โอวี1-16

ดาวเทียม OV1-16
ประเภทภารกิจ	วิทยาศาสตร์โลก
ผู้ปฏิบัติงาน	กองทัพอากาศสหรัฐฯ
รหัส COSPAR	1968-059B
หมายเลข SATCAT	S03319
คุณสมบัติของยานอวกาศ
ผู้ผลิต	เจเนอรัลไดนามิกส์
ปล่อยมวล	272 กก. (600 ปอนด์)
เริ่มภารกิจ
วันที่เปิดตัว	11 กรกฎาคม 2511  UTC ( 11 กรกฎาคม 1968 )
จรวด	แอตลาส เอฟ
จุดปล่อยจรวด	Vandenberg 576-A-2 [ 1 ]
พารามิเตอร์วงโคจร
ระบอบการปกครอง	วงโคจรต่ำของโลก
ความแปลกประหลาด	0.02900
ระดับความสูงจุดใกล้โลกที่สุด	163 กม. (101 ไมล์)
ระดับความสูงสูงสุด	554 กม. (344 ไมล์)
ความโน้มเอียง	89.700°
ระยะเวลา	91 นาที[ 2 ]
ยุค	11 กรกฎาคม 2511 19:26:00 UTC
โอวี1

ยานอวกาศโคจรหมายเลข 1–16 (หรือที่รู้จักกันในชื่อ^{OV1-16 [} 1 ] ^{LOADS1 (}ดาวเทียมความหนาแน่นระดับต่ำ 1) และ Cannonball 1) ^{[ 3 ]}ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม พ.ศ. 2511 โดยใช้ จรวด Atlas Fพร้อมกับ OV1-15 OV1-16 เป็นส่วนหนึ่งของ ดาวเทียม ซีรีส์ OV1ของ กองทัพ อากาศสหรัฐฯมีลักษณะเป็นทรงกลมขนาดเล็กและมีความหนาแน่นสูงมาก สามารถทนต่อแรงต้านอากาศได้ดีกว่าดาวเทียมทั่วไป ร่วมกับ OV1-15 ดาวเทียมดวงนี้เป็นดาวเทียมดวงแรกที่ส่งข้อมูลระยะยาวเกี่ยวกับความหนาแน่นและรูปแบบสภาพอากาศของชั้นบรรยากาศตอนบนของโลกกลับมา เพื่อใช้ในการทำนายวงโคจรของดาวเทียม รวมถึงจุดตกสู่พื้นโลกของดาวเทียมและยานอวกาศที่กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้ดียิ่งขึ้น ดาวเทียมดวงนี้กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม พ.ศ. 2511 หลังจากโคจรอยู่ในวงโคจรเป็นเวลา 39 วัน

โครงการดาวเทียม Orbiting Vehicle เกิดขึ้นจากความคิดริเริ่มของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ซึ่งเริ่มต้นในช่วงต้นทศวรรษ 1960 เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการวิจัยอวกาศ ด้วยความคิดริเริ่มนี้ ดาวเทียมจะถูกกำหนดมาตรฐานเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพด้านต้นทุน และหากเป็นไปได้ ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้นไปบนยานทดสอบหรือบรรทุกไปพร้อมกับดาวเทียมดวงอื่น ในปี 1961 สำนักงานวิจัยอวกาศของกองทัพอากาศ (OAR) ได้สร้างโครงการสนับสนุนการวิจัยอวกาศ (ARSP) เพื่อขอรับข้อเสนอการวิจัยดาวเทียมและเลือกการทดลองภารกิจ องค์การอวกาศและขีปนาวุธของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้สร้างโครงการที่คล้ายคลึงกับ ARSP ขึ้นมาเอง เรียกว่า โครงการสนับสนุนการทดลองอวกาศ (SESP) ซึ่งให้การสนับสนุนการทดลองทางเทคโนโลยีในสัดส่วนที่มากกว่า ARSP ^{[ 4 ] : 417} ดาวเทียมมาตรฐาน OV ห้าชุดที่แตกต่างกันได้รับการพัฒนาภายใต้การดูแลของหน่วยงานเหล่านี้^{[ 4 ] : 425}

โครงการ OV1 ซึ่งบริหารโดยพันโท ไคลด์ นอร์ทคอตต์ จูเนียร์^{[ 5 ]}เป็นวิวัฒนาการของ "แคปซูลโดยสารทางวิทยาศาสตร์" (SPP) ขนาด 2.7 เมตร ซึ่งเริ่มตั้งแต่วันที่ 2 ตุลาคม พ.ศ. 2504 โดยบรรทุกไปกับการทดสอบขีปนาวุธ Atlas ในวงโคจรย่อย และทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลาสั้นๆ ในอวกาศ บริษัท General Dynamics ได้รับสัญญามูลค่า 2 ล้านดอลลาร์เมื่อวันที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2506 เพื่อสร้าง SPP รุ่นใหม่ (เรียกว่า Atlas Retained Structure (ARS)) ที่จะบรรทุกดาวเทียมโคจรด้วยตนเอง เมื่อขีปนาวุธ Atlas และ ARS ถึงจุดสูงสุดของวงโคจร ดาวเทียมภายในจะถูกปล่อยออกมาและผลักดันตัวเองเข้าสู่วงโคจร นอกเหนือจากดาวเทียม SPP ที่โคจรอยู่ในวงโคจรแล้ว เจเนอรัลไดนามิกส์จะสร้างดาวเทียมเหล่านี้อีก 6 ดวง โดยแต่ละดวงมีความยาว 3.66 เมตร (12.0 ฟุต) มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.762 เมตร (2 ฟุต 6.0 นิ้ว) และสามารถบรรทุกน้ำหนักบรรทุกได้ 136 กิโลกรัม (300 ปอนด์) ขึ้นสู่วงโคจรวงกลมที่ระดับความสูง 805 กิโลเมตร (500 ไมล์)

ดาวเทียมชุดนี้มีชื่อว่า "ดาวเทียมเพื่อการวิจัยด้านอวกาศ" (SATAR) เดิมทีมีแผนจะปล่อยจากEastern Test Rangeในภารกิจ Atlas เพื่อทดสอบหัวจรวด Advanced Ballistic Re-Entry System (ABRES) อย่างไรก็ตาม ในปี 1964 กองทัพอากาศได้ย้ายการปล่อย ABRES ไปยังWestern Test Rangeทำให้โครงการล่าช้าไปหนึ่งปี ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากการปล่อย WTR จะเป็นการโคจรในวงโคจรขั้วโลก ซึ่งแตกต่างจากวงโคจรที่มีความเอียงต่ำตามปกติของการปล่อย ETR ทำให้สามารถส่งมวลขึ้นสู่วงโคจรได้น้อยลงโดยใช้แรงขับเท่าเดิม และมวลของดาวเทียม SATAR จึงต้องลดลง^{[ 4 ] : 417}

ก่อนการปล่อยดาวเทียมคู่ซึ่ง OV1-16 เป็นส่วนหนึ่งนั้น มีดาวเทียมในซีรีส์ OV1 ทั้งหมด 14 ดวง โดยดวงแรกโคจรในวงโคจรเมื่อวันที่ 21 มกราคม พ.ศ. 2508 หลังจากOV1-1ซึ่งเป็นการทดสอบการปล่อย ABRES ครั้งสุดท้าย OV1-2 ถึง 12 ถูกปล่อยโดย ขีปนาวุธข้าม ทวีปAtlas D ที่ปลดประจำการแล้ว ยกเว้นOV1-6ซึ่งถูกปล่อยโดยTitan IIICที่ได้รับมอบหมายสำหรับการทดสอบการบินห้องปฏิบัติการโคจรที่มีมนุษย์ควบคุม OV1-13 และ OV1-14 เป็น ดาวเทียมสองดวง แรกที่ถูกปล่อยโดยAtlas F ที่ปลดประจำการ แล้ว^{[ 4 ] : 418, 420}

OV1-16 ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อส่งคืนข้อมูลเกี่ยวกับรูปแบบสภาพอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปลี่ยนแปลงระยะสั้นของความหนาแน่นของบรรยากาศในชั้นบรรยากาศตอนบน ข้อมูลนี้มีประโยชน์ในการคาดการณ์วงโคจรของดาวเทียม รวมถึงจุดลงจอดของดาวเทียมและยานอวกาศที่กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ^{[ 6 ]}ก่อนการปล่อย OV1-15 และ 16 แทบไม่มีใครรู้เกี่ยวกับความหนาแน่นของบรรยากาศที่ระดับความสูงระหว่าง 100 กม. (62 ไมล์) และ 200 กม. (120 ไมล์) มีเพียง การบินสำรวจด้วย จรวดระยะ สั้นไม่กี่ครั้งเท่านั้น ที่สำรวจบริเวณนั้น แบบจำลองทางทฤษฎีแนะนำว่าความหนาแน่นของอากาศจะลดลงเมื่อกิจกรรมของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น (ซึ่งตรงกันข้ามกับสิ่งที่ดาวเทียม OV1 ทั้งสองดวงค้นพบในที่สุด) ^{[ 7 ]}

ดร. เคนเนธ เอสดับบลิว แชมเปียน หัวหน้าสาขาโครงสร้างชั้นบรรยากาศของห้องปฏิบัติการด้านอากาศพลศาสตร์ของ AFCRL ตั้งแต่ปี 1964 เป็นผู้ออกแบบดาวเทียม OV1-16 ^{[ 6 ]}แตกต่างจากดาวเทียม OV1 ทรงกระบอกมาตรฐานส่วนใหญ่ OV1-16 เป็นทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 23 นิ้ว (580 มม.) น้ำหนัก 600 ปอนด์ (270 กก.) มีเปลือกทองเหลืองแข็งหนา 2.5 ซม. (0.98 นิ้ว) ทำให้เป็นดาวเทียมที่มีความหนาแน่นสูงสุด (690.5 กก./ลบ.ม. ⁽ 1,163.9 ปอนด์/ลบ.หลา)) ที่เคยปล่อยขึ้นสู่อวกาศ ความหนาแน่นที่สูงผิดปกตินี้เป็นคุณลักษณะของการออกแบบ: โดยการสร้างยานที่มีอัตราส่วนมวลต่อพื้นที่มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ดาวเทียมจึงทนต่อแรงต้านลมได้ดีขึ้น ดังนั้น OV1-16 จึงสามารถอยู่ในวงโคจรเพื่อวัดคุณสมบัติของชั้นเทอร์โมสเฟียร์ ตอนล่าง ที่ระดับความสูงระหว่าง 145 กม. (90 ไมล์) และ 177 กม. (110 ไมล์) เหนือพื้นโลกได้นานกว่าดาวเทียมทั่วไปมาก ซึ่งจะต้องกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกเกือบจะทันทีที่ระดับความสูงต่ำเช่นนี้^{[ 3 ] [ 4 ] : 421}

มีการใช้เสาอากาศแบบยืดหดได้หลายตัวเพื่อส่งข้อมูลโทรมาตรในขณะที่ใช้เสาอากาศขนาดเล็กสองตัวสำหรับสัญญาณติดตามเรดาร์ ดาวเทียมถูกทาสีดำโดยมีพื้นที่วงกลมเคลือบทองเพื่อลดความร้อนจากแสงแดดและความร้อนจากบรรยากาศ^{[ 3 ]}ดาวเทียมที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ไม่มีเครื่องบันทึกเทปในตัว แต่จะส่งสัญญาณไปยังสถานีภาคพื้นดิน 12 แห่งเมื่ออยู่ในระยะ^{[ 2 ]}

เครื่องมือหลักบน OV1-16 คือเซ็นเซอร์วัดความเร่งแบบสามแกนที่พัฒนาโดยบริษัทBell Aerospace Corporationประกอบด้วย "เครื่องวัดความเร่งไฟฟ้าสถิตขนาดเล็ก" (MESA) เชิงเส้นสามตัวที่ตั้งฉากกัน^{[ 3 ]}เครื่องมือนี้คำนวณความหนาแน่นของอากาศโดยการวัดแรงไฟฟ้าสถิตที่จำเป็นในการยึดมวลทรงกระบอกกลวงไว้ในขณะที่ดาวเทียมประสบกับแรงต้านลม^{[ 2 ]}แม้ว่าในทางทฤษฎี อุปกรณ์นี้สามารถวัดความเร่งจากแรงต้านได้ต่ำถึง 10 ^-8 g แต่ในทางปฏิบัติ การวัดของดาวเทียมอยู่ในช่วง 5×10 ^-5 g ถึง 1× ^-7 g เนื่องจากสัญญาณรบกวนของข้อมูล ตำแหน่งที่ไม่สมบูรณ์ของเครื่องวัดความเร่ง และการหมุนของยานอวกาศ^{[ 3 ]}สัญญาณวิทยุของดาวเทียมยังช่วยอำนวยความสะดวกในการติดตามดาวเทียม ซึ่งเส้นทางของดาวเทียมยังเผยให้เห็นรายละเอียดของความหนาแน่นของอากาศในชั้นบรรยากาศที่ดาวเทียมเดินทางผ่าน

OV1-16 ถูกปล่อยจากแท่นปล่อยจรวด 576-A-2 ของแวนเดนเบิร์กพร้อมกับ OV1-15 บนจรวด Atlas F เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม พ.ศ. 2511 เวลาประมาณ 19:30:00 UTC ^{[ 1 ]}เข้าสู่วงโคจรระดับกลางแบบวงรี ซึ่งพาดาวเทียมจากระดับความสูง 554.00 กม. (344.24 ไมล์) เหนือพื้นโลกไปยังระดับความสูงที่เฉียดชั้นบรรยากาศเพียง 163.00 กม. (101.28 ไมล์) ^{[ 2 ]}ดาวเทียมกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกในวันที่ 19 สิงหาคม พ.ศ. 2511 หลังจากโคจรอยู่ 39 วัน สถานีภาคพื้นดินได้รับข้อมูลมากกว่า 200 ชุด และภารกิจของดาวเทียมถือว่าประสบความสำเร็จอย่างมาก^{[ 6 ]}

ผลการค้นพบของ OV1-15 และ 16 นำไปสู่แบบจำลองชั้นบรรยากาศตอนบนที่ได้รับการปรับปรุงอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อกองทัพอากาศและกระทรวงกลาโหม ข้อมูลของพวกเขาพิสูจน์ว่ากิจกรรมของดวงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้นทำให้ความหนาแน่นของอากาศที่ระดับความสูงเพิ่มขึ้น ซึ่งขัดแย้งกับแบบจำลองที่มีอยู่ ณ ขณะนั้น^{[ 7 ]}ยิ่งไปกว่านั้น ดาวเทียมยังระบุว่าความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศตอนบนต่ำกว่าที่คาดการณ์ไว้โดยแบบจำลองทางทฤษฎีถึง 10% ^{[ 8 ]}

โครงการ OV1 ประกอบด้วยภารกิจทั้งหมด 22 ภารกิจ โดยภารกิจสุดท้ายบินเมื่อวันที่ 19 กันยายน พ.ศ. 2514 ^{[ 4 ] : 421}