020 インチ) ピッチの 92 個の共面平行電極ストリップを備えています。これら 4 つの層を組み合わせることで、2 つの位置での XY 座標を決定し、透過した原子核の正確な軌道を決定できます。これらの後には、さらに 2 つの表面バリア検出器、D1 と D2 が続きます。さらに下流には、リチウムドリフト固体検出器、D3 から D7 が続きます。検出器の面積と厚さは次のとおりです。M1 ～ M4: 20 cm 2 (3.1 平方インチ)、115マイクロメートル。 D1: 20 cm 2 (3.1 平方インチ)、175 マイクロメートル。D2: 20 cm 2 (3.1 平方インチ)、500 マイクロメートル。D3 から D7 の面積は 30 cm 2 (4.7 平方インチ) で、厚さはそれぞれ 1.8 mm (0.071 インチ)、3.0 mm (0.12 インチ)、6.0 mm (0.24 インチ) (3.0 mm (0.12 インチ) 検出器 2 個の複合スタック)、9.0 mm (0.35 インチ) (3.0 mm (0.12 インチ) 検出器 3 個の複合スタック)、および 3.0 mm (0.12 インチ) でした。最後に貫通した検出器からの信号は残留エネルギー E' を測定し、上流の検出器は十分な冗長性を備えた dE/dx を提供しました。軌道システムは、ベヴァラック粒子加速器での飛行前較正と相まって、10MeV/核子から数百MeV/核子のエネルギー範囲、および3 <= Z <= 28の電荷範囲で、同位体質量決定において、通常可能であったよりも0.2 amuというかなり高い精度を実現しました。搭載されたDPUにより、Z > 3イベントからのデータを優先的にダウンリンクすることができました。[10]
陽子電子望遠鏡（PET）
PET は、8 つのリチウムドリフト固体検出器のアレイで構成され、電子の場合は 1～30 MeV、H および He の場合は 18～85 MeV/核子、より重い元素の場合は 54～195 MeV/核子のエネルギー範囲をカバーします。幾何学的係数は約 1.0 cm**2-sr でした。H および He は、幾何学的係数が 0.3 に低下した状態で、数百 MeV/核子の範囲まで追跡できます。最上部の検出器 P1 (凸型) および P2 (凹型) は、それぞれ厚さ 2 mm (0.079 インチ) で、面積は 8.1 cm 2 (1.26 平方インチ) でした。下流には、残りの平面検出器 P3 ～ P8 があり、寸法は次のとおりです。 P3: 9.2 cm 2 (1.43 平方インチ)、15 mm (0.59 インチ) (3.0 mm (0.12 インチ) 検出器 5 個の複合スタック)、および P4 ～ P8: 4.5 cm 2 (0.70 平方インチ)、3.0 mm (0.12 インチ)。この装置は、低ゲイン (高 Z) モードまたは通常は低 Z モードで動作し、陽子、電子、ヘリウムを観測できます。最後に貫通した検出器からのパルス高さにより、総 E を決定でき、上流の検出器は、粒子の種類を正確に決定するのに十分な冗長性を備えた dE/dx を提供しました。P1 の計数率は 0.1 秒の分解能で記録され、0.4 MeV を超えるエネルギーで降下する電子のフラックスの急速な時間変化を観測できました。[11]
協力者
SAMPEXの協力者には以下が含まれる: [5]
- エアロスペースコーポレーション
- J. バーナード ブレイク博士、M. ルーパー、KL ロレンツェン、D. マブリー、J. マズール、R. セレスニック
- カリフォルニア工科大学
- A. カミングス、R. レスケ、リチャード A. メヴァルト博士、エドワード C. ストーン Jr. 教授
- コロラド大学ボルダー校大気宇宙物理学研究所
- ダニエル・N・ベイカー博士、SGカネカル、シンリン・リー
- マックス・プランク研究所、ガルヒング
- ディーター・K・ホーヴェシュタット博士、ベルント・クレッカー博士、マンフレッド・ショーラー博士
- NASAゴダード宇宙飛行センター
- ティコ・T・フォン・ローゼンヴィンゲ博士、ダニエル・N・ベイカー博士
- NASAラングレー研究センター
- リンウッド・B・カリス・ジュニア博士、J・ランベス
- メリーランド大学カレッジパーク校
- ダグラス・C・ハミルトン博士、グレン・M・メイソン博士
- セントルイス・ワシントン大学
- J. カミングス
結果
SAMPEXは、銀河の遠方での超新星爆発、太陽フレアの中心、近くの星間空間の深部からの粒子のエネルギー構成と電荷状態を研究しています。また、地球の中層大気に時折突入し、中性ガスを電離させて大気の化学変化を引き起こす磁気圏粒子集団も綿密に監視しています。SAMPEXの重要な部分は、地球の磁場を測定戦略の不可欠な要素として使用することです。地球の磁場は、SAMPEXが極軌道を周回する際に、粒子のさまざまなエネルギーと電荷状態を分離するための巨大な磁気分光計として使用されます。[12]
太陽活動周期の現在の極小期に打ち上げられてからほぼ5年が経ち、SAMPEXは、ほぼ極地の低地球軌道という独自の視点から、太陽、太陽圏、磁気圏の高エネルギー粒子に関する幅広い観測と発見を行ってきました。私たちが研究しているプロセスのほぼすべてが太陽活動周期によって駆動されるか、または大きく影響を受けるため、NASA宇宙科学局の太陽地球接続（SEC）テーマの目標の中心となる幅広いプロセスの太陽活動周期への依存性を完全に特徴付ける機会があります。 [12]
今後数年間、太陽活動が11年間で最大となるまで増加するにつれて、SAMPEXの調査は次のようになります。[12]
- 相対論的電子の加速を調査し、それが上層大気に与える影響を測定し、太陽活動極小期だけでなく、より複雑な太陽活動期における大気化学への影響を決定します。
- 太陽活動周期の衰退期に観測された少数の太陽フレアと比べ、数十の太陽フレアから太陽物質のサンプルを採取する。
- 太陽活動極大期付近における異常成分の同位体組成、捕捉寿命、消失を測定する。
- NASA とその国際パートナーが今後の太陽活動極大期の宇宙天気を研究するために設置した一連の観測所の中で、ユニークなリンクとして機能します。
大気圏突入
3年間の主要ミッションのために建造されたこの宇宙船は、2012年11月13日の再突入まで科学データの送信を続けました。[2]
参照
参考文献
- ^ ab "SAMPEX". ESA eoPortal ディレクトリ. 2015年9月4日閲覧。
- ^ ab 「軌道：SAMPEX（エクスプローラー68）1992-038A」NASA。2021年10月28日。 2021年11月27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。
- ^ Mason, GM; et al. (1998). SAMPEX: NASA 初の小型探査衛星。IEEE 航空宇宙会議。1998 年 3 月 21 ～ 28 日。コロラド州アスペン。第 5 巻。pp. 389 ～ 412。Bibcode : 1998aero....5..389M。doi :10.1109/AERO.1998.685848。
- ^ abc 「ディスプレイ：SAMPEX（エクスプローラー68）1992-038A」NASA。2021年10月28日。 2021年11月27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 「SAMPEXデータセンター」カリフォルニア工科大学。 2015年9月4日閲覧。
- ^ 「SAMPEXミッションが地球に戻る」。The Aerospace Corporation。2012年11月21日。2015年9月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年9月4日閲覧。
- ^ 「NASAのSAMPEXミッション：宇宙天気の戦士」NASA、2012年11月1日。 2015年9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。
- ^ 「実験：重イオン大型望遠鏡（HILT）」NASA。2021年10月28日。 2021年11月28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。
- ^ 「実験：低エネルギーイオン組成分析装置（LICA）」NASA。2021年10月28日。 2021年11月28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。
- ^ 「実験：質量分析望遠鏡（MAST）」NASA。2021年10月28日。 2021年11月28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。
- ^ 「実験：陽子電子望遠鏡（PET）」NASA。2021年10月28日。 2021年11月28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。
- ^ abc "SAMPEX". コロラド大学ボルダー校大気宇宙物理学研究所。1997年。 2021年11月27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。
さらに読む
- Baker, Daniel N.; et al. (1993年5月1日). 「太陽・異常・磁気圏粒子探査機（SAMPEX）ミッションの概要」. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing . 31 (3): 531–541. Bibcode :1993ITGRS..31..531B. doi :10.1109/36.225519 . 2021年11月27日閲覧。
外部リンク
- コロラド大学ボルダー校のSAMPEXウェブサイト
- カリフォルニア工科大学のSAMPEXデータセンター
- ゴダード宇宙飛行センターによる SAMPEX アーカイブ ウェブサイト