エクスプローラー1号
EXPLORER 1

スプートニク後の時間は速すぎた

1957年10月4日、ソ連のスプートニク1号が世界初の人工衛星になった。 米国は国際地球観測年(IGY)の科学衛星計画としてVanguardを進めていたが、公開されたVanguard TV-3の打上げは同年12月6日に発射台上で失敗する。 その時点で、ソ連はスプートニク2号まで成功させていた。 エクスプローラー1号は、この遅れへの政治的な回答であり、同時に米国の宇宙科学が最初から観測成果を狙うという宣言でもあった。 「まず飛ばす」だけでなく、飛ばした先で何を測るかまでがミッションの核心になった。

84日で組み直されたJuno I

打上げ機は、ABMAのWernher von Braunチームが手がけたJupiter-Cを基にしたJuno Iだった。 NASA Historyは、ABMAとJPLがJupiter-Cの改修とExplorer 1の製作を84日で完了したと記録している。 第1段はRedstone系、上段にはJPLが関わった固体ロケット群を重ね、最後に細長い衛星を載せる。 Juno Iは、すでに飛行実績のあった弾道ミサイル技術を衛星打上げへ組み替えた機体だった。 短期間の準備で成功を支えたのは、試験済み要素の組み合わせ方だった。

James Van Allenの小さな計器部

Explorer 1の科学部は、アイオワ大学の物理学者James Van Allenが設計した。 NASA Scienceは、主な搭載機器として宇宙線検出パッケージ、機内・機外・ノーズコーン温度センサー、微小隕石衝突マイク、微小隕石侵食ゲージ、2つの送信機を挙げている。 質量30 lbの機体のうち、18 lb超が科学機器だったことも重要だ。 国家の面子を背負った衛星に、見せかけではない観測装置を入れたからこそ、Explorer 1は広報上の勝利だけで終わらなかった。 初号機の中心にあったのは、地球の周りの放射線環境を測るという明確な科学だった。

少なすぎる宇宙線が発見になった

Van Allenの宇宙線検出器は、予想よりずっと少ないカウントを返した。 失敗にも見えるこの結果に対し、Van Allenは、検出器が強い粒子放射で飽和している可能性を考えた。 その後のExplorer 3などで確認が進み、地球磁場に捕らえられた高エネルギー粒子の帯が存在することが明らかになる。 これがのちにVan Allen radiation beltsと呼ばれる発見で、IGYを代表する科学成果のひとつになった。 Explorer 1は、異常値を捨てずに読み替える科学の強さを宇宙から示した。

NASA誕生へつながる初期軌道

Explorer 1は1958年5月23日まで送信を続け、1970年3月31日まで軌道上に残った。 しかし、歴史上の効果はそれよりずっと早く現れた。 Sputnik、Vanguard、Explorerの競争は、米国が宇宙活動を単一の民間機関で進める必要性を強く意識させた。 1958年7月29日、アイゼンハワー大統領が国家航空宇宙法に署名し、10月1日にNASAが発足する。 Explorer 1は、米国の最初の衛星であると同時に、NASA時代へ入る直前の最後の大きな前奏でもあった。

第4段までが宇宙機の胴体になる

Explorer 1の計器部と燃焼後のscaled-down Sergeant motor caseは分離せず、全長約2.05 m、直径15.9 cm、質量13.9 kgの一体構造で周回した。第4段が最後の加速を与え、そのcaseは軌道上で細長い回転体の後半を構成した。

三種の環境測定を四つのsubcarrierへ載せる

Anton 314 Geiger–Müller管は陽子30 MeV超・電子3 MeV超に応答し、crystal transducerと12枚のwire-grid cardは微小隕石を、内部・表面・noseの温度計は熱環境を測った。信号は560、730、960、1300 cpsのFM/FM channelへ割り当てられ、二つの送信機へ渡された。

二つの周波数を別のアンテナで地上へ送る

108.03 MHzの60 mW AM transmitterは四本whipのturnstile antenna、108.00 MHzの10 mW PM transmitterは機体の二本slot antennaを使った。機上recordingは持たず、17 receiving stationが可視時間のtelemetryを地上で記録したため、科学dataには観測時刻・衛星位置・受信局が一体で残る。

電池と回転が機体を簡潔に保つ

Mallory RM mercury cellが科学回路と送信機を駆動した。Juno I上段の回転で機体は長軸まわり約750 rpmとなり、受動的な姿勢安定とwhip antennaの展開を同時に得た。軌道投入後は自然周回と空気抵抗による長期減衰へ移り、1970年の再突入まで推進操作を必要としなかった。