ISEE-2

ISEE-2
ケネディ宇宙センターのISEE-1およびISEE-2衛星
名称ISEE-B国際太陽地球探査機-B IMP-K プライム
ミッションの種類宇宙物理学
オペレーターNASA / ESA
COSPAR ID1977-102B
SATCAT番号10423
ミッション期間10年（達成）
宇宙船の特性
宇宙船ISEE-2
宇宙船の種類国際太陽地球探査機
バスIMP（惑星間監視プラットフォーム）
製造元ドルニエ・システムズ
打ち上げ質量165.78 kg (365.5ポンド)
寸法直径1.27m（4フィート2インチ）、高さ1.14m（3フィート9インチ）の16面体円筒
電力112ワット
ミッション開始
打ち上げ日1977年10月22日 13時53分00秒UTC
ロケットソー・デルタ2914（ソー623 / デルタ135）
発射場ケープカナベラル、LC-17B
請負業者ダグラス・エアクラフト社
就航1977年10月22日
ミッション終了
最終接触1987年9月26日
崩壊日1987年9月26日
軌道パラメータ
参照系地心軌道[ 1 ] [ 2 ]
レジーム高地球軌道
近地点高度1.04 R e (6,600 km (4,100 mi))
遠地点高度23.00 R e (137,806 km (85,629 mi))
傾斜28.76°
周期3556.80分
計器
外部磁気圏における電子と陽子のフラックス（1.5～300 keV）高速プラズマ実験（FPE）低エネルギー陽子・電子微分エネルギー分析装置（LEPEDEA）中エネルギー粒子実験（METE）電波法によるプラズマ（全電子）密度プラズマ波：電場と磁場のスペクトル（5.62 Hz～31.1 kHz）太陽風イオン分布三軸フラックスゲート磁力計
国際太陽地球探査機

ISEE -2（国際太陽地球探査機BまたはISEE-B）は、エクスプローラー級の娘宇宙船である国際太陽地球探査機2号であり、母/娘/太陽中心ミッション（ISEE-1、ISEE-2、ISEE-3）の一部でした。ISEE-2は、地球近傍の磁場を調査するために使用された165.78 kg（365.5ポンド）の宇宙探査機でした。[ 2 ] ISEE-2はスピン安定化宇宙船であり、以前のIMP（惑星間監視プラットフォーム）シリーズの宇宙船の設計に基づいています。[ 2 ] ISEE-1とISEE-2は1977年10月22日に打ち上げられ、1987年9月26日に再突入しました。[ 3 ]

このプログラムはNASAとESRO（後の欧州宇宙機関（ESA））の共同ミッションであり、 1975年3月にNASAとESAの間で覚書（MOU）が締結された。 [ 4 ]このプログラムは、地球の磁場と太陽風の相互作用を研究するために設計された。少なくとも32の機関が関与し、磁場の理解に焦点が当てられた。[ 2 ] ISEE-1とISEE-3はNASAによって、ISEE-2はESAによって構築された。3つの探査機はすべて、100人以上の科学者からなる同じグループによってサポートされている補完的な機器を備えていた。[ 2 ]

ミッション

国際太陽地球探査機（IMP）の軌道

このミッションの目的は、(1)地球磁気圏の最外縁における太陽と地球の関係を調査すること、(2)地球近傍の太陽風の構造と、太陽風と地球磁気圏の界面を形成する衝撃波を詳細に調べること、(3)プラズマシートの運動とそこで働くメカニズムを調査すること、(4) 1AU付近の惑星間領域における宇宙線と太陽フレアの影響の調査を継続することであった。3機の宇宙船は、プラズマ、高エネルギー粒子、波動、および場を測定するための補完的な機器を多数搭載していた。このように、このミッションは以前のIMP宇宙船の調査を拡張したものであった。ミッションの母機/娘機部分は、遠地点が地球半径の23倍（R e）である同じ高度に偏心した地心軌道上で軌道保持能力を備えた2機の宇宙船（ISEE-1とISEE-2）で構成されていた[ 1 ]ミッションの過程で、ISEE-1とISEE-2の軌道パラメータは、太陽と月の摂動により短期的および長期的な変動を受けた。これら2機の宇宙船はわずかな分離距離を維持し、地球近傍太陽風、弓状衝撃波、そして磁気圏内における空間的不規則性と時間的不規則性を分離するために、同時協調測定を行った。ISEE-2の操縦により、地球弓状衝撃波付近で測定された宇宙船間の分離距離は10 km (6.2 mi) から5,000 km (3,100 mi) の間で変化することができ、その値は時間と軌道位置の関数として正確に知られている。[ 3 ]

宇宙船

ISEE-2は、直径1.27メートル（4フィート2インチ）、高さ1.14メートル（3フィート9インチ）の16面体円筒形であった。[ 5 ] ISEE-2には、目標に応じて2機の宇宙船の間隔を調整するためのスラスタが搭載されていた。2機による初期の実験結果では、2機の宇宙船を搭載することで「磁気圏と太陽風の空間的および時間的な変動」を検出できることが示された。[ 6 ]

宇宙船はスピン安定化されており、スピンベクトルは黄道面に対する垂直線から1°以内に維持され、北を向いていた。スピン速度はISEE-1が19.75 rpm、ISEE-2が19.8 rpmであったため、両宇宙船の間には緩やかな差動回転が存在した。ISEE-2の機体搭載型太陽電池アレイは、打ち上げ時に約112ワットを供給した。ISEE-2のデータレートは、ほとんどの時間で2048ビット/秒、5周回に1周回（一部例外あり）で8192ビット/秒であった。[ 3 ]

実験

外部磁気圏（1.5～300keV）における電子および陽子フラックス

この実験は、母子宇宙船に搭載された同一の計測機器を用いて、様々な粒子現象の空間的広がり、伝播速度、および時間的挙動を明らかにすることを目的として設計されました。電子は2keVと6keVで、8～200keVと30～200keVの2つの帯域で測定されました。陽子は2keVと6keVで、8～200keV、30～200keV、200～380keVの3つの帯域で測定されました。30keVの閾値は15keVまたは60keVに設定可能です各宇宙船には同一の計測機器が搭載されており、表面バリア型半導体検出器望遠鏡2台（フォイル付きとフォイルなしがそれぞれ1台ずつ）と、固定電圧型静電分析器4台（電子用2台、陽子用2台）で構成されていた。チャンネルマルチプライヤーは、固定電圧分析器の検出器として用いられた。望遠鏡は、自転軸に対して約20°の角度で、半角40°の視野円錐を有していた。[ 7 ]

高速プラズマ実験（FPE）

この実験は、太陽風、バウショック、マグネトシース、磁気圏界面、そして磁気圏尾部（磁気圏内）におけるプラズマ速度分布とその空間的・時間的変動を研究するために設計された。チャネルトロン電子増倍管を検出器として備えた2台の90°球面静電分析器を用いて、正イオンと電子の1次元、2次元、3次元の速度分布を測定した。母宇宙船に搭載された同様の計測機器（1977-102A-01）と連携し、50 eVから40 keVの陽子（および5 eVから20 keVの電子）をそれぞれ2つの範囲で10%のエネルギー分解能で測定した。[ 8 ]

低エネルギー陽子・電子微分エネルギー分析装置（LEPEDEA）

この実験は、母機/娘機に同一の計測機器を搭載し、太陽風とマグネトシースの電子およびイオンの空間的および時間的な変動を調べるために設計された。1 eV から 45 keV までのエネルギー範囲の陽子と電子が、64 の連続エネルギー帯域で、エネルギー分解能 (デルタ E/E) 0.16 で測定された。2 つの静電分析器 (陽子用と電子用に 1 つずつ) のそれぞれに 7 つの連続チャネル電子増倍管を備えた四球型低エネルギー陽子および電子微分エネルギー分析器 (LEPEDEA) が、母機と娘機の両方に搭載された。粒子速度ベクトルの測定範囲は、4 π-sr 立体角の 2% を除くすべてであった。また、自転軸に垂直な全角 40° の円錐状視野を持つガイガー・ミュラー管も搭載された。この検出器はE>45 keVの電子とE>600 keVの陽子に感度がありました。[ 9 ]

中エネルギー粒子実験（METE）

この実験は、母子衛星の軌道全域における加速、発生・消失メカニズム、境界・界面現象の原因となるプラズマ不安定性を特定し、研究するために設計された。各宇宙船には陽子望遠鏡と電子分光計が搭載され、詳細なエネルギースペクトルと角度分布を測定した。これらの検出器は、様々な厚さ、面積、構成のシリコン製表面障壁型完全空乏型固体素子を用いた。20 keVから2 MeVまでの5方向12エネルギーチャネルの陽子と、20 keVから300 keV（90°方向は1.2 MeVまで）までの5方向12エネルギーチャネルの電子が測定された。データは1スピンあたり最大32セクターに蓄積された。[ 10 ]

電波技術によるプラズマ（全電子）密度

母波と娘波間の総電子数は、母波（実験-08）から送信され娘波で受信された約683kHzの周波数の波動に対し、周囲のプラズマによってもたらされる位相遅延を測定することで得られた。位相は、周囲のプラズマの影響を受けないほど十分に高い周波数（272.5MHz）の搬送波に変調して母波から娘波に送信された位相コヒーレント信号と比較された。[ 11 ]

プラズマ波：電場と磁場のスペクトル（5.62 Hz - 31.1 kHz）

この実験では、高透磁率コアと2つの電界ダイポール（先端間30m（98フィート）、長さ0.61m（2フィート0インチ））を備えた単軸サーチコイル磁力計を使用して、母宇宙船で行われた同様の実験（1977-102A-07）と連動して、磁気圏と太陽風内で発生する波動現象を測定した。アンテナはスピン軸に対して垂直に設置された。計測機器は2つの要素で構成されていた：（1）5.62Hzから31.1kHzまでの16の周波数チャネル（ISEE 1のものと同一）を備えた高時間分解能スペクトルアナライザ（すべてのチャネルは、ビットレートに応じて1秒あたり1回または4回サンプリングされた）、および（2）専用アナログ送信機を介して地上に送信するために電気および磁気波形を調整する広帯域受信機。基本周波数チャンネルは10Hzから1kHz、および650Hzから10kHzの2つでした。さらに、周波数変換機構により、最大2.0MHzまでの8つの範囲に周波数範囲をシフトすることができました。[ 12 ]

太陽風イオン分布

この装置は、太陽風中の正イオンの角度分布とエネルギースペクトルを測定するために設計された。主な測定領域は、磁気圏界面を含む外側（地球半径の8倍以上）であった。2台の半球型静電分析器を用いて、100 eVから10 keV/Qのエネルギー範囲を最大64のエネルギーチャンネルで測定することができた。動作モードは2種類あり、1つは高時間分解能用、もう1つは高エネルギー分解能用であった。エネルギーレベルは、宇宙船が1周する間、一定に保たれた。[ 13 ]

三軸フラックスゲート磁力計

ISEE-1 および ISEE-2 に選ばれた磁場調査の主な目的は、磁気圏現象の磁気的特徴と磁気圏内および磁気圏周辺の磁気流体波動を研究し、電場、粒子、プラズマ波動の調査など、宇宙船でのその他の実験を裏付けるデータを提供することであった。この 3 軸フラックスゲート磁力計では、3 つのリングコア センサーが直交トライアドとして磁力計ブームの端のフリッパー機構内に収められていた。電子機器ユニットは、ブームの根元の宇宙船本体にあった。磁力計には、各ベクトル成分で ± 8192 nTと ± 256 nT の 2 つの動作範囲があった。データは、分解能の向上とナイキスト フィルタリングを提供するために、機器内でデジタル化および平均化された。平均化されたデータの送信には 2 つのモードがあった。倍精度動作モードでは、16 ビットのデータ サンプルが送信された。これにより、低感度域および高感度域で最大±1/4 nTまたは1/128 nTの分解能が得られました。この実験は、1987年9月26日の宇宙船の大気圏再突入までほぼ正常に動作しました。この実験データの利用者は、12ビットサンプルを平均化して16ビットサンプルを作成するという手法が自転面ではうまく機能した一方、自転軸に沿った磁場がデジタルウィンドウのサイズに比べて静穏な状況では、磁力計は12ビットサンプルしか返さないことを認識しておく必要があります。これは、宇宙船が太陽風中にあり、機器が低ゲイン（8192 nT）域で動作していたとき、および宇宙船が低ゲインモードで磁気圏の静穏領域にいたときに特に顕著でした。前者の状況では、磁力計が通常使用される倍精度モードで測定される磁場の分解能は4nTに制限され、後者の状況では、宇宙船が地球の磁場の大きな勾配を通過する際に、波と誤認される可能性のある4nTの大きさの階段状の磁場変化パターンが生じました。もう1つの運用上の異常は、ゲイン変更中にセンサーが飽和することです。このとき、磁場の3つの成分は1つのスピントーンとスピン軸に沿った磁場から推定されるため、機器の時間分解能はスピン周波数以下に制限されます。利用可能なリソースの範囲内で、ゼロレベルエラー、事務エラー、その他のデータ処理異常を最小限に抑えるようあらゆる努力が払われました。しかし、これらのリソースは非常に限られており、提出されたデータセット全体を確認する前に資金が打ち切られました。[ 14 ]

軌道

ISEE-1とISEE-2は地球近傍に留まりました。ISEE-3は地球-太陽間ラグランジュ点L1のハロー軌道に配置された最初の宇宙船であり、後に太陽中心軌道に展開されました。[ 2 ]

大気圏突入

ISEE-1とISEE-2は、1987年9月26日、軌道1518で地球の大気圏に再突入しました。搭載された21の実験装置のうち17が運用終了時に稼働していました。[ 3 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b「軌道：ISEE-2（1977-102B）」 NASA、2021年10月28日。2021年11月20日閲覧パブリックドメインこの記事には、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。
  2. ^ a b c d e f "ISEE - eoPortal ディレクトリ"。 ESA 。2014 年3 月 12 日に取得。
  3. ^ a b c d「ディスプレイ: ISEE-2 (1977-102B)」 . NASA。 2021年10月28日。2021 年11 月 20 日に取得。パブリックドメインこの記事には、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。
  4. ^ 「表3-99. ISEE-1の特性」 NASA、1977年10月11日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  5. ^ 「表3-100 ISEE-2の特性」 NASA、1977年10月11日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  6. ^ Gurnett, DA; Anderson, RR; Scarf, FL; Fredricks, RW; Smith, EJ ( 1979). 「ISEE-1およびISEE-2プラズマ波動研究の初期結果」 . Space Science Reviews . 23. doi : 10.1007/BF00174114 . S2CID 118551845 . 
  7. ^ 「実験：外層磁気圏における電子と陽子のフラックス（1.5-300 keV）」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  8. ^ 「実験：高速プラズマ実験（FPE）」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  9. ^ 「実験：低エネルギー陽子・電子微分エネルギー分析装置（LEPEDEA）」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  10. ^ 「実験：中エネルギー粒子計測器」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  11. ^ 「実験：無線技術によるプラズマ（全電子）密度」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  12. ^ 「実験：プラズマ波：電界と磁界のスペクトル（5.62 Hz - 31.1 kHz）」 NASA. 2021年10月28日. 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  13. ^ 「実験：太陽風イオン分布」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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。
  14. ^ 「実験：三軸フラックスゲート磁力計」 NASA、2021年10月28日。 2021年11月20日閲覧。パブリックドメインこの記事には、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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