 宇宙に浮かぶエクスプローラー43号衛星 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 名前 | IMP-I IMP-6惑星間監視プラットフォーム6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| ミッションタイプ | 宇宙物理学 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| コスパーID | 1971-019A | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SATCAT番号 | 05043 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ミッション期間 | 3.5年（達成） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 宇宙船の特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 宇宙船 | エクスプローラー XLIII | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 宇宙船の種類 | 惑星間監視プラットフォーム | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| バス | インプ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| メーカー | ゴダード宇宙飛行センター | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 打ち上げ質量 | 635 kg (1,400 ポンド) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 寸法 | 直径135.64 cm (53.40 インチ)、高さ182.12 cm (71.70 インチ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ミッション開始 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 発売日 | 1971年3月13日 16時15分00秒GMT [ 1 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ロケット | トールデルタM6（トール562 / デルタ083） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 入隊 | 1971年3月13日 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ミッション終了 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 減衰日 | 1974年10月2日 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 軌道パラメータ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 参照システム | 地心軌道[ 2 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 政権 | 高度楕円軌道 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 近地点高度 | 242 km (150 マイル) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 遠地点高度 | 196,574 km (122,145 マイル) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 傾斜 | 28.70° | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 期間 | 5626.00分 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 楽器 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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エクスプローラー43号（ IMP-I、IMP-6とも呼ばれる）は、 NASAのエクスプローラー計画の一環として打ち上げられた衛星である。エクスプローラー43号は、1971年3月13日にケープカナベラル空軍基地（CCAFS）からトール・デルタM6ロケットで打ち上げられた。エクスプローラー43号は、惑星間監視プラットフォーム（ IPM ）の6番目の衛星であった。[ 3 ]
宇宙船とミッション
エクスプローラー43号は、以前のIMPによって開始された惑星間空間および外部磁気圏の研究を継続し、高エネルギー粒子、プラズマ、電場、磁場の測定を行った。その軌道は、太陽活動が衰退する時期に地球近傍月空間に到達した。[ 4 ]
宇宙船のペイロードには、電波天文学実験も含まれていた。16面体の宇宙船は、高さ182.12cm（71.70インチ）、直径135.64cm（53.40インチ）であった。宇宙船の自転軸は黄道面に垂直で、自転速度は5rpm、推進機関はStar-17Aであった。初期の遠地点は地球と太陽の線付近にあった。太陽電池と化学電池で駆動する宇宙船は、2つの送信機を搭載していた。1つは1600ビット/秒の情報ビットレートでPCMエンコーダデータを連続的に送信していた。[ 3 ]
2番目の送信機は超低周波（VLF）データの送信と測距情報に使用された。3組の直交ダイポールアンテナは電界実験に使用され、そのうち1組は電波天文学実験にも使用された。宇宙船の自転軸に沿ったアンテナペアの部材は2.9メートル（9フィート6インチ）伸び、電界実験と電波天文学実験の両方に使用されたアンテナペアの部材は45.5メートル（149フィート）伸び、3番目のペアの部材はわずかにアンバランスで、それぞれ24.4×27.6メートル（80×91フィート）伸びた。自転軸に垂直な4つの要素はすべて45.5メートル（149フィート）伸びることになっていた。[ 3 ]
実験
静電場
2つのダイポールアンテナが宇宙船のスピン面に直交して設置され、3つ目のダイポールアンテナが宇宙船のスピン軸に沿って設置された。アンテナ素子の長さは、-X方向が27.6m（91フィート）、+X方向が24.4m（80フィート）、-Y方向と+Y方向が45.5m（149フィート）、-Z方向と+Z方向（スピン軸）が2.9m（9フィート6インチ）であった。電位計は、各アンテナペアの素子間のアナログ電位差を5.12秒ごとに同時に測定した。電位差は14ビットのアナログ/デジタル変換器を介して0.64秒ごとにデジタル的にサンプリングされた。DC感度は1メートルあたり100マイクロボルトであった。[ 5 ]
静電波と無線ノイズ -- プロジェクト
この実験は、 NASA本部で当初定義されたとおり、 NSSDCでアイオワ（71-019A-03）、ミネソタ（71-019A-12）、GSFC （71-019A-16）の各コンポーネントに分割されました。初期の実験パフォーマンスは正常でした。[ 6 ]
静電波と無線ノイズ -- GSFC
12個の狭帯域チャネルにおける交流電界強度を0.1Hzから100Hzまで測定した。実験では、最適なノイズ閾値を1メートルあたり10マイクロボルトとした。各チャネルは5.12秒ごとに高ビットレートでサンプリングされた。直流電界実験で使用したアンテナ（71-019A-02）を本実験にも使用した。[ 7 ]
静電波と無線ノイズ -- アイオワ
3つの直交ループアンテナと3つの直交（ほぼ平衡）ダイポールアンテナは、20 Hzから200 kHzまでの16個の対数的に等間隔の狭いチャネルで、同時に電界と磁界のデータを取得しました。これらの検出器は、直流電界（71-019A-02）実験にも使用されました。スペクトル周波数分解能は約30%でした。各磁界チャネルは5.12秒ごとにサンプリングされました。短いバックアップダイポールアンテナ（先端から先端まで約1メートル（3フィート3インチ））も、非常に短い波長のプラズマ現象を検出するために使用されました。0 kHzから30 kHzまでの3つのセグメントに分割されたアナログ磁界または磁界のデータは、専用の4ワットアナログチャネルで遠隔測定されました。この実験は、低エネルギー陽子および電子微分エネルギー分析装置（LEPEDEA）と組み合わせて使用されるように設計されました。[ 8 ]
静電波と無線ノイズ -- ミネソタ州
この実験は、プラズマ波の偏波、伝播方向、フラックス、および波面法線方向を決定するために設計された。6つのアンテナ素子の任意の組み合わせから、1つのチャンネル周波数における時間平均相関を、6台の搭載アナログコンピュータで同時に計算することができた。23Hzから200kHzを中心とし、3dBで15%の帯域幅を持つ、対数的に等間隔に配置された64の周波数チャンネルがあった。平均化時間は、高ビットレートで2.5秒であった。素子の組み合わせと測定周波数の順序は、搭載コンピュータまたは地上から制御された。[ 9 ]
惑星間長波長電波天文学実験 -- 時間分解能
この実験は、銀河、太陽、木星の電波スペクトルを比較的高い時間分解能で研究するために設計された。2台のステップ周波数放射計は、電場実験にも使用された91メートル（299フィート）のダイポールアンテナ1本に取り付けられ、30kHzから2MHzまでの周波数範囲を32ステップでステップした。[ 10 ]
惑星間長波長電波天文学実験 -- フラックス分解能
この実験の目的は、銀河、太陽、そして木星のスペクトルを高分解能（約1%）で観測することであった。ステップモード（8周波数）または単一周波数で動作する放射計が、電界実験にも使用された91m（299フィート）のダイポールアンテナに接続された。観測周波数範囲は0.05MHzから3.5MHzであった。[ 11 ]
低エネルギー陽子と電子
この実験は、地球半径の1.03～30倍の地心半径範囲にわたる電子と陽子の微分エネルギースペクトル、角度分布、空間分布、および時間的変化の包括的な観測を行うように設計された。この目的のために、2組の曲面平板円筒形静電分析器と連続チャネル増倍管が使用された。1台の分析器、LEPEDEA（低エネルギー陽子および電子微分エネルギー分析器）は、24 eV～50 keVのエネルギー範囲（陽子と電子それぞれに16のエネルギー間隔）で陽子と電子のエネルギースペクトルと角度分布を個別に測定することになっていた。もう1台の分析器、LEPEDEA（低エネルギー陽子微分エネルギー分析器）は、1.7～550 eV（8つのエネルギー間隔）のエネルギー範囲で陽子のエネルギースペクトルと角度分布を測定することになっていた。分析器は宇宙船のスピン軸に対して垂直に設置された。 EON型213ガイガー・ミュラー計数管は、15°の半角でLEPEDEAの視野とほぼ平行に配置され、45keV以上のエネルギーの電子と500keV以上のエネルギーの陽子の強度を測定し、LEPDEAのバックグラウンド測定に使用されました。1974年8月10日に連続チャネル電子増倍管の1つが故障したため、宇宙船の寿命の最後の7週間は有用な電子データが収集されませんでした。それ以外は、実験は宇宙船の寿命を通じて正常に機能しました。[ 12 ]
磁場の測定
この実験は、惑星間媒体および地球磁気圏、磁気圏尾部、磁気圏シースにおけるベクトル磁場を正確に測定するために設計された。検出器はブームに取り付けられた3軸フラックスゲート磁力計で、4つの測定範囲（それぞれ±16、48、144、432 nT）を持つ。対応する感度はそれぞれ±0.06、0.19、0.56、1.69 nTであった。自動範囲選択機能も備えていた。反転機構により、3つのセンサーのゼロレベルを飛行中に校正することができた。ベクトルサンプリングレートは1秒あたり12.5サンプルであった。実験は宇宙船の寿命を通じて正常に機能した。[ 13 ]
太陽プラズマの測定
半球形の静電分析器は、太陽風、磁気圏シース、磁気圏尾部の粒子（電子と正イオン）分布の記述を拡張するために使用されました。エネルギー スペクトル分析は、プレートを既知の電圧レベルに充電し、既知の RC 時定数で放電させることによって達成されました。分析器には 4 つの制御可能なモードがありました。最初のモードは、太陽風の陽子とアルファ粒子の測定用に設計されました。宇宙船の 8 回転中に、太陽を中心とした 8 つの角度範囲で 32 レベルのエネルギー スペクトルが得られました。エネルギー レベルは 100 eV から 8 keV に及びました。2 番目のモードは、太陽風の重イオンの測定用に設計されました。このサイクルは、電荷あたりのエネルギー レベルが 900 eV から 8 keV に制限され、陽子とアルファ粒子に比べて重イオンの計数効率が向上したことを除いて、最初のモードと同じでした。3 番目のモードは、太陽風と磁気圏シースの電子と磁気圏の正イオンの測定用に設計されました。これは、電子と正イオンのスペクトル掃引を交互に行う複合サイクルであった。宇宙船が9回転するサイクルで、8つの電子スペクトルと8つの正イオンスペクトルが得られた。このモードにおける電子の複合データは、32の等間隔の角度範囲で取得された16レベルのエネルギースペクトルで構成されていた。スペクトルの範囲は4～1000 eVであった。正イオンのデータも、同じ32の角度範囲で取得された32レベルのスペクトルで構成されていた。電荷あたりのエネルギースペクトルは100 eV～8 keVであった。4番目のモードは、磁気圏尾部の電子と正イオン用に設計された。電子と正イオンは、電子と正イオンの両方について、32の等間隔の角度範囲で16レベルのスペクトルを用いて研究された。電荷あたりのエネルギーの範囲は、電子の場合6 eV～24 keV、正イオンの場合45 eV～34 keVであった。 [ 14 ]
太陽プラズマの測定2
この実験は、宇宙船の回転軸に対して垂直に配置された、反対向きに向いた2つのプラズマ検出器で構成されていた。静電分析装置は、170ボルトから6400ボルトの偏向電圧で陽子とアルファ粒子を測定した。静電分析装置と速度セレクターは、640ボルトから7200ボルトの偏向電圧でアルファ粒子のみを測定した。宇宙船が連続的に回転する間、2つの静電分析装置の偏向電圧はそれぞれ、上記の間隔で20段階の対数的に等間隔に変化した。こうして、240秒で完全なスペクトルが得られた。実験は最初の1ヶ月間は正常に動作した。高電圧部分の短絡により実験は失敗した。[ 15 ]
中エネルギー太陽陽子と電子
この実験は、太陽での電子の加速と惑星間空間への放出を研究するために使用され、4つの検出器で構成されていました。そのうち2つは、宇宙船の自転軸に対して170°の視野方向を持つガイガー・ミュラー管（GM）でした。1つの管は、金箔で後方散乱した20keVを超えるエネルギーの電子に反応しました。20keV電子のデータは蓄積され、10.24秒ごとに読み出されました。もう1つのGM管は、それぞれ18keVと250keVを超えるエネルギーの電子と陽子を直接観測しました。このタイプのデータは蓄積され、5.12秒ごとに読み出されました。3つ目の検出器は、3つの半導体で構成された望遠鏡で、宇宙船の自転軸に対して170°の視野方向を持っていました。この検出器は、18～450keVのエネルギー範囲の電子と0.04～2MeVのエネルギー範囲の陽子にそれぞれ反応しました。この検出器からの電子データは、4つの連続した対数的に等間隔のエネルギーチャンネルに5.12秒間蓄積され、各時間間隔の終了時に読み出されました。さらに、検出器のカウント値に対して64チャンネルのパルス波高分析が行われ、この情報は163.84秒ごとにテレメータ送信されました。この検出器からの陽子データは、20.48秒ごとに蓄積され、読み出されました。4番目の検出器は、宇宙船の回転軸に垂直な視野角を持つ2つの半導体で構成されていました。この検出器は、金箔から後方散乱された47～350keVのエネルギー範囲の電子に反応しました。 47～350keVの電子と80～350keVの電子のカウントが、それぞれ16等角セクターと4等角セクターで20.48秒間隔で蓄積され、各間隔の終了時に読み出された。実験は正常に機能した。[ 16 ]
宇宙線および太陽粒子放射線の核組成
この実験は、太陽、銀河宇宙線、および磁気圏尾部粒子のスペクトルと組成を測定し、深宇宙探査機パイオニア10号と11号に搭載される機器のプロトタイプとして、また勾配研究においてパイオニアのデータと比較するための1 AUの参照データを提供するために設計された。実験は、組成望遠鏡（打ち上げ後約10日で故障）、2台目の望遠鏡（この実験のほぼすべての有用なデータがここから得られた）、電子流検出器（1.8 MeVを超える電子と21 MeVを超える陽子）、および核分裂セル（120 MeVを超える陽子）で構成されていた。最後の2つの機器は、木星に捕捉された粒子の非常に高いフラックスを測定するように設計されたパイオニア機器のプロトタイプとして特別に組み込まれた。そのため、地球の放射線帯の比較的低いフラックスの測定には最適化されていなかった。成功した望遠鏡は、6つの共線センサー（リチウムドリフトシリコンセンサー5つとCsI（Tl）シンチレータ1つ）と反同時シンチレータ1つで構成されていました。この望遠鏡の観測方向は宇宙船の自転軸に垂直で、開口角は48°～64°（考慮する同時観測モードによって異なる）でした。同時観測モードのレート（5.12秒積算、0.5～10.6、10.6～19.6、29.3～66.7、および66.7MeV以上の陽子に対応）は10.24秒ごとに取得されました。これらのレートを用いて、パルス波高分析（20.48秒ごとに1イベント）を行い、電荷組成（Zが8まで）、同位体組成（Zが1および2の場合）、および電子流束を調べました。宇宙船搭載のコンピュータは、合成望遠鏡に割り当てられた目的の一部を、小型の成功した望遠鏡で達成するために使用されました。合成望遠鏡の故障を除けば、実験は宇宙船の寿命を通じて計画通りに機能しました。[ 17 ]
電波天文学（プロジェクト）
この実験は、NASA本部で当初定義されたとおり、NSSDCでミシガン（71-019A-13）とGSFC（71-019A-15）のコンポーネントに分割されました。初期の実験パフォーマンスは正常でした。 [ 18 ]
太陽と銀河の宇宙線研究
GSFC 宇宙線実験は、太陽、銀河の電子、陽子、および Z=26 までの重い原子核のエネルギー スペクトル、構成、角度分布を測定するために設計された。3 つの異なる検出システムが使用された。最初のシステムは、基本的に同一の固体望遠鏡 4 つで構成されていた。2 つは宇宙船の回転軸に垂直で、2 つは平行であった。望遠鏡の吸収厚が異なるため、電子と陽子をある程度区別することが可能であった。各検出器は、約 50 keV から 2 MeV の間の粒子に反応した。スペクトル情報用に 7 レベルの積分分析器が含まれていた。2 番目の検出システムは、回転軸に垂直に観測する固体 dE/dx vs E 望遠鏡であった。この望遠鏡は、4 MeV/核子から 20 MeV/核子までのエネルギーを持つ Z=1 から 16 の原子核を測定した。 0.5～4MeV/核子の範囲の粒子のカウントは、電荷分解能なしで、E センサーではなく dE/dx センサーのカウントとして取得されました。3番目の検出器システムは、軸がスピン軸に対して 39 度の角度をなす 3 要素望遠鏡でした。この装置は、20～500MeV/核子のエネルギー範囲で、2～12MeV および Z=1～30 の核の電子に応答しました。80MeV 未満の粒子に対しては、この装置は dE/dx vs E 検出器として機能しました。80MeV を超える粒子では、双方向の 3 連 dE/dx vs E 検出器として機能しました。パルス高分析とゲイン切り替えの組み合わせを使用して、2 番目と 3 番目の検出器システムの各センサーの出力は、それぞれ 1000 と 1200 のエネルギー チャネルの 1 つに分類されました。フラックスの方向性情報は、各検出器からのデータの一部を8つの角度セクターに分割することで得られました。2番目の検出器システムは、打ち上げから1971年10月14日（遠地点の影）まで正常に動作しましたが、その後問題が発生しました。1971年11月以降、この望遠鏡からは実質的にデータは得られませんでした。それ以外は、実験は宇宙船の寿命を通じて正常に機能しました。[ 19 ]
太陽陽子モニタリング実験
太陽陽子モニタリング実験は、それぞれ1つ以上の固体検出器素子を用いた5つの独立した検出器で構成されていた。3つの検出器はそれぞれ2π-srの視野と5.12秒の蓄積時間を持ち、10、30、60MeVを超えるエネルギーの陽子を測定した。得られた1時間平均フラックスは、「太陽地球物理学データ」誌に速報版として掲載された。4つ目の検出器は2素子望遠鏡で、0.2～0.5、0.5～2.0、2.0～7.5MeVのエネルギー範囲における陽子の方向フラックスと、8～20MeVのエネルギー範囲におけるアルファ粒子の方向フラックスを測定した。5つ目の検出器は、10keVを超える電子の方向フラックスを測定した。最後の2つの検出器では、宇宙船の回転に伴い45°セクターでカウントが行われた。最初の4つの検出器にはオンボード校正機能が搭載されました。[ 20 ]
宇宙線、太陽、磁気圏電子の研究
この実験は、運動エネルギー範囲100keVから1.5MeVの銀河および太陽の電子と陽電子を調べるために設計された。0.5MeVから4.0MeVの陽子の情報も得られた。宇宙船の回転軸に垂直に向くコリメートされたスチルベン結晶シンチレータが主検出器であった。同様の完全に遮蔽された結晶は、主検出器内でガンマ線と中性子によってそれぞれ生成された電子と陽子の主検出器計数率への寄与を決定するために使用された。完全に遮蔽されたCsI結晶はガンマ線分光計として機能し、主検出器と同時に使用されて電子と陽電子を区別した。1回転あたり8つの角度セクターで得られた各検出器の計数率が遠隔測定された。さらに、適切な各遠隔測定フレームで最初に停止する粒子によって主検出器で生成されたパルスの振幅と形状が調べられた。実験の初期性能は正常でした。実験の故障により、打ち上げ後7週間から12週間の間、有用なデータの取得ができませんでした。装置の一部が限界動作状態であったため、陽電子と電子の比の測定が困難でした。その他の点では、1972年9月26日まで機器の性能は正常でしたが、この日、宇宙船の電源が4時間停止したため、実験を開始できませんでした。[ 21 ]
ミッション終了
宇宙船は1974年10月2日に非常に成功したミッションを経て地球の大気圏に再突入した。 [ 2 ] [ 22 ]
参照
参考文献
- ^マクダウェル、ジョナサン (2021年7月21日). 「打ち上げログ」 . ジョナサンの宇宙レポート. 2021年11月14日閲覧。
- ^ a b「軌道：エクスプローラー43号（IMP-I）1971-019A」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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。 - ^ a b c「ディスプレイ：エクスプローラー43（IMP-I）1971-019A」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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。
- ^ 「エクスプローラー宇宙船シリーズ」 NASAの歴史NASA . 2019年3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。
- ^ 「実験：静電場」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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：静電波と無線ノイズ（プロジェクト）」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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：静電波と無線ノイズ -- GSFC」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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：静電波と無線ノイズ -- アイオワ」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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：静電波と無線ノイズ ― ミネソタ州」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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：惑星間長波長電波天文学実験 - 時間分解能」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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。
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- ^ 「実験：太陽プロトンモニタリング実験」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月14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。
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- ^ IMP . Encyclopedia Astronautica. 2011年. 2002年2月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年6月19日閲覧。
