V-2観測ロケット
| V-2観測ロケット | |
|---|---|
 1946年、ホワイトサンズ・ミサイル実験場のV-2観測ロケット | |
| 型式 | 単段式 |
| 運行履歴 | |
| 運行中 | 1946～1952年 |
| 使用国 |  アメリカ合衆国 |
| 仕様 | |
| 質量 | 13,000 kg (29,000ポンド) |
| 長さ | 14 m (45フィート11インチ) |
| 直径 | 1.65メートル (5フィート5インチ) |
| 翼幅 | 3.56メートル (11フィート8インチ) |
| 推進剤 | |
第二次世界大戦末期にアメリカ軍が鹵獲したドイツのV-2ロケットは、1940年代後半までホワイトサンズ・ミサイル実験場（WSMR）の大気圏および太陽圏探査プログラムのために、地球の上層大気および準軌道空間へ科学機器を運ぶための観測ロケットとして使用された。ロケットの軌道は、WSMR第33発射施設から高度約100マイル（160 km）、水平約30マイル（48 km）をロケットが運ぶように計画された。大気圏再突入時にロケットの機体の構造的破壊を誘発することで、帰還ロケットの衝突速度を低減した。より耐久性の高い記録装置や機器は、地上衝突後にロケットから回収される可能性もあったが、飛行中に機器の測定値を送信・記録するためにテレメトリが開発された。[ 1 ]：112–116
歴史
V-2ロケット部品を積んだ300両の貨車の最初の1両は、 1945年7月にニューメキシコ州ラスクルーセスに到着し、WSMRへの移送が始まりました。[ 2 ]ドイツから持ち出され た機器が非常に多かったため、ドイツ博物館は後に展示用にV-2をアメリカから入手する必要がありました。[ 3 ] 11月、ゼネラル・エレクトリック（GE）の従業員は、WSMR組立棟1として指定されたWSMR棟1538でV-2ロケット部品の識別、選別、再組み立てを開始しました。陸軍は1945年9月にWSMR発射エリア1にブロックハウスを完成させました。鹵獲されたV-2ロケット用のWSMR発射施設33はこのブロックハウスの周りに建設されました。[ 4 ]
V-2ロケットの初期組立作業では、打ち上げ可能なロケットが25機製作された。陸軍は、航空資材司令部、海軍研究所（NRL）、陸軍通信隊、弾道研究所、応用物理学研究所、ミシガン大学、ハーバード大学、プリンストン大学、ゼネラル・エレクトリック社からの代表者からなる高層大気研究パネルを編成した。 [ 1 ]ペーパークリップ作戦に参加した112名 のドイツ人ロケット科学者が、1946年1月にフォート・ブリスに到着し、V-2ロケットの試験プログラムを支援した。[ 4 ] 1946年3月15日にV-2エンジンの静的試験燃焼が行われた後、1946年4月16日に第33発射施設から最初のV-2ロケットが打ち上げられました。プログラムの可能性が認識されるにつれて、GEのスタッフは劣化した部品を交換するために新しい制御コンポーネントを製造し、交換部品と回収された材料を使用して、75機以上のV-2観測ロケットをWSMRの大気と太陽の調査に使用できるようになりました。V-2観測ロケットの供給がなくなるまで、毎月約2回のV-2打ち上げが第33発射施設から予定されていました。[ 1 ] : 112 第33発射施設からのV-2観測ロケットの調査は頻度を落として1952年まで続きました。[ 5 ]
参照：1945年以降の米国における鹵獲V-2ロケットの打ち上げ
改造
17立方フィート（0.48立方メートル）のノーズコーンに収められた2,200ポンド（1,000 kg）の爆発性弾頭は、平均1,200ポンド（540 kg）の計器類に置き換えられました。計器類は、制御室、後部モーターセクション、燃料タンクの間、またはロケットのフィンや外板に追加されることもありました。ノーズコーンの計器類は通常、参加研究所で組み立てられ、WSMRに空輸され、組立棟1でロケットに組み付けられました。[ 1 ]：113～115、135
地球に無傷で帰還したロケットは、幅約80フィート（24メートル）、深さも同様の衝突クレーターを形成し、そのクレーターは約35フィート（11メートル）の深さまで破片で埋め尽くされました。機器を保護するため、高高度科学観測期間の終了時に降下飛行中に高度50キロメートル（31マイル）で爆発するように、機体内にダイナマイトが戦略的に配置されました。これらの爆発物はロケットの構造を弱め、密度の高い下層大気圏に再突入する際に空気力によって破壊されるよう設計されました。転がる破片の終端速度は桁違いに低下しました。[ 1 ]：115–116、138
パフォーマンス
V-2探測ロケットは全長47フィート（14メートル）、直径5フィート5インチ（1.65メートル）、重量28,000ポンド（13,000キログラム）で、液体燃料を満載するとその重量の3分の2を占めた。燃料は飛行開始後1分で消費され、推力56,000ポンド力（250 kN）を発生した。最小燃料重量でバーンアウト直前に最大加速度6G sに達し、振動加速度は動力飛行中も同様の大きさであった。バーンアウト時の速度は毎秒およそ5,000フィート（1,500メートル）、時速3,400マイル（5,500キロメートル／時）であった。ロケットは通常、バーンアウト時に小さく予測不可能な角運動量を持ち、約75マイル（121キロメートル）上昇する際に、ピッチングまたはヨーを伴う予測不可能なロールを引き起こした。典型的な飛行では、高度35マイル（56 km）以上の高度で5分間の観測時間が提供されました。[ 1 ]：135–137
計器
燃焼後のロケットの姿勢変化を補正するために、サーボ機構が考案されました。これにより、太陽追跡装置は太陽の電磁スペクトルを測定することができました。パラシュートによる計器回収は限定的な成功を収めましたが、ロケット機体内のより耐久性の高い計器や記録装置の一部は、亜音速での地球への衝突に耐えることができました。[ 1 ]：116＆137
NRLは23チャンネルのパルス時間変調を用いたテレメトリシステムを開発した。特定のチャンネルの入力端子に印加される電圧によって、隣接する2つのパルスの間隔が決定される。これはパルス位置変調の技術とよく似ている。第1パルスと第2パルスの間隔はチャンネル1によって決定され、第2パルスと第3パルスの間隔はチャンネル2によって決定され、以下同様に決定される。このシステムは24個のパルスを毎秒200回サンプリングした。情報は高出力周波数変調によって伝送された。地上受信局はパルス間隔を電圧に変換し、この電圧をガルバノメータ列に印加することで、移動するフィルムロール上に各チャンネルのほぼ連続的な記録を作成した。精度は約5%以内であった。[ 1 ]：116＆138
科学活動
1946年[ 5 ]、海軍研究所の打ち上げにより、高度88km（55マイル）までの太陽の紫外線スペクトルの写真が初めて撮影されました。[ 6 ] [ 7 ]
V-2探査ロケットの最初の夜間飛行は、1946年12月17日午後10時（MST）、応用物理学研究所の飛行で開始されました。このロケットは複数の爆薬を搭載しており、人工流星を発生させ、写真撮影が可能でした。実験装置はジェームズ・ヴァン・アレンによって設置されました。飛行自体はアリゾナ州ツーソンから459km離れた観測者によって撮影されましたが、爆薬と想定されていた流星は撮影されず、発射されなかった可能性が高いです。[ 8 ]
ブロッサム計画
「ブロッサム計画」と名付けられた一連の飛行は、1947年2月20日にニューメキシコ州ホワイトサンズ・ミサイル実験場からV-2探査ロケット20号機（ブロッサム1号）が動物実験を行うことを目的として打ち上げられたことから始まった。[ 9 ] 7回の飛行計画では、パラシュート付きのキャニスターを射出し、無傷で回収する可能性を試験した。パラシュートは飛行の天頂で射出されることになっていた。[ 10 ]
20回目の飛行実験の目的は、高高度における放射線被曝の影響を調べることでした。ロケットは3分10秒で高度68マイル（109キロメートル）に到達し、アメリカ空軍の50マイルと国際宇宙ステーションの100キロメートルという宇宙境界の定義をいずれも超えました。ブロッサムカプセルは射出され、パラシュートは正常に展開されました。ショウジョウバエは生きたまま回収されました。V-2ロケットの他のミッションでは、種子を含む生物学的サンプルが運ばれました。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
アカゲザルのアルバート2世は、 1949年6月14日にアメリカが打ち上げたV-2ロケット47号（ブロッサム4B）で、最初のアルバートのミッション（1948年6月11日のブロッサム3号、37号）が上昇中に失敗した後、宇宙に行った最初の霊長類および最初の哺乳類となった。アルバート1世は高度48～63キロメートル（30～39マイル）しか到達できなかったが、アルバート2世は約134キロメートル（83マイル）に到達した。アルバート2世はパラシュートの故障により衝突で死亡した。
1950年代から1960年代にかけて、アメリカは数種のサルを多数打ち上げました。サルにはバイタルサインを測定するためのセンサーが埋め込まれ、打ち上げ時には多くのサルが麻酔下に置かれました。この段階でのサルの死亡率は非常に高く、1940年代から1950年代に打ち上げられたサルの約3分の2が、任務中または着陸直後に死亡しました。[ 15 ]
参照
参考文献
- ^ a b c d e f g hカイパー、ジェラード(1952) [1949]. 『地球と惑星の大気』シカゴ：シカゴ大学出版局。pp. 112–117 & 134–138
- ^レイ、ウィリー（1958）[1944]『ロケット、ミサイル、そして宇宙旅行』ニューヨーク：ザ・ヴァイキング・プレス、pp.246, 253。
- ^レイ、ウィリー（1964年6月）「宇宙に他に誰かいるか？」『参考までに』ギャラクシーサイエンスフィクション誌、pp. 110– 128。
- ^ a b「ホワイトサンズ試験場1941-1965年史」（PDF）ニューメキシコ州立大学。2014年10月28日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2010年8月19日閲覧。
- ^ a bウェイド、マーク。「V-2」 。 2016年8月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年12月7日閲覧。
- ^リチャード・タウジー、CV・ストレイン、FS・ジョンソン、JJ・オバリー（1947年3月）「V-2ロケットからの太陽紫外線スペクトル」『天文学ジャーナル』52 (6):158-159. Bibcode : 1947AJ.....52R.158T . doi : 10.1086/106028 .
- ^ “Richard Tousey (1908 - 1997) | American Astronomical Society” . aas.org . 2019年8月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年7月24日閲覧。
- ^ F. Zwicky (1947年2月). 「アメリカ合衆国におけるV-2ロケットの夜間発射初公開」 .太平洋天文学会刊行物. 59 (346): 32. Bibcode : 1947PASP...59...32Z . doi : 10.1086/125894 . S2CID 122476458 .
- ^ Beischer, Dietrich E. Fregly, Alfred R. (1962)宇宙における動物と人間。1960年までの年表と注釈付き書誌、フロリダ州ペンサコーラ海軍航空医学学校。
- ^ Jenn, WSMR (2020年10月6日). 「V-2計画：ヘルメス計画へのバックファイア作戦」ホワイトサンズ・ミサイル実験場博物館. 2025年12月23日閲覧。
- ^ Beischer, DE; Fregly, AR (1962). 「宇宙における動物と人間。1960年までの年表と注釈付き参考文献」(PDF) .アメリカ海軍航空医学学校. ONR TR ACR-64 (AD0272581). 2016年3月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年6月14日閲覧。
- ^アッパーエアロケット概要 V-2 NO. 20 . postwarv2.com
- ^ 「空軍ミサイル開発センターにおける宇宙生物学研究の始まり、1946～1952年」。宇宙生物学と生物力学の研究の歴史。NASA。2008年1月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年1月31日閲覧。
- ^ 「V-2発射台」ホワイトサンズ・ミサイル実験場。2008年1月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年1月31日閲覧。
- ^グレイ、タラ. 「宇宙における動物の簡潔な歴史」 .アメリカ航空宇宙局. NASA . 2019年12月9日閲覧。
