โซลราด 2
SOLRAD 2 (มาจาก "รังสีจากดวงอาทิตย์") เป็นชื่อที่ใช้เรียกดาวเทียมสำรวจและดาวเทียมวิทยาศาสตร์ที่ ตรวจวัด รังสีเอ็กซ์และ รังสี อัลตราไวโอเลต จากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงที่สองในโครงการ SOLRADที่พัฒนาโดยห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือสหรัฐฯชุดอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ SOLRAD บนดาวเทียมดวงนี้ทำหน้าที่ปกปิดการทำงานของ ชุดอุปกรณ์ ตรวจการณ์อิเล็กทรอนิกส์GRAB (Galactic Radiation and Background) ซึ่งมีภารกิจในการทำแผนที่เครือข่ายเรดาร์ป้องกันภัยทางอากาศของสหภาพโซเวียต
ดาวเทียม SOLRAD 2 ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศพร้อมกับ ดาวเทียม Transit 3Aด้วย จรวด Thor-Ablestarเมื่อวันที่ 30 พฤศจิกายน 1960 แต่ดาวเทียมทั้งสองดวงไม่สามารถขึ้นสู่วงโคจรได้ เนื่องจากจรวดขับดันบินออกนอกเส้นทางและถูกทำลาย ทำให้เศษซากตกลงมาเหนือประเทศคิวบาซึ่งก่อให้เกิดการประท้วงอย่างเป็นทางการจากรัฐบาลคิวบา ส่งผลให้การปล่อยดาวเทียม SOLRAD ในอนาคตถูกกำหนดให้หลีกเลี่ยงการบินผ่านน่านฟ้าคิวบาในระหว่างการปล่อยจรวด
พื้นหลัง
ในปี พ.ศ. 2490 สหภาพโซเวียตเริ่มใช้งานขีปนาวุธพื้นสู่อากาศS-75 Dvina ซึ่งควบคุมโดย เรดาร์ควบคุมการยิง Fan Songการพัฒนานี้ทำให้การรุกล้ำน่านฟ้าโซเวียตโดยเครื่องบินทิ้งระเบิดของอเมริกาเป็นอันตรายมากขึ้นกองทัพอากาศสหรัฐฯเริ่มโครงการจัดทำรายการตำแหน่งโดยประมาณและความถี่ในการทำงานของเรดาร์เหล่านี้ โดยใช้เครื่องบินลาดตระเวนอิเล็กทรอนิกส์ที่บินอยู่บริเวณชายแดนของสหภาพโซเวียต โครงการนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับเรดาร์ที่อยู่บริเวณรอบนอกของสหภาพโซเวียต แต่ข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่ที่อยู่ลึกเข้าไปในแผ่นดินยังขาดอยู่ มีการทดลองบางอย่างโดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุเพื่อค้นหาการสะท้อนของเรดาร์โซเวียตจากดวงจันทร์ โดยบังเอิญ แต่วิธีนี้พิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงพอต่อปัญหา[ 2 ] : 362
ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2491 [ 3 ] : 4ในขณะที่ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือ (NRL) มีส่วนร่วมอย่างมากในโครงการแวนการ์ด ซึ่งเป็นความพยายามของ กองทัพเรือสหรัฐฯในการปล่อยดาวเทียม วิศวกรของ NRL ชื่อ Reid D. Mayo ได้กำหนดว่าอนุพันธ์ของแวนการ์ดสามารถใช้ในการทำแผนที่ฐานยิงขีปนาวุธของโซเวียตได้ ก่อนหน้านี้ Mayo ได้พัฒนาระบบสำหรับเรือดำน้ำซึ่งสามารถหลบหลีกเครื่องบินต่อต้านเรือดำน้ำได้โดยการรับสัญญาณเรดาร์ ระบบนี้มีขนาดเล็กและแข็งแรงทนทาน จึงสามารถปรับให้พอดีกับโครงสร้างแวนการ์ดขนาดเล็กได้[ 2 ] : 364
มาโยนำเสนอแนวคิดนี้ให้กับโฮเวิร์ด ลอเรนเซน หัวหน้าสาขามาตรการตอบโต้ของ NRL ลอเรนเซนส่งเสริมแนวคิดนี้ภายในกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ (DoD) และหกเดือนต่อมาแนวคิดนี้ได้รับการอนุมัติภายใต้ชื่อ "Tattletale" [ 2 ] : 364ประธานาธิบดีไอเซนฮาวร์อนุมัติการพัฒนาโปรแกรมอย่างเต็มรูปแบบในวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2492 [ 3 ] : 4
หลังจากข่าวรั่วไหลโดยหนังสือพิมพ์นิวยอร์กไทมส์ไอเซนฮาวร์จึงยกเลิกโครงการ โครงการนี้เริ่มต้นใหม่อีกครั้งภายใต้ชื่อ "วอลนัท" (ส่วนประกอบของดาวเทียมได้รับชื่อว่า "DYNO" [ 1 ] : 140, 151 ) หลังจากมีการนำมาตรการรักษาความปลอดภัยที่เข้มงวดมากขึ้นมาใช้ รวมถึงการกำกับดูแลที่เข้มงวดขึ้นและการจำกัดการเข้าถึงเฉพาะบุคลากรที่ " จำเป็นต้องรู้ " [ 4 ] : 2การปล่อยจรวดอวกาศของอเมริกาไม่ได้ถูกจัดเป็นความลับในขณะนั้น[ 5 ] [ 6 ]และภารกิจคุ้มกันที่บินร่วมกันซึ่งจะใช้พื้นที่ร่วมกับ DYNO เป็นที่ต้องการเพื่อปกปิดภารกิจการเฝ้าระวังทางอิเล็กทรอนิกส์ของ DYNO จากเป้าหมายที่ตั้งใจไว้[ 7 ] : 300
การศึกษาสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ของดวงอาทิตย์ เป็นโอกาสที่ดีในการปกปิด กองทัพเรือสหรัฐฯ ต้องการตรวจสอบบทบาทของเปลวสุริยะในการรบกวนการสื่อสารทางวิทยุ[ 7 ] : 300และระดับอันตรายต่อดาวเทียมและนักบินอวกาศที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอ็กซ์[ 8 ] : 76การศึกษาดังกล่าวไม่สามารถทำได้ก่อนหน้านี้ เนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกปิดกั้นรังสีเอ็กซ์และรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์จากการสังเกตภาคพื้นดิน ยิ่งไปกว่านั้น การปล่อยรังสีจากดวงอาทิตย์นั้นคาดเดาไม่ได้และผันผวนอย่างรวดเร็ว ทำให้จรวดสำรวจ วงโคจรย่อย ไม่เพียงพอสำหรับงานสังเกตการณ์ จำเป็นต้องใช้ดาวเทียมสำหรับการศึกษาสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ทั้งหมดอย่างต่อเนื่องในระยะยาว[ 9 ] : 5–6, 63–65 [ 10 ]
NRL มีหอดูดาวสุริยะที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะอยู่แล้วในรูปแบบของVanguard 3ซึ่งถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 1959 Vanguard 3 มีเครื่องตรวจจับรังสีเอ็กซ์และรังสีอัลตราไวโอเลต แม้ว่าเครื่องตรวจจับเหล่านั้นจะอิ่มตัวอย่างสมบูรณ์โดยรังสีพื้นหลังของแถบแวนอัลเลน [ 9 ] : 63การพัฒนาดาวเทียม DYNO จากการออกแบบ Vanguard ได้รับการจัดการโดยวิศวกรของ NRL ชื่อ Martin Votaw ซึ่งเป็นผู้นำทีมวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ของโครงการ Vanguard ที่ไม่ได้ย้ายไปNASA [ 11 ] ดาวเทียมอเนกประสงค์นี้ได้รับการเปลี่ยนชื่อเป็น GRAB ("Galactic Radiation And Background") บางครั้งเรียกว่า GREB ("Galactic Radiation Experiment Background") และในทางวิทยาศาสตร์เรียกว่า SOLRAD ("SOLar RADiation") [ 1 ] : 142, 149 [ 7 ] : 300
แบบจำลองมวล SOLRAD ถูกปล่อยขึ้นสู่ อวกาศได้สำเร็จเมื่อวันที่ 13 เมษายน พ.ศ. 2503 โดยติดอยู่กับTransit 1B [ 7 ] : 301ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงเทคนิคการปล่อยดาวเทียมคู่[ 12 ]เมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ. 2503 เพียงสี่วันหลังจากที่ เครื่องบิน U-2ของแกรี่ พาวเวอร์ ส ถูกยิงตกเหนือสหภาพโซเวียตซึ่งเน้นย้ำถึงความเปราะบางของการเฝ้าระวังจากเครื่องบิน ประธานาธิบดีไอเซนฮาวร์ได้อนุมัติการปล่อยดาวเทียม SOLRAD ที่ใช้งานได้จริง[ 13 ] : 32 SOLRAD/GRAB 1ถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 22 มิถุนายน พ.ศ. 2503 กลายเป็นทั้งดาวเทียมเฝ้าระวังดวงแรกของโลกและดาวเทียมดวงแรกที่สังเกตดวงอาทิตย์ในรังสีเอ็กซ์และรังสีอัลตราไวโอเลต[ 7 ]
ยานอวกาศ
SOLRAD 2 มีลักษณะคล้ายคลึงกับ SOLRAD/GRAB 1 รุ่นก่อนหน้า[ 14 ]มีรูปทรงกลมและเส้นผ่านศูนย์กลาง51 ซม. (20 นิ้ว) [ 8 ]เบากว่า SOLRAD/GRAB 1 เล็กน้อย แม้ว่าจะบรรทุกอุปกรณ์ทดลองทางวิทยาศาสตร์เดียวกัน ( 18 กก. (40 ปอนด์)เทียบกับ19.05 กก. (42.0 ปอนด์) ) [ 4 ] และใช้พลังงานจากแผง เซลล์แสงอาทิตย์ทรงกลม 6 แผง[ 4 ] : a1-4เซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้จ่ายไฟให้กับ แบตเตอรี่ ขนาด D จำนวน 9 ก้อนที่ ต่ออนุกรมกัน (รวม 12 โวลต์ ) [ 4 ] : 10 ให้ พลังงาน6 วัตต์[ 13 ] : 32
ชุดอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ SOLRAD ของดาวเทียมประกอบด้วยโฟโตมิเตอร์Lyman-alpha สองตัว ( ห้องไอออนไนต ริกออกไซด์ ) สำหรับการศึกษาแสงอัลตราไวโอเลตในช่วงความยาวคลื่น 1,050–1,350 Åและโฟโตมิเตอร์รังสีเอ็กซ์หนึ่งตัว ( ห้องไอออน อาร์กอน ) ในช่วงความยาวคลื่น 2–8 Å ซึ่งติดตั้งอยู่รอบเส้นศูนย์สูตรของดาวเทียม[ 15 ]เช่นเดียวกับ SOLRAD 1 ได้มีการติดตั้งแม่เหล็กถาวรเพื่อเบี่ยงเบนอนุภาคประจุจากหน้าต่างตรวจจับเพื่อแก้ไขปัญหาความอิ่มตัวที่ส่งผลกระทบต่อภารกิจVanguard 3 [ 9 ] : 64–65
อุปกรณ์เฝ้าระวัง GRAB ของดาวเทียมได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับเรดาร์ป้องกันภัยทางอากาศของโซเวียตที่ออกอากาศในย่าน ความถี่ S-band (1,550–3,900 MHz ) [ 13 ] : 29, 32ในพื้นที่วงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง6,500 กม. (4,000 ไมล์) ใต้ดาวเทียม [ 1 ] : 108เครื่องรับสัญญาณในดาวเทียมได้รับการปรับให้ตรงกับความถี่โดยประมาณของเรดาร์ และเอาต์พุตของเครื่องรับสัญญาณจะถูกใช้เพื่อกระตุ้น เครื่องส่ง สัญญาณความถี่สูงมาก (VHF) แยกต่างหากในยานอวกาศ ขณะที่ดาวเทียมโคจรผ่านสหภาพโซเวียต ดาวเทียมจะตรวจจับพัลส์จากเรดาร์ขีปนาวุธและออกอากาศซ้ำไปยังสถานีภาคพื้นดินของอเมริกาที่อยู่ในระยะทันที ซึ่งจะบันทึกสัญญาณและส่งไปยัง NRL เพื่อวิเคราะห์ แม้ว่าเครื่องรับสัญญาณของ GRAB จะรับสัญญาณได้รอบทิศทาง แต่โดยการมองหาสัญญาณเดียวกันในการโคจรหลายครั้งและเปรียบเทียบกับตำแหน่งที่ทราบของดาวเทียม ก็สามารถกำหนดตำแหน่งโดยประมาณของเรดาร์ได้ พร้อมกับความถี่การทำซ้ำพัลส์ ที่ แน่นอน[ 3 ] : 4–7 [ 1 ] : 108
ข้อมูลโทรมาตรถูกส่งผ่าน เสาอากาศ แบบแส้ สี่ต้นยาว 63.5 ซม. (25.0 นิ้ว)ที่ติดตั้งบนเส้นศูนย์สูตรของ SOLRAD [ 8 ] : 76ข้อมูลโทรมาตรทางวิทยาศาสตร์ถูกส่งที่ความถี่ 108 MHz [ 8 ] : 78 ซึ่งเป็นความถี่มาตรฐาน ของปีธรณีฟิสิกส์สากลที่ Vanguard ใช้[ 16 ] : 84, 185คำสั่งจากภาคพื้นดินและการเฝ้าระวังทางอิเล็กทรอนิกส์ถูกรวบรวมผ่านเสาอากาศขนาดเล็กกว่าที่ความถี่ 139 MHz [ 3 ] : 7ข้อมูลที่ได้รับบนภาคพื้นดินถูกบันทึกไว้ในเทปแม่เหล็กและส่งกลับไปยัง NRL ซึ่งจะได้รับการประเมิน ทำสำเนา และส่งต่อไปยังสำนักงานความมั่นคงแห่งชาติ (NSA) ที่Army Fort Meadeรัฐแมริแลนด์และกองบัญชาการยุทธศาสตร์ทางอากาศ (SAC) ที่ฐานทัพอากาศ Offutโอมาฮารัฐเนแบรสกาเพื่อการวิเคราะห์และประมวลผล[ 17 ]
เช่นเดียวกับยานอวกาศอัตโนมัติรุ่นแรกๆ ส่วนใหญ่ SOLRAD 2 แม้ว่าจะมีการรักษาเสถียรภาพด้วยการหมุน[ 7 ] : 300แต่ก็ขาด ระบบ ควบคุมทิศทาง แบบแอคทีฟ ดังนั้นจึงสแกนท้องฟ้าทั้งหมดโดยไม่โฟกัสไปที่แหล่งกำเนิดใดแหล่งหนึ่งโดยเฉพาะ[ 9 ] : 13เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตีความแหล่งกำเนิดของรังสีเอ็กซ์ที่ตรวจพบโดย SOLRAD 2 ได้อย่างถูกต้อง ยานอวกาศจึงติดตั้งโฟโตเซลล์สุญญากาศเพื่อตรวจสอบว่าดวงอาทิตย์ตกกระทบโฟโตมิเตอร์เมื่อใดและมุมที่แสงอาทิตย์ตกกระทบเป็นเท่าใด[ 9 ] : 64
ภารกิจ
ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2503 โวทาวและทีมงาน 14 คนของเขาได้ขนส่งส่วนประกอบทางเทคนิคสำหรับการปล่อย SOLRAD 2 (บรรจุไว้ในท้ายรถของพวกเขาเอง) จากสำนักงานใหญ่ NRL ในวอชิงตัน ดี.ซี.ไปยัง เคปคานาเวรัล เนื่องจากการบินถูกยกเลิกไปเพราะเหตุการณ์จี้เครื่องบินไปยังคิวบา ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง ในช่วงไม่นานมานี้ เมื่อมาถึง ทีมงาน NRL ได้จัดตั้งสถานีภาคพื้นดินชั่วคราวในโรงเก็บเครื่องบินทางด้านตะวันตกของเคปคานาเวรัล บูสเตอร์ของ SOLRAD 2 (ขั้นแรกThor หมายเลข 283 และขั้นที่สอง Able-Star 006) ถูกติดตั้งห่างออกไปเกือบ 3 ไมล์ที่แท่นปล่อยจรวด LC-17B ของเคปคานาเวรัล[ 18 ]
ในวันปล่อยจรวด 30 พฤศจิกายน พ.ศ. 2503 ความผิดพลาดเล็กน้อยทำให้การนับถอยหลังที่กินเวลานานหลายชั่วโมงต้องหยุดชะงักหลายครั้ง จนทีม NRL ต้องจัดให้มีการพนันกันว่าการปล่อยจรวดจะเกิดขึ้นเมื่อใด[ 18 ]อย่างไรก็ตาม SOLRAD 2 ก็ได้ปล่อยขึ้นพร้อมกับTransit 3A (ดาวเทียมอีกดวงหนึ่งบนจรวดลำเดียวกัน) ในเวลา 19:50 GMT [ 12 ]สู่ท้องฟ้าที่มีแดดจ้า ขั้นแรกของ Thor หยุดทำงานก่อนกำหนด (มีกำหนดการเผาไหม้เป็นเวลา 163 วินาที) ด้วยความระมัดระวัง แม้ว่าจะมีความเป็นไปได้ที่น้ำหนักบรรทุกจะยังคงโคจรได้ แต่ขั้นแรกและขั้นที่สองของบูสเตอร์ที่แยกออกจากกันแล้วนั้นถูกทำลายโดยเจ้าหน้าที่ความปลอดภัยของพื้นที่[ 18 ]
เช่นเดียวกับ SOLRAD 1 (แต่ไม่มีการปล่อยจรวดของอเมริกาครั้งอื่นใดจนถึงปัจจุบัน) เส้นทางโคจรของ SOLRAD 2 พามันผ่านเกาะคิวบาในทะเลแคริบเบียน[ 19 ]ผลจากการทำลายจรวด เศษชิ้นส่วนตกลงมาในจังหวัดโอเรียนเต ของคิวบา ทางฝั่งตะวันออกของเกาะ ทางตะวันตกเฉียงเหนือของฐานทัพเรือกวนตานาโมเบย์ของกองทัพเรือสหรัฐฯ ฐานทัพบกคิวบาที่โฮลกวินรายงานว่ามีเศษชิ้นส่วนตกลงมาในพื้นที่200 ตารางไมล์(518 ตารางกิโลเมตร)และรายงานว่าได้เก็บกู้ "ทรงกลมที่สมบูรณ์สองลูก อุปกรณ์รูปทรงกรวยสองชิ้น และทรงกระบอกต่างๆ" ที่มีจารึกภาษาอังกฤษ เศษซากที่เก็บกู้ได้ชิ้นหนึ่งถูกอธิบายว่าเป็น "ทรงกลมปิดผนึกหนักประมาณ 40 ปอนด์" เนื่องจากดาวเทียมVanguard TV-3รอดจากการระเบิดของบูสเตอร์ จึงเป็นไปได้ว่านี่คือ SOLRAD 2 ที่เก็บกู้มาได้โดยไม่เสียหาย จากนั้นสิ่งของเหล่านี้ถูกส่งไปยังกองบัญชาการกองทัพบกที่ปาลมาโซริอาโน ตามเอกสารของจีนในปี พ.ศ. 2531 เศษซากที่กู้คืนได้บางส่วนถูกขายให้กับสาธารณรัฐประชาชนจีนและนำไปใช้ในการออกแบบขีปนาวุธข้ามทวีปCSS-4 ขั้นที่สอง (ICBM) [ 18 ]
รัฐบาลคิวบาประท้วงเหตุการณ์ดังกล่าว: Revoluciónซึ่งเป็นหนังสือพิมพ์ทางการของคิวบา กล่าวหาว่าสหรัฐอเมริกา "ยั่วยุโดยพวกแยงกี้" และสถานีวิทยุของรัฐบาลประณามสิ่งที่พวกเขาอธิบายว่าเป็นความพยายามที่จะทำลาย ระบอบการปกครอง ของคาสโตรคิวบายื่นเรื่องร้องเรียนอย่างเป็นทางการต่อสหประชาชาติเพื่อตอบสนองต่อการประท้วงเหล่านี้ การปล่อยจรวดของอเมริกาที่บินผ่านคิวบาถูกเลื่อนออกไป มีการปรับปรุงระบบความปลอดภัยของพื้นที่ที่เคปคานาเวรัล[ 18 ]และเที่ยวบิน SOLRAD ในอนาคตได้รับการตั้งโปรแกรมให้บินตามเส้นทางที่อยู่ทางเหนือมากขึ้นเพื่อโคจรในระหว่างการปล่อยจรวดซึ่งจะไม่บินผ่านคิวบา[ 20 ]
มรดก
ชุด SOLRAD/GRAB ได้ทำการบินอีกสามครั้ง โดยครั้งสุดท้ายคือ ภารกิจ SOLRAD 4Bซึ่งปล่อยเมื่อวันที่ 26 เมษายน พ.ศ. 2505 จากภารกิจ SOLRAD/GRAB ทั้งห้าภารกิจ มีเพียง SOLRAD/GRAB 1 และSOLRAD 3/GRAB 2 เท่านั้น ที่ประสบความสำเร็จ ส่วนภารกิจอื่นๆ ล้มเหลวในการเข้าสู่วงโคจร ในปี พ.ศ. 2505 โครงการลาดตระเวนทางอากาศทั้งหมดของสหรัฐฯ ถูกรวมไว้ภายใต้สำนักงานลาดตระเวนแห่งชาติ (NRO) ซึ่งได้เลือกที่จะดำเนินการต่อและขยายภารกิจ GRAB โดยเริ่มตั้งแต่เดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2505 [ 1 ]ด้วยชุดดาวเทียมรุ่นใหม่ที่มีชื่อรหัสว่าPOPPY [ 4 ] ด้วยการเริ่มต้นของ POPPY การทดลอง SOLRAD จะไม่ดำเนินการบนดาวเทียมสอดแนมอิเล็กทรอนิกส์อีกต่อไป แต่จะได้รับดาวเทียมของตนเอง ซึ่งปล่อยพร้อมกับภารกิจ POPPY เพื่อให้มีการปกปิดภารกิจในระดับหนึ่ง[ 12 ]เริ่มต้นด้วยSOLRAD 8ซึ่งปล่อยในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2508 ดาวเทียม SOLRAD ห้าดวงสุดท้ายเป็นดาวเทียมวิทยาศาสตร์ที่ปล่อยทีละดวง โดยสามดวงได้รับ หมายเลข โครงการ NASA Explorerด้วย ดาวเทียม SOLRAD ดวงสุดท้ายในซีรีส์สุดท้ายนี้ถูกปล่อยในปี พ.ศ. 2519 โดยรวมแล้วมีดาวเทียมปฏิบัติการทั้งหมดสิบสามดวงในซีรีส์ SOLRAD [ 7 ]โครงการ GRAB ได้รับการเปิดเผยข้อมูลในปี พ.ศ. 2541 [ 20 ]