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 ヴァンガード3号衛星 | |
| 名前 | ヴァンガード宇宙ロケット-7 ヴァンガード-TV4BU |
|---|---|
| ミッションタイプ | 地球科学 |
| オペレーター | 海軍研究所 |
| ハーバード指定 | 1959 エタ1 |
| コスパーID | 1959-007A |
| SATCAT番号 | 00020 |
| ミッション期間 | 90日間（計画） 65年10日間（軌道上） |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船 | ヴァンガード3C |
| 宇宙船の種類 | ヴァンガード |
| メーカー | 海軍研究所 |
| 打ち上げ質量 | 42.9 kg (95 ポンド) |
| 寸法 | 直径50.8cm（20.0インチ） |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 1959 年 9 月 18 日、 05:20:07 GMT [1] |
| ロケット | ヴァンガードSLV-7 |
| 発射場 | ケープカナベラル、LC-18A |
| 請負業者 | グレン・L・マーティン・カンパニー |
| ミッション終了 | |
| 最後の連絡 | 1959年12月11日 |
| 減衰日 | 2259年（推定） ～軌道寿命300年[2] |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心軌道[3] |
| 政権 | 中軌道 |
| 近地点高度 | 512 km (318 マイル) |
| 遠地点高度 | 3,750 km (2,330 マイル) |
| 傾斜 | 33.35° |
| 期間 | 130.0 分 |
| 楽器 | |
| 陽子歳差磁力計 微小隕石検出器 衛星抵抗 大気密度 X線実験 | |
ヴァンガード3号（ハーバード指定：1959 Eta 1 [4] ）は、1959年9月18日にヴァンガードSLV-7によって地球周回軌道に打ち上げられた科学衛星であり、 11回の試みのうち3回目の成功したヴァンガードの打ち上げであった。ヴァンガードロケット：ヴァンガード衛星打ち上げロケット7（SLV-7）は、未使用のヴァンガードTV-4BU（TV-4BU = Test Vehicle-Four BackUp）ロケットであり、最終生産の衛星打ち上げロケット（SLV）に更新された。[5]
ヴァンガード計画は、アメリカ合衆国 海軍研究所（NRL）が管理し、グレン・L・マーティン社（現ロッキード・マーティン）が設計・構築したプログラムであり、フロリダ州ケープカナベラルからヴァンガードロケット[6]を打ち上げロケットとして使用し、世界初の人工衛星を地球 周回軌道に乗せることを目的としていた。ヴァンガード3号は、米国とソビエト連邦の間の宇宙開発競争において重要な役割を果たした。
以前の衛星
1959 年 9 月 18 日、ヴァンガード 3 として知られるようになった衛星の打ち上げが成功する以前に、「ヴァンガード 3」という名前を持つ他の 2 つの衛星が打ち上げられましたが、どちらの打ち上げも失敗に終わり、衛星は軌道に到達しませんでした。失敗した衛星は次のとおりです。
- ヴァンガード3Aは、1959年4月13日にヴァンガードSLV-5ロケットで打ち上げられた。
- ヴァンガード3B、1959年6月22日にヴァンガードSLV-6ロケットで打ち上げられた。
ヴァンガード 3 として知られるようになった成功した衛星は、打ち上げ前はヴァンガード 3Cとして知られていました。
宇宙船
ヴァンガード3号衛星は直径50.8cm（20.0インチ）の球体で、上部に66cm（26インチ）の円錐状のブームがついていた。球体の下部4分の3は一酸化ケイ素でコーティングされたマグネシウムで、上部4分の1と円錐状の延長部分はグラスファイバー（グラスファイバーフェノール樹脂）でできていた。衛星の質量は約23.7kg（52ポンド）、19.2kg（42ポンド）の第3段ケーシングを取り付けた軌道上の宇宙船の総質量は42.9kg（95ポンド）だった。[2]
電力は、約 3 か月間持続するように設計された、非磁性端子を備えた特別に製造された Yardley Silvercels (AgZn 化学電池) によって供給されました。電池は、球体の下部 3 分の 2 に取り付けられた加圧缶に収められました。缶の上部中央には、X 線、ピーク メモリ、温度測定、微小隕石検出器、およびデータ エンコーダー用の電子機器を収容する小さなシリンダーも含まれていました。その上には、30 mW、108.00 MHz の Minitrackビーコン送信機がありました。加圧コンパートメントの上部に取り付けられた別のシリンダーには、磁力計の計測パッケージ、関連電子機器、コマンド受信機、および 80 mW、108.03 MHz 送信機に加えて、磁力計にバーストテレメトリを提供する電子機器が含まれていました。地上局の通過中に再生するためのデータを保存するために、テープ レコーダーが使用されました。小型太陽電池と硫化カドミウム電池も赤道近くの球体壁に取り付けられていた。磁力計のセンサーヘッドは円錐状のブームの先端に取り付けられていた。球体はスピン安定化されており、受動的な熱制御を備えていた。推力や姿勢制御用のエンジンは搭載されていなかった。[2]
打ち上げ
ヴァンガード3号は、 1959年9月18日05:20:07 GMT (12:20:07 am EST )、ケープカナベラルの大西洋ミサイル実験場東部試験場から地心軌道に打ち上げられた。衛星はその後05:29:49 GMTに、近地点高度512 km (318 mi)、遠地点3,750 km (2,330 mi)、軌道周期130.0分の33.35°軌道傾斜角の地球周回軌道に投入された。第3段は意図的に衛星に取り付けられたままにされ、回転周期を長くすることで、高速で自転する衛星で必要となる磁力計の補正を避けることになっていた。ミッション中、近地点は地球の夜側に留まった。すべての実験は正常に機能し、バッテリーは1959年12月11日まで84日間持続したが、その時点で宇宙船との通信はすべて停止した。大気抵抗実験のために望遠鏡で光学的に追跡され続けた。 [2]
ミッションの目的
飛行の目的は、地球の磁場、太陽X線放射とそれが地球の大気に与える影響、地球近傍の微小流星体環境を測定することであった。機器には、陽子磁力計、X線電離箱、さまざまな微小流星体検出器が含まれていた。宇宙船は直径50.8cm（20.0インチ）のマグネシウム球であった。磁力計は、球に取り付けられたグラスファイバー/フェノール樹脂の円錐管に収納されていた。得られたデータにより、カバーされたエリアの地球の磁場の包括的な調査が提供され、ヴァン・アレン放射線帯の下端が定義され、微小流星体の衝突数が示された。[7]
ミッションの結果
陽子歳差磁力計
この実験には、高度 514 km (319 マイル) から 3,714 km (2,308 マイル)、緯度 ± 33.4° の範囲で地球の磁場を測定するための陽子歳差磁力計が搭載されていました。測定は、宇宙船が北米と南米の 7 つのミニトラックステーションとオーストラリアと南アフリカの各 1 つのステーションを通過したときに、コマンドによって行われました。コマンドによってスイッチがオンになると、陽子サンプル (ノルマルヘキサン)の周りの分極コイルが2 秒間オンになり、その後 2 秒間歳差信号の読み取りが行われました。ステーションを通過するたびに、複数の読み取りが行われました。実験は 84 日間の稼働期間中に正常に動作し、約 4,300 の読み取りが記録されました。この実験は、JC Cain 他著「ヴァンガード 3 衛星による地磁気場の測定」NASA TN D-1418、ゴダード宇宙飛行センター、メリーランド州グリーンベルト、1962 年に記載されています。磁場測定の全体的な精度は約 10 nT (ガンマ) でした。[8]
X線実験
この実験の目的は、太陽からのX線放射とそれが地球の大気に与える影響を測定することであった。検出器は、太陽フレアで生成されるX線波長（2～8Å、または200～800pm）に敏感な2つの同一の電離箱であった。電離箱は衛星の赤道面に120°離れて設置され、電離箱管が太陽に「向いた」ときに最大信号を受信する。機器は、各軌道の昼間部分で、2～8Å（200～800pm）のX線フラックスを測定し、ピーク読み取りメモリデバイスによって太陽フレアのピーク強度を記録するように設計された。[9]しかし、ヴァン・アレン帯の圧倒的な背景放射線のために、そのセンサーは飽和し、太陽X線に関する有用な情報は収集されなかった。[10]
微小隕石検出器
この実験には、衛星の内壁に沿って伸びる 2 つの密閉された圧力ゾーンがあり、衛星シェルを貫通するほどの大きさの微小隕石の衝突を記録するように設計されていました。これらの圧力ゾーンは部分真空で、それぞれ圧力が異なり、厚さ 0.66 mm のマグネシウムの壁で保護されており、露出表面積は 0.162 m 2で、シェルの面積の 20% に相当します。いずれかのゾーンの壁の穴は、その間に取り付けられた差圧ゲージによって検出され、テレメトリ チャネルの 1 つの長さの変化として遠隔測定されました。宇宙塵、微小隕石、その他の粒子による衝撃による衛星シェルの侵食は、衛星表面に取り付けられた 3 つのクロムストリップ侵食ゲージと感光性検出器によって記録されました。ゲージの表面が侵食によって変化すると、ゲージの電気抵抗も変化しました。感光性検出器は、不透明なアルミ PET フィルムで保護された硫化カドミウムセルで、カバーが侵食されたり貫通されたりするにつれて抵抗が変化することも示しました。侵食の測定値もチャネル長として遠隔測定され、侵食率を推定することができました。4 つのチタン酸バリウム型マイクが、衛星表面への微小隕石の衝突を記録しました。マイクの出力は増幅され、整形されて磁気カウンタ ユニットに送られ、衝突の累積数が 3 桁の小数点で継続的に提供されました。ユニットは 1000 までカウントし、その後ゼロにリセットされました。衛星は66日間の運用期間中に6600個の微小隕石の衝突を記録したが、そのうち2800個は1959年11月16日から18日までの70時間の間に発生した。これはほぼ間違いなく、地球がテンペル・タットル彗星の残骸を毎年通過し、 1959年11月17日にピークを迎える獅子座流星群を引き起こしたことによるものである。表面貫通実験のセンサーには貫通や亀裂は記録されなかった。浸食センサーが破壊されなかったため、その実験から明確な結果は得られなかった。[11]
衛星抵抗大気密度
ヴァンガード3号は対称的な形状のため、高度、緯度、季節、太陽活動の関数として上層大気の密度を決定するために実験者によって選択された。宇宙船が継続的に軌道を回ると、予測された位置からわずかに遅れ、残留大気の抗力による遅延がどんどん蓄積される。軌道シフトの速度とタイミングを測定することで、物体の抗力特性がわかっていれば、関連する大気のパラメータを逆算できる。地球の上層大気が徐々に宇宙に向かって細くなるにつれて、大気圧、したがって抗力と軌道減衰が予想よりも高くなることが判明した。[12]
この実験は打ち上げ前に綿密に計画されていた。海軍研究所がヴァンガード計画のために最初に提案した衛星本体は円錐形だった。これにより、別個のフェアリングと排出機構、およびそれらに関連する重量と故障モードが不要になった。無線追跡によりデータを収集し、位置を特定する。計画の初期には、光学追跡（ベーカー・ナンカメラネットワークと人間の監視員を使用）が追加された。科学者の委員会は、設計を球形に変更することを提案した。球形は少なくとも直径50.8 cm（20.0インチ）、できれば76.2 cm（30.0インチ）であることが望ましい。球形は、大きさだけに基づいて光学反射が一定で、抗力係数も一定であるが、円錐形は向きによって変化する。ジェームズ・ヴァン・アレンは円筒形を提案し、最終的には飛行した（エクスプローラー1号）。ヴァンガード計画は最終的に16 cm（6.3インチ）と50.8 cmの衛星を受け入れた。[13]
ミッション後
1959年12月11日、84日間の運用を経てデータ伝送が停止し科学ミッションが終了した後、ヴァンガード3号と、衛星打ち上げに使用されたロケットの上段の2つの破片は遺棄 物となった。ヴァンガード3号は現在も軌道上に残っている。[3]上段の破片は2014年4月3日と2015年2月4日に大気圏に再突入した。[14] [15]ヴァンガード1号、ヴァンガード2号、ヴァンガード3号は抗力特性が基本的に変化することなく現在も軌道上にあり、60年以上前から継続している地球の大気圏のベースラインデータセットを形成している。ヴァンガード3号の予想寿命は300年である。[2]
参考文献
- ^ マクドウェル、ジョナサン。「打ち上げログ」。ジョナサンの宇宙レポート。 2013年12月7日閲覧。
- ^ abcde "ディスプレイ: ヴァンガード 3 1959-007A". NASA。 2020 年 5 月 14 日。2021 年2 月 5 日に取得。
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- ^ ab “VANGUARD 3 1959-007A NORAD 20”. N2YO.com . 2021年2月4日閲覧。
- ^ Yost, Charles W. (1963 年 9 月 6 日)。「米国の宇宙打ち上げの登録データ」(PDF)。国際連合宇宙部。2009年2 月 19 日閲覧。
- ^ Project Vanguard: The NASA History、コンスタンス・マクラフリン・グリーン著、ミルトン・ロマスク、2009年1月9日、228ページこの記事には、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。
- ^ 「ヴァンガード衛星打ち上げ車両 - エンジニアリング概要」B. クラワンズ、1960 年 4 月、212 ページ、マーティン カンパニー エンジニアリング レポート No 11022、光学コピーの PDF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、歴史、第 12 章この記事には、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。
- ^ 「プロトン歳差運動磁力計」NASA. 2020年5月14日. 2021年2月5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。
- ^ 「X線実験」NASA. 2020年5月14日. 2021年2月5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。
- ^ 「太陽物理学における重要な成果 1958-1964」NASA。1966年、63ページ。 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。
- ^ 「微小隕石検出器」NASA. 2020年5月14日. 2021年2月5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。
- ^ 「衛星抗力大気密度」NASA。2020年5月14日。 2021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。
- ^ C. McLaughlin Green、M. Lomask、「Vanguard, A History」、第 5 章、車両仕様をめぐる争い、NASA SP-4202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。
- ^ 「ヴァンガード 3 DEB (29005) - 衛星情報」。衛星データベース。Heavens-Above 。 2018年1月13日閲覧。
- ^ 「ヴァンガード 3 DEB (31405) - 衛星情報」。衛星データベース。Heavens-Above 。 2018年1月13日閲覧。