LACE（衛星）
 打ち上げ前に整備中のLACE | |
| 名前 | LOSAT-L USA-51 |
|---|---|
| ミッションタイプ | 技術デモンストレーション |
| オペレーター | 戦略防衛構想機構 |
| コスパーID | 1990-015A |
| SATCAT番号 | 20496 |
| ミッション期間 | 3年 |
| 宇宙船の特性 | |
| メーカー | 海軍研究所 |
| 打ち上げ質量 | 3,175ポンド（1,440 kg） |
| 寸法 | 本体：1.2m×1.2m×2.4m（高さ） |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 1990年2月14日 16時15分UTC ( 1990-02-14UTC16:15 ) |
| ロケット | デルタII 6920-8（D192）[ 1 ] |
| 発射場 | ケープカナベラル、LC-17B [ 1 ] |
| 請負業者 | マクドネル・ダグラス・スペース・システムズ |
| 入隊 | 1990年4月15日 |
| ミッション終了 | |
| 廃棄 | 廃止 |
| 非アクティブ化 | 1993年2月14日 |
| 減衰日 | 2000年5月24日 （2000年5月25日） |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地心説 |
| 政権 | 低地 |
| 偏心 | 0.00123 |
| 近地点高度 | 532.00 km (287.26 nmi) |
| 遠地点高度 | 549.00 km (296.44 nmi) |
| 傾斜 | 43,000度 |
| 期間 | 95.30分 |
| エポック | 1990年2月14日 00:00:00 UTC [ 2 ] |
| 主望遠鏡[ 3 ] | |
| 名前 | 紫外線プルーム計測器（プルームカメラ） |
| タイプ | マクストフ・カセグレン |
| 直径 | 10センチ |
| 焦点距離 | 600センチメートル |
| 収集エリア | 78 cm 2 |
| 波長 | 195～300 nm |
| 楽器 | |
| |
低電力大気補償実験（LACE）は、 LOSAT-LやUSA-51とも呼ばれ、1980年代後半から1990年代初頭にかけてアメリカ海軍研究所が戦略防衛構想のために開発した軍事衛星で、「スターウォーズ」計画とも呼ばれていた。[ 4 ]
背景
LACEミッションの構想は、1985年2月に戦略防衛構想機構（SDI）が海軍研究所（NARA）に、地上局から軌道上の実験装置へ地球の大気圏を通して送受信されるレーザー信号の特性評価実験の開発を依頼したことから始まりました。同研究所は宇宙開発競争の黎明期から宇宙飛行に携わり、1959年まで海軍のヴァンガード計画を主導していました。それ以来、同研究所は太陽放射、電離層を通じた無線伝送、重力勾配の安定化、海洋監視などに関する実験を行う衛星を開発してきました。[ 5 ]
1985年7月、レーザー通信実験（LACE）の開発が開始された。このシンプルな宇宙実験は、スペースシャトルで打ち上げられるNASAの長期曝露装置（LDEF）の次回飛行で打ち上げられる予定だった。LDEFは完全に受動的なペイロードであったため、LACEが適切に機能するには追加の電源と通信サブシステムが必要だった。チャレンジャー号の事故後、シャトルの打ち上げは無期限に延期され、LDEFは最初のミッション開始から1990年まで軌道上に留まった。このことがきっかけで、1986年6月までにLACEは完全な衛星へと開発が進められ、アトラス、タイタン、デルタロケットといった使い捨ての打ち上げ機がLACEのような政府ペイロードの打ち上げに利用可能になった。この衛星は後に低電力大気補償実験（Low-power Atmospheric Compensation Experiment）と改名された。[ 6 ]：2 [ 7 ]：1
打ち上げ前、LACEはリレーミラー実験（RME）衛星とともにデルタIIのペイロードフェアリングに搭載された。USA-52またはLOSAT-Rとしても知られるこの衛星も、地上軌道上レーザー試験用としてSDIOの支援を受け、ボール・エアロスペース社によって製造された。[ 8 ] 2つの衛星と3つ目のLOSAT-Xは、当初は一緒に打ち上げられる予定で、設計とミッションはそれぞれ異なっていたものの、SDIOのLOSAT（低高度衛星）プログラムの一部であった。LOSAT-Xは打ち上げ予定表から削除され、翌年GPS衛星USA-71と共に打ち上げられた。[ 9 ]
宇宙船
LACEには推進システムが搭載されておらず、代わりに重力勾配安定化によって実験装置を地球に向け続けた。これは、宇宙船の進行方向に対して前方、後方、天頂の各軸に沿う長さ150フィート（46メートル）の3本のブームを使用することで実現した。天頂ブームは通常運用中に完全に伸長した状態を維持するが、前方および後方軸に沿った2本のブームは、LACEの計画されたミッションの30ヶ月間に125回の伸長と収縮ができるように設計されており、ほとんどの動きは軽微であったものの、65回以上正常に動作した。1990年のLACE打ち上げ当時、この3本のブームは宇宙を飛行した最大の伸長式ブームであった。[ 10 ] [ 11 ] : 252 [ 7 ] : 3, 10–12
楽器
センサーアレイサブシステム（SAS）
センサーアレイサブシステムはLACE衛星の主要ペイロードでした。このサブシステムには、地球上の可視光線、パルスレーザー、赤外線レーザーからの軌道上のレーザー放射を検出するために設計された、合計210個のセンサーを備えた3組のセンサーアレイが搭載されていました。[ 12 ]
可視光センサーアレイは、地球に面した「ターゲットボード」の中央に85個のセンサーを配置した。これは、ハワイ州マウイ島にある空軍マウイ光学ステーション（AMOS）の短波長適応技術（SWAT）プログラムのアルゴンイオンレーザーからのレーザー放射を検出するために特別に設計された。アレイは400ナノメートル（nm）から1.06マイクロメートル（μm）までのレーザー放射に感度を持つ。打ち上げ前に、MITリンカーン研究所で設計されたSWATレーザーの波長514.5nmに合わせて調整された。ミッションの後半では、ニューメキシコ州カートランド空軍基地の米空軍スターファイア光学レンジをサポートするため、1.06μmに再調整された。[ 7 ] : 6
パルスアレイの85個のセンサーは、可視光線アレイセンサーと同じハウジングに収められていました。これらのセンサーは354 nmと1.06 μmで校正されており、300～400 nmの波長のパルスエキシマレーザーと1.06 μmの低出力レーザーエミュレーターを一般的にサポートするように設計されています。このアレイは、10ナノ秒（ns）～2マイクロ秒（μs）のパルス幅の検出が可能で、最大繰り返し周波数は100パルス/秒でした。[ 7 ] : 6
可視光線アレイと同様に、赤外線アレイも特定のレーザープログラム、すなわちニューメキシコ州ホワイトサンズにある低出力化学レーザー（LPCL）用に設計されました。アレイの40個のセンサーはターゲットボード全体に均一に配置され、3.6～4.0μmのフッ化水素化学レーザー放射を検出しました。[ 7 ] : 7
紫外線プルーム計（UVPI）
紫外線プルーム観測装置（UVPI）実験の目的は、地表から打ち上げられたロケットのプルームを紫外線スペクトルで正確に撮影し追跡することであった。これはLACE宇宙船の地球側に搭載された指向性望遠鏡である。その使命は、宇宙ベースのプラットフォームから近紫外線および中紫外線領域におけるロケットプルームの画像を収集することであった。また、地球、地球周縁部、そして天体の背景画像データの収集にも使用された。背景画像には、昼間、夜間、夜明けの周縁部、オーロラ、太陽光と月光に照らされた雲、そして地球表面が含まれていた。[ 13 ]
UVPIは、マクストフ・カセグレン望遠鏡を共有する、照準を合わせた2台の画像増強CCDカメラで構成されていた。トラッカーカメラは近紫外線/可視波長域に感度を持ち、プルームカメラの約14倍の視野を持ち、目標の位置特定、捕捉、追跡に使用された。プルームカメラは、フィルターホイールで選択された195～350nmの4つの波長で画像を収集した。視野は0.184×0.137度であった。その測光範囲と感度は夜間運用に最適化されていた。トラッカーカメラは、視等級7の暗い星を撮影できた。通常のフレームレートは1秒あたり5フレームだが、ズームモードでは視野が狭くなり1秒あたり30フレームとなった。[ 13 ]
陸軍背景実験（ABE）
陸軍背景放射実験（ABE）は、LACE衛星からの宇宙中性子背景放射を測定するために、米国陸軍戦略防衛司令部から委託された。長さ8インチ、直径3インチのホウ素化プラスチックシンチレータロッド4本で構成され、LACEの天底側にある折り畳み式パネルに取り付けられていた。ロッドは、大気圏からの脱出および宇宙船本体から発生する中性子を検出する。この実験は、米国エネルギー省の支援を受けて、グラマン社とロスアラモス国立研究所が共同で開発した。LACEの打ち上げから数ヶ月以内に、ABEは正常に動作していると報告され、LACEの予想寿命である30ヶ月間は動作し続けると予想された。[ 14 ]
ABEのデータは、弾頭とデコイを区別する宇宙搭載システムの開発のためにSDIOに提供されました。[ 15 ]
放射線検出実験（RDE）
放射線検出実験（RDE）は、LACEの地球側に設置された電磁放射線検出実験である。エアロスペース・コーポレーション（Aerospace Corporation）がアメリカ空軍向けに設計した。この機密実験は、戦略防衛構想（SDI）のために運用されなかった唯一の実験であり、打ち上げ前にSDIO（戦略防衛構想）やNRL（国立研究開発法人宇宙研究所）によって議論されることはなかった。この実験は、LACEのミッション期間中、14ヶ月間データを収集した。[ 16 ] [ 7 ] : 1–3, 9, 19
運用履歴
LACEは、1990年2月14日にケープカナベラル空軍基地の発射施設17BからデルタIIロケットに搭載されて打ち上げられ、約15分後にRME衛星から分離された。 [ 17 ] [ 6 ] : 18 これは、商用打ち上げ機で打ち上げられた最初の国防総省のペイロードであった。[ 12 ]
打ち上げから約1か月後、LACEとRMEはミッション中にいくつかの障害を経験したが、ミッションを中止させるほど深刻なものではなかったと報告された。ペンタゴン当局者は、LACEの反射鏡システムが期待される出力レベルで信号を送信していなかったと述べ、反射鏡の熱損傷が原因ではないかと推測した。[ 18 ]
LACEは残りの60日間のチェックアウト期間を順調に進め、その後すぐに計画されていた30ヶ月間のミッションを開始しました。[ 6 ]：18
LACEは打ち上げからちょうど3年後、SDIOによって停止され、その任務を終えました。2000年5月24日、大気圏に崩壊しました。[ 2 ]
1998年、LACEは米軍によって「死んだ」衛星と表現されていたが、その反射鏡は低出力化学レーザーのターゲットとして使用され、国防総省のMIRACLプログラムを支援するために高エネルギーレーザーシステム試験施設のSeaLiteビームディレクターで追跡された。[ 19 ]
LACEプログラムの純資金は、その存続期間中に1億2,230万ドルでした。[ 7 ]：23
プルーム観測
スペースシャトル
1990年から1992年にかけて、LACEよりも低い軌道傾斜角で低地球軌道を周回するスペースシャトルから、軌道操縦システムポッドと反応制御システムのスラスタから噴射される煙を撮影する試みが数回行われた。UVPIは、LACEの運用中に開始されたシャトルのミッションの約半数で二次実験として記載されており、飛行前プレスキットやメディアリソースキット、NASAが発行した飛行後ミッションサマリーにも含まれている。[ a ]シャトルの宇宙飛行士は、ミッション前のトレーニングセッションでUVPI実験について説明を受け、[ 20 ]特にSTS-50で、UVPIをサポートするためにシャトル内で行われたスラスタ噴射の写真を撮影した。[ 21 ]しかし、スペースシャトルが軌道上にある間に、UVPIによってスラスタ噴射が撮影されることはなかった。 「NRL LACEプログラム最終報告書」によると、これが実現しにくい理由はいくつかある。[ 7 ] : 15
- 軌道速度で移動する 2 つの物体が関与していました。
- 観測機会は必然的に LACE 地上局から離れた場所で発生するため、保存されたコマンドによって制御する必要がありました。
- 制御コマンドがLACE衛星に保存された後、シャトルは軌道を変更することが可能となり、実際に軌道を変更した。
- NASA は、観測機会の数秒間に煙を発生させる活動が起こることを決して保証できなかった。
例えば、STS-44ミッションでは、SDIOはスペースシャトルアトランティスのOMSとPRCSポッドのスラスタ噴射をLACEとUVPIで4回から6回の軌道結合にわたって観測する計画だった。[ 22 ]しかし、アトランティスが軌道上のソ連の使用済みブースターを避けるために操縦したことと、 IMUの1つが故障したため、NASAの飛行規則によりミッションは早期に終了した。[ 23 ]
UVPIプルーム観測の試みの表
| 日付 | ターゲット | リハーサル | 観察の試み | コメント |
|---|---|---|---|---|
1990年3月 | タイタン | 0 | 0 | LACEパスの外側から発射 |
1990年7月 | スピアII | 4 | 2 | LACEパスの外側から発射 |
1990年8月 | SPFE 1 (ニカ) | 3 | 1 | 噴煙を観測、最初の観測に成功 |
1990年11月 | タイタン | 3 | 0 | LACEパスの外側から発射 |
1990年11月 | DMSP | 0 | 0 | LACEパスの外側から発射 |
1990年12月 | シャトル（STS-35） | 0 | 3 | 日光、人里離れた場所、煙は出ない |
1990年12月 | LCLV | 1 | 0 | 打ち上げ再スケジュール |
1990年12月 | スターバード | 3 | 1 | 噴煙を観測、2回目の観測に成功 |
1990年12月 | LCLV | 2 | 0 | 打ち上げ再スケジュール |
1991年2月 | LCLV | 3 | 1 | 噴煙を観測、3回目の観測成功 |
1991年2月 | ストリピ | 5 | 1 | 噴煙を観測、4回目の観測成功 |
1991年4月 | SPFE 2（ニカ） | 5 | 0 | LACEパスの外側から発射 |
1991年5月 | シャトル ( STS-39 ) | 0 | 1 | 夜、遠く離れた場所、煙は出ない |
1991年5月 | GBI/ ERIS [ b ] | 3 | 0 | LACEパスの外側から発射 |
1991年6月 | AST | 3 | 0 | 打ち上げ再スケジュール |
1991年7月 | ペガサス | 2 | 0 | LACEパスの外側から発射 |
1991年11月 | シャトル ( STS-44 ) | 0 | 0 | 早期復帰、機会なし |
1992年3月 | シャトルソリッド（STS-45） | 2 | 1 | 煙が観測され、地面が焼けた |
ギャラリー
さらに読む
- フィッシャー、シャローム；シュルツ、ケネス・I；テイラー、ローレンス・W（1995年7月）「低電力大気補償実験衛星の振動」ジャーナル・オブ・ガイダンス・コントロール・アンド・ダイナミクス18 ( 4): 650– 656. Bibcode : 1995JGCD...18..650F . doi : 10.2514/3.21443 . ISSN 0731-5090 .
- ウェスリー・F・ウォルターズ（1990年6月）「低電力大気補償実験（LACE）宇宙船の動的解析」（PDF）国防技術情報センター、カリフォルニア州モントレー：海軍大学院。 2024年4月4日閲覧。
- ウェルチ、ジーン・A.、ライト、ボニー、トラスティ、ゲイリー・L.、コスデン、トーマス・H.（1991年10月24日）「低出力大気補償実験衛星用レーザーテストセット」（PDF） .国防技術情報センター. ワシントンD.C.：海軍研究所. 2024年6月3日閲覧。
注記
- ^合計11回のシャトルミッション： STS-35 [シャトル 1 ] [シャトル 2 ] : 2–43 STS-39 [シャトル 3 ] [シャトル 2 ] : 2–47 STS-43 [シャトル 4 ] [シャトル 2 ] : 2–49 [シャトル 5 ] STS-44 [シャトル 6 ] [シャトル 2 ] : 2–51 [シャトル 7 ] STS-42 [シャトル 2 ] : 2–52 STS-45 [シャトル 2 ] : 2–53 [シャトル 8 ] STS-49 [シャトル 9 ] [シャトル 2 ] : 2–54 [シャトル 10 ] STS-50 [シャトル 2 ] : 2–56 [シャトル 11 ] STS-46 [シャトル 12 ] [シャトル 2 ] : 2–58 [シャトル 13 ] STS-47 [シャトル 14 ] STS-53 [シャトル 15 ]
- ^地上配備型迎撃ミサイル/大気圏外再突入迎撃ミサイルサブシステム[ 24 ]
参考文献
引用
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- ^ラング、シャロン・ワトキンス（2007年3月）「『スター・ウォーズ』はどこで手に入るのか？」（PDF）。The Eagle。SMDC /ASTRAT Historical Office。 2009年2月27日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
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外部リンク
