ATS-6

ATS-6、高度技術衛星6、ATS-F、PL-71A、07318
ATS-6衛星
ATS-6衛星
ATS-6衛星
ミッションタイプ通信技術
オペレーターNASA
COSPAR ID1974-039A
SATCAT番号07318
ミッション期間5年
宇宙船の特性
バスATS-6バス
メーカーフェアチャイルド航空機
打ち上げ質量930.0キログラム (2,050.3ポンド)
出力645ワット
ミッション開始
打ち上げ日1974年5月30日 23時37分00秒 UTC [ 1 ] ( 1974-05-30UTC23:37Z )
ロケットタイタン3(23)C (3C-27)
発射場ケープカナベラルLC-40
ミッション終了
停止1979年6月30日 （1979年7月1日）
軌道パラメータ
参照系地心
体制GSO
長半径41,691.1キロメートル (25,905.6マイル)
近地点高度35,184キロメートル (21,862マイル)
遠地点高度35,444キロメートル (22,024マイル)
傾斜13.1度
期間1412分
ATS-6の無線周波数試験中
ATS-6の無線周波数試験中

ATS-6 (アプリケーション技術衛星6号) [ 2 ]は、フェアチャイルド宇宙電子部門によって製造されたNASAの実験衛星であった。 [ 3 ] [ 4 ] NASAとインド宇宙研究機関(ISRO)間の衛星教育テレビ実験の一部として、世界初の教育衛星であると同時に世界初の実験的直接放送衛星と呼ばれている。 1974年5月30日に打ち上げられ、1979年7月に退役した。 打ち上げ当時は、軌道上で最も強力な通信衛星であった。[ 5 ] ATS-6は23以上の異なる実験を実施し、いくつかのブレークスルーをもたらした。 これは静止軌道上で初の3軸安定化宇宙船であった。 また、静止軌道上で電気推進を実験的に使用し、ある程度の成功を収めた最初の宇宙船でもあった。

ATS-6は5年間の運用期間中、インド、アメリカ合衆国、その他の地域を含む様々な国へ接続番組を送信しました。また、航空管制試験、衛星支援による捜索救助技術の訓練、後に気象衛星の標準搭載機器となる実験用放射計の搭載、そして直接放送テレビの先駆的運用にも使用されました。

ATS-6は、今日の静止宇宙船で使用されている多くの技術の先駆けとなりました。大型展開アンテナ、旋回機能付き3軸姿勢制御、RFセンシングによるアンテナ指向、電気推進、静止軌道上の気象放射計、そして家庭への直接放送などです。また、ATS-6はメンターなどの大型ELINT衛星の先駆けであった可能性もあります。

打ち上げ

タイタンIII-C 3C-27ロケットによるATS-6の打ち上げ

ATS-6は、1974年5月30日にタイタンIII-C（3C-27）ロケットによって打ち上げられました。宇宙船は静止軌道に直接投入されました。これにより、搭載燃料の必要量は40キログラム（88ポンド）未満に削減されました（打ち上げ時の総質量は約1,400キログラム（3,100ポンド））。高精度の軌道投入により、最終的な位置決めに必要な燃料量はさらに9キログラム（20ポンド）に削減されました。これにより、電気推進サブシステムの早期故障（ステーションキーピングに必要な燃料は年間約1.6キログラム（3.5ポンド/年））を考慮しても、当初の2年から5年に寿命を延長することができました

ジョンソン宇宙センター（JSC）の宇宙環境シミュレーション実験室でアンテナ展開試験中のATS-6

構造、電源サブシステム、アンテナ

ATS-6の構成

ATS-6の主要な革新の一つは、直径9メートル（30フィート）を超える飛行中展開アンテナでした。アンテナ反射鏡は打ち上げ時にロケットフェアリングの下に巻き取られ、軌道上で傘のように展開されました。アンテナ反射鏡は48本のアルミニウムリブで構成され、メタライズドダクロンメッシュを支えていました。アンテナ給電部（C、S、L、UHF、VHF帯）は、アンテナ反射鏡に面して宇宙船本体に配置され、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）トラスによってアンテナと太陽電池パネルのマストに接続されていました。太陽電池パネルは2本の展開マストにしっかりと取り付けられていました。半円筒形で、比較的安定した電力（稼働開始時は595W）を供給していました日食中は、15A・h容量のニッケルカドミウム電池2個から30.5Vの安定化電源バスに電力が供給されました。軌道上の衛星の寸法は、幅15.8メートル（52フィート）、高さ8.2メートル（27フィート）でした。

この展開式アンテナパラボラは、ロッキード・ミサイル・アンド・スペース・カンパニー（LMSC）（現在のロッキード・マーティン）が、数年間にわたるLMSCでの小規模な研究契約の後、フェアチャイルド・エアロスペースへの下請けとして設計・開発した。LMSCのプログラムマネージャはGKC（コリン）・キャンベルであった。反射鏡の展開は、花火で作動するSQUIBケーブルカッターによって開始された。展開時間は約2.5秒で、宇宙船とのインターフェースで3,400ニュートンメートル（2,500ポンドフィート）のトルクを生じた。反射鏡の表面は、Sバンド周波数で最適に動作するように設計された。[ 6 ]打ち上げ時の重量は83キログラム（182ポンド）で、直径およそ1.8メートル（6フィート）、厚さ250ミリメートル（10インチ）のドーナツ型容積に収納された。 STM（構造試験モデル）、F反射鏡、G反射鏡の3つのモデルが製作されました。STMはプログラム終了直後にフェアチャイルド社によって破壊され、F反射鏡は1972年に宇宙船とともに打ち上げられました。G反射鏡は、スミソニアン博物館に寄贈されるまで、数年間フェアチャイルド社の駐車場に無防備に置かれていました。プログラムのアシスタントプログラムマネージャー兼テストマネージャーを務めたビル・ウェイドは、図面と仕様書一式を提供することでスミソニアン博物館の修復作業を支援し、シルバーヒル施設を訪れて技術指導を行いました。

打ち上げ当時、軌道上に打ち上げられた最大の放物面衛星でした。

3軸安定化

ATS-6は、3軸安定化および指向機能を備えた最初の静止衛星である。[ 7 ]このサブシステムは、高精度の指向が可能であった（慣性計測ユニットを介して0.1°以内、無線周波数干渉計を使用することで0.002°まで）。 [ 8 ]さらに、この衛星は、SバンドRFセンシングで低軌道衛星を追跡することにより、旋回によって低軌道衛星を追跡することができた。 [ 9 ]このシステムはまた、追跡された衛星の軌道測定を行うこともでき、運用システムTDRSSの前身であった。 この非常に先進的な（当時としては）指向サブシステムは、地球センサーと太陽センサー、北極星であるポラリスを指すスタートラッカー、および3つの慣性センサーを使用していた。センサーの測定値は、2台のデジタルコンピュータ（公称および冗長）とバックアップのアナログコンピュータに送信された。アクチュエータは3つのモメンタムホイールと高温ガス（ヒドラジン一元推進剤）スラスタでした。1975年7月にモメンタムホイールの1つが故障したため、残りの2つのホイールとスラスタで軌道維持を可能にする代替方式が開発されました。

電気推進

ATS-6には、セシウムイオンの加速に基づく2つの電気スラスタが搭載されており、南北間の軌道維持に使用されることになっていました。[ 10 ]このサブシステムの開発は、以前のATS宇宙船での失敗した試みに続くものでした。各スラスタの質量は16キログラム（35ポンド）、消費電力は150W、推力は0.004N、比推力は2500秒でした。搭載されたセシウムの供給量は4400時間の推力に十分でした。残念ながら、両方のスラスタは1つは1時間の運用後、もう1つは95時間後に早期に故障しましたしかし、有効推力の測定、無線周波数ペイロード（150 MHz ～ 6 GHz）への干渉がないこと、ペイロードの重要な部分（放射計など）へのセシウムの再沈着がないこと、宇宙船とその環境の適切な中和など、実験の目的のいくつかは達成できました。

ペイロード

放射計

ATS-6には地球に面したパネルに放射計が搭載されていた。 [ 11 ]この装置は（当時としては）非常に高解像度であった。赤外線（10.5～12.5μm）と可視光（0.55～0.75μm）の2つのチャンネルで動作した。放射計で撮影された画像は地球の円盤全体をカバーし、解像度は2,400ピクセル×1,200ライン（赤外線では11キロメートル（6.8マイル）四方のピクセル、可視光では5.5キロメートル（3.4マイル）四方のピクセル）であった。赤外線検出器は115Kで受動的に冷却され、可視光検出器は300Kに維持された。地球の円盤の完全な画像は25分ごとに地上に送信された。数百枚の画像が撮影され、送信されたが、打ち上げから2か月半後、放射計の機械部品が故障した。

通信実験

SITE実験の対象地域
ATS-6テレビ受信機と電源

ATS-6の主な使命は、家庭への直接放送（DTH）テレビ放送の実現可能性を実証することだった。[ 12 ]この目的のために、高利得アンテナに加えて、宇宙船のペイロードは、VHF、C、S、Lバンドのいずれでも受信でき、20Wの固体送信機を介してSバンド（2GHz）、40WでLバンド（1650MHz）、80WでUHF（860MHz）（衛星教育テレビ実験（SITE）に使用）、および20WのTWTAベースの送信機を使用してCバンド（4GHz）で送信することができた。アンテナは、それぞれ400,000平方キロメートル（150,000平方マイル）の地球上の2つの地点を作り出し、そこでは直径3メートル（9.8フィート）のアンテナを使用してテレビ放送を受信することができた。このペイロードは、1974年8月から1975年5月まで、NASAと米国保健教育福祉省（現在のDHHS ）が共同で開発したHET（健康、教育、電気通信）実験の一環として、米国上空で初めて遠隔教育および遠隔医療の実験に使用された。その後、インド宇宙機関（ISRO）と共同で、インドに2,500以上の受信地上局を展開していたインド宇宙機関（ISRO）と共同で、宇宙船は西経94度から東経35度まで静止軌道上を移動された。西経94度から東経35度までの12,800キロメートル（8,000マイル）の旅程である衛星の移動は、ノースカロライナ州ロスマンの地上局から実行された[ 13 ]。 この移動には、搭載ロケットモーターのロケット噴射が2回行われた。2回目の噴射は、5時間37分17秒続いた。当時、宇宙で化学ロケットが燃焼した中で最も長い時間でした。[ 14 ]遠隔教育プログラムである衛星教育テレビ実験（SITE）[ 15 ]が開始され、1年間実行されました。実験中、インド政府はスリランカに住んでいたアーサー・C・クラークに受信局を提供しました。この実験は大成功を収め、ISROがインドの宇宙船INSAT IB （1983年打ち上げ）を使用して運用プログラムを構築することを奨励しました 。SITE実験の後、衛星は米国上空に持ち帰られ、ニンバス6などの低軌道宇宙船やアポロ・ソユーズ飛行のデータ中継および追跡衛星として活躍しました。

素粒子物理学実験

ATS-6では、いくつかの素粒子物理学実験が実施されました。最も重要な実験は、低エネルギー陽子（25keVから3.6MeV）の測定と[ 16 ] 、重イオン（最大6MeV）の検出でした。この後者の実験により、静止軌道上で初めてエネルギーE > 4MeVの重イオン（Z > 6）を検出することができました。

伝搬実験

最後に、ATS-6号機はいくつかの無線ビーコン[ 17 ]を搭載し、13、18、20、30GHzにおける大気の電磁伝搬特性を測定することができました

廃止

1979年6月30日までに、ATS-6の4基のステーションキーピングスラスタのうち、稼働していたのは1基のみで、信頼性の低い兆候が見られていました。このスラスタは、ATS-6を静止軌道から数百キロメートル高い軌道に移動させるために使用されました。これは、次の衛星のために静止軌道スロットを空けるためでした。[ 18 ]

参照

参考文献

  1. ^マクダウェル、ジョナサン。「打ち上げログ」。ジョナサンの宇宙ページ。2014年1月24日閲覧
  2. ^ ATS-6 の意義、RB Marsten IEEE 航空宇宙および電子システム取引 vol.AES-11 N°6
  3. ^ "table4.156" . nasa.gov . 2015年3月22日閲覧。
  4. ^グローバー、ダニエル・R. (1996). 「NASA​​実験通信衛星、1958-1995」 .電離層を超えて. NASA .
  5. ^ http://hdl.handle.net/2060/19820008279 ATS-6エンジニアリング性能報告書。第6巻：科学実験
  6. ^ Wales, Robert O. (1981年11月). 「ATS-6 最終エンジニアリング性能報告書」(PDF) . NASA. pp.  76– 78. 2023年2月4日閲覧。
  7. ^ ATS-6 宇宙船姿勢精密指向および旋回適応制御実験、WC Isley; DL Endres IEEE 航空宇宙および電子システム取引 vol.AES-11 N°6
  8. ^ ATS-6干渉計、WC Isley; DL Endres IEEE 航空宇宙および電子システム取引 vol.AES-11 N°6
  9. ^衛星間追跡を用いた軌道決定精度、FO Vonbun、PD Argentiero、PE Schmid IEEE 航空宇宙および電子システム取引 vol.AES-14 N°6
  10. ^ ATS-6 セシウム爆撃エンジン 南北ステーションキーピング実験、RM Worlock、E. James、RE Hunter、RO Bartlett IEEE 航空宇宙および電子システム取引 vol.AES-11 N°6
  11. ^ ATS-6 超高解像度放射計、WE Shenk、CC Stephanides、GE Sonnek、LD Howell IEEE 航空宇宙および電子システム取引 vol.AES-11 N°6
  12. ^夢の実現：衛星放送、R. マーステン IEEE 航空宇宙・電子システム取引第33巻第1号
  13. ^ジェーンズ宇宙飛行ディレクトリ（1984年） ISBN 0 7106-0208-1、56ページ
  14. ^ジェーンズ宇宙飛行ディレクトリ（1984年） ISBN 0 7106-0208-1、56ページ
  15. ^ ATS-6 衛星教育テレビ実験 JE Miller、IEEE 航空宇宙および電子システム取引 vol.AES-11 N°6
  16. ^ NOAA低エネルギー陽子実験、TA Fritz; JA Cessna IEEEトランザクションズ・オン・エアロスペース＆エレクトロニックシステムズvol.AES-11 N°6
  17. ^ ATS-6 ミリ波伝搬および通信実験、LI Ippolito IEEE 航空宇宙および電子システム取引 vol.AES-11 N°6
  18. ^ジェーンズ宇宙飛行ディレクトリ（1984年） ISBN 0 7106-0208-1P57
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