솔라드 1호

SOLRAD 1
솔라드 1호
Galactic Radiation and Background satellite 1.jpg
SOLRAD/GRAB 1 모델:
국립암호박물관
이름GRAP 1
태양 복사열
SR 1
GREB 1
미션형태양 X선
연산자해군연구소(NRL)
하버드 지정1960년 에타 2호
COSPAR1960-007b
새캣00046
임무 기간5개월(초)
우주선 속성
우주선형솔라드
제조사해군 연구소
발사 질량19.05kg(42.0lb)
치수지름 51cm(20인치)
힘6와트
미션의 시작
출시일자1960년 6월 22일 05:54 GMT
로켓토르-아블스타
발사장케이프 커내버럴, LC-17B
계약자더글러스 에어포트 컴퍼니
미션 종료
비활성화됨1961년 4월
궤도 매개변수
참조 시스템지구 궤도[1]
정권지구 저궤도
페리기 고도614km(382mi)
아포기 고도1,061km(659mi)
기울기66.69°
마침표.101.7분
GRAP 2 →

SOLRAD(SOLAR RADiation) 1은 1960년 6월 22일 궤도로 발사된 과학 및 감시 복합위성 SOLRAD/GRAB 1의 공개 명칭이다.태양 X선을 성공적으로 관측한 첫 번째 위성이었고, 궤도로부터 감시를 실시한 첫 번째 위성이었으며, 또 다른 계측 위성(관련되지 않은 항법 위성인 트랜짓 2A)과 함께 발사된 첫 번째 위성이었다.

미국 해군의 해군 연구소(NRL)가 개발한 이 위성은 여러 면에서 미국 최초의 위성 프로그램인 NRL의 프로젝트 뱅가드의 직접적인 계승자였다.위성의 과학적 임무는 성공적이었으며, 1960년 11월까지 유용한 데이터를 보내 정상적인 태양 X선 출력을 결정하고 증가된 태양 X선 활동과 무선 페이드 아웃 사이의 연관성을 확인했다.

위성에 탑재된 SOLRAD 과학 패키지는 은하방사선 및 배경(GRAB) 전자 감시 패키지의 커버를 제공했는데, 이 패키지의 임무는 소비에트 연방의 방공 레이더망을 지도화하는 것이었다.GRAP 임무도 성공해 1960년 9월 22일까지 작전을 수행했고, 소련 방공 레이더망이 예상보다 광범위했음을 드러냈다.SOLRAD/GRAB 1은 1961년 4월에 꺼져 원격으로 비활성화된 최초의 위성이 되었다.

배경

Four men pose by a spherical satellite
트랜짓 2A 위에 있는 SOLRAD 1은 제작자 4명과 함께.[2]왼쪽부터: 마틴 J. 보토, 조지 G. 크론밀러, 알프레드 R.코노버, 그리고 로이 A.딱딱하다.

1957년 소련은 팬송 화재통제 레이더에 의해 통제된 S-75 드비나 지대공 미사일을 배치하기 시작했다.이 발전은 미국 폭격기에 의한 소련 항공 공간의 침투가 더욱 위험하게 만들었다.미 공군은 소련 국경에서 날아오는 전자 정찰기를 이용해 이들 레이더의 대략적인 위치와 개별 운용 주파수를 분류하는 프로그램을 시작했다.이 프로그램은 소련 주변 지역의 레이더에 대한 정보를 제공했지만, 국내 내륙의 현장에 대한 정보는 부족했다.일부 실험은 달에서 떨어진 우연한 소련 레이더 반사를 찾는 전파 망원경을 사용하여 수행되었지만, 이는 이 문제에 대한 부적절한 해결책임이 입증되었다.[3]: 362

1958년 3월,[4]: 4 미국 해군 연구소(NRL)가 프로젝트 뱅가드에 크게 관여하는 동안, 미국 해군의 위성 발사 노력인 NRL 엔지니어 리드 D.마요는 뱅가드 파생상품이 소련의 미사일 부지를 지도화하는 데 사용될 수 있다고 판단했다.마요는 레이더 신호를 포착해 대잠수함 항공기를 피할 수 있는 잠수함 시스템을 이미 개발한 바 있다.신체적으로 작고 기계적으로 튼튼해서 작은 뱅가드 틀 안에 맞게 개조할 수 있었다.[3]: 364

마요는 NRL 대책본부장인 하워드 로렌젠에게 그 생각을 제시했다.로렌젠은 국방부 내에서 이 아이디어를 홍보했고, 6개월 후 이 개념은 "Tattletale"[3]: 364 이라는 이름으로 승인되었다.아이젠하워 대통령은 1959년 8월 24일 이 프로그램의 완전한 개발을 승인했다.[4]: 4

뉴욕 타임즈의 뉴스 유출 이후 아이젠하워는 이 프로젝트를 취소했다.이 프로젝트는 "알고 있는" 인력에 대한 더 큰 감시와 접근을 제한하는 등 강화된 보안이 시행된 후 "월넛"(DYNO라는 이름을 가진 위성 부품)[2]: 140, 151 이라는 이름으로 재시동되었다.[5]: 2 당시 미국의 우주 발사는 분류되지 않았으며,[6][7] DYNO와 공간을 공유하는 공동 비행 커버 미션은 DYNO의 전자 감시 임무를 의도된 목표물에서 감추기 위해 필요했다.[8]: 300

태양의 전자기 스펙트럼 연구는 이상적인 커버 기회를 제공했다.해군은 무선 통신 장애에서 태양 플레어의 역할과 자외선과 X선 방사선에 의해 포즈를 취한 인공위성과 우주 비행사들의 위험 수준을 결정하기를 원했다.[9]: 76 지구의 대기는 태양의 엑스레이와 지상의 관측에서 나오는 자외선 출력을 차단하기 때문에 그러한 연구는 이전에는 가능하지 않았다.더욱이 태양열 출력은 예측불허이고 급변동해 아궤양성 로켓은 관측 작업에 부적합하다.완전한 태양 스펙트럼에 대한 장기적이고 지속적인 연구를 위해 위성이 필요했다.[10]: 5–6, 63–65 [11]

지구의 대기에 의해 차단된 빛의 파장.

NRL에는 이미 1959년에 발사된 뱅가드 3의 형태로 목적에 맞게 제작된 태양전망대가 있었다.뱅가드 3호는 밴 앨런 방사 벨트의 배경 방사선에 완전히 포화 상태였지만 엑스레이와 자외선 탐지기를 휴대했었다.[10]: 63 뱅가드 설계의 DYNO 위성 개발은 NRL 엔지니어 마틴 보토우가 관리했으며, NASA로 이주하지 않은 프로젝트 뱅가드 엔지니어 및 과학자 팀을 이끌었다.[12]이중 목적 위성은 GREB("은하 복사 및 배경")로 불리기도 하고, 과학 능력상 SOLRAD("SOLAR RADiation")[2]: 142, 149 [8]: 300 로 언급되기도 했다.

1960년 4월 13일 트랜짓 1B에 부착된 인체모형 질량 시뮬레이터 SOLRAD가 성공적으로 발사되어 이중 위성 발사 기술을 증명하였다.[8]: 301 [13]1960년 5월 5일 게리 파워스의 소련 상공 U-2 비행이 격추되면서 항공기 기반 감시 취약성이 부각된 지 불과 나흘 만에 아이젠하워 대통령은 운용 중인 SOLRAD 위성 발사를 승인했다.[14]: 32

우주선

SOLRAD 1 개략도

뱅가드 3과 마찬가지로 SOLRAD/GRAB 1은 대략 구면이며 직경 51cm(20인치)이며, 6개의 원형 태양전지 패치로 동력을 공급했다.[5]: 10 SOLRAD/GRAB 1은 약간 가벼워 19.05kg(42.0lb)[5]: A1-2 의 질량(방가드의 23.7kg(52lb)[15]과는 대조적으로)이었다.태양 전지는 직렬로 9개의 D전지(총 12볼트)[5]: 10 에 동력을 공급해 6와트의 전력을 공급했다.[14]: 32

위성의 SOLRAD 과학 패키지에는 1050-1350 å 파장 범위의 자외선 연구를 위한 Lyman-alpha 광도계(Nitric oxide ion chamber) 2개, 2-8 å 파장 범위의 X선 광도계(Argon ion chamber) 1개 등이 모두 위성 적도 주변에 탑재됐다.[16]

위성의 GRAP 감시 장비는 S-밴드(1550–3900MHz)로 방송되는 소련 방공 레이더의 탐지를 위해 설계됐다.[14]: 29, 32 그 아래 지름 6,500 km(4,000 mi)의 원형 지역에 걸쳐 있다.[2]: 108 위성 내 수신기는 레이더의 대략적인 주파수에 맞춰 조정되었고, 그 출력은 우주선에서 별도의 초고주파(VHF) 송신기를 트리거하는 데 사용되었다.소련 상공으로 이동하면서 위성은 미사일 레이더에서 나오는 펄스를 탐지해 사정거리 내 미국 지상국에 즉시 재방송해 신호를 녹음해 NRL로 보내 분석을 의뢰했다.GRAP의 수신기는 전방위적이었지만, 복수의 패스에서 동일한 신호를 찾아 위성의 알려진 위치와 비교함으로써 정확한 펄스 반복 주파수와 함께 레이더의 대략적인 위치를 파악할 수 있었다.[4]: 4–7 [2]: 108

위성 다운링크를 처리함으로써 얻을 수 있는 지능을 나타내는 "NSA 데이터 감소".

원격측정은 SOLRAD 적도에 장착된 채찍형 63.5cm(25.0인치) 길이의 안테나 4개를 통해 전송됐다.[9]: 76 뱅가드가 사용하는 국제 지구물리학적 해의 표준 주파수인 [9]: 78 108 MHz로 과학적 원격측정이 전송되었다.[17]: 84, 185 지상 명령과 전자 감시 시스템은 139 MHz의 소형 안테나를 통해 수집되었다.[4]: 7 지상에서 수신된 데이터는 자기 테이프에 기록되어 NRL에 다시 전달되었으며, 여기서 평가되고 중복되어 메릴랜드주 포트 미이드에 있는 국가안보국(NSA)과 네브라스카주 오무트 공군기지 오마하의 전략공군사령부로 전달되어 추가 분석과 처리가 이루어졌다.[18]

대부분의 초기 자동 우주선과 마찬가지로 SOLRAD/GRAB 1도 회전은 안정화되었지만 [8]: 300 자세 제어 시스템이 부족하여 특정 선원에 초점을 맞추지 않고 하늘 전체를 스캔했다.[10]: 13 과학자들이 SOLRAD/GRAB 1이 검출한 X선의 출처를 제대로 해석할 수 있도록, 이 우주선은 진공 광전지를 운반해 태양이 언제 광도계에 부딪히고 있는지, 태양이 그들에게 부딪히는 각도를 알아냈다.[10]: 64

발사 및 궤도

Transit 2A 및 SOLRAD 1 위성을 사용한 Thor-Ablestar 로켓의 인양.

SOLRAD/GRab 1은 1960년 6월 22일 05:54 GMT에서 케이프 커내버럴 LC-17B에서 토르-아블스타 발사 시스템을 통해 발사되었다.[13][19]이번 발사는 두 개의 계측 위성이 같은 부스터로 궤도에 오른 최초의 사례로 기록됐다.SOLRAD/GRAB 1은 처음에는 고도 614km(382mi)에서 1,046km(650mi)까지 [20]변화하며 101.7분에 한 번씩 지구를 선회했다. 이는 부스터 2단계의 결함으로 인해 계획된 930km(580mi) 원형 궤도로부터의 편차였지만 위성의 목표에는 영향을 미치지 않았다.[21][19]

과학적 결과

세계 최초의 궤도 태양 관측소인 SOLRAD/GRAB 1은 1960년 6월부터 11월까지 500개 이상의 과학 데이터를 전송했고,[10]: 64–65 그 후 태양이 SOLRAD 실험에 부딪히는 각도를 판별할 수 없게 되었다.[22]그럼에도 불구하고 SOLRAD/GRAB 1은 우주선이 지상에서 꺼진 1961년 4월까지 계속 데이터를 전송했다.이것은 인공위성이 원격으로 비활성화된 첫 번째 사례였다.[21]

위성은 실시간으로 결과를 전달했는데, 이는 뱅가드의 미니트랙 스테이션 중 하나 또는 다른 몇 개의 분리된 수신기 중 하나와 같은 추적 스테이션이 범위 내에 있을 때만 데이터를 수신할 수 있다는 것을 의미했다.[10]: 64 따라서, 인공위성의 활성 시간의 약 1.2%인 [22]궤도당 1~10분만 태양 관측을 복귀시켰다.자기 디플렉터는 SOLRAD/GRAB 1이 태양 X선을 성공적으로 관측한 첫 번째 위성이 될 수 있도록 하여 효과가 입증되었다.[10]그러나 그들은 또한 지구의 자기장과 상호작용을 하여 인공위성이 (회전하는 팽이처럼 축을 중심으로 흔들림)을 일으켜 인공위성이 태양빛에 있는 시간의 절반에 해당하는 시간 동안 센서가 그림자 속에 있게 했다.[10]: 64

엑스레이

SOLRAD의 데이터 전송 중 약 20%가 X선 측정을 포함했는데, 이는 비활동 시간: 6x10−11 Joules2/cm/초 미만의 시간 동안 태양의 정상 X선 방사선 수준(2–8 å 검출 범위)을 설정하기에 충분했다.X선 출력이 이 기준선을 초과하여 강하게 관측되었을 때, 대개 지상에서 보이는 태양 활동과 상관관계가 있었다.이 데이터는 또한 X선 출력이 1분 이내에 현저하게 변화할 수 있다는 것을 보여줌으로써 지속적인 관찰의 필요성을 강조했다.[10]: 64–65

검출 가능한 X선 출력이 정상 속도의 3배를 초과했을 때,[10]: 64–65 무선 페이드 아웃이 발생하여 태양 X선 변동성과 지구 이온화된 열권 층의 강도 사이의 연관성을 확인하였다.[12]이러한 페이드 아웃은 태양 플레어뿐만 아니라 태양의 가장자리(또는 사지)의 활성 태양 두드러기 영역, 밝은 서리, 그리고 아황색 플레어(subfler)에 의해 발생하는 것으로 밝혀졌다.[10]: 64–65

자외선

SOLRAD/GRAB 1은 태양 자외선 출력과 열권 교란 사이의 상관관계를 찾지 못했으며,[10]: 53 Lyman-alpha 검출기는 이후 SOLRAD 3/GRAB 2 임무에서 제외되었다.[23]: 28

핵실험 모니터링

설계와 개발 중에 SOLRAD/GRAB 1이 위성이 탐지할 수 있는 대역에서 X선의 강한 방출을 생성하는 지상 원자 시험을 식별할 수 있기를 바랐다.미국과 소련 간의 핵실험 금지 조약이 발효되면 SOLRAD/GRAB 1 또는 그 후계자들이 소련에 의한 무단실험을 탐지할 수 있을 것이다.그러나 SOLRAD/GRAB 1의 데이터에서는 알려진 소련의 원자 실험에 해당하는 스파이크가 결정적으로 발견되지 않았다.벨라-호텔 위성은 1963년 부분핵실험금지조약 비준 이후 이 임무를 위해 제작되었다.[24]

Radio Control Hut and Team Overseas Bottom left to right: Howard O. Lorenzen Countermeasures Branch Head CDR Irving E. Willis Site Executive Officer William Edgar Withrow Radio Control Hut Engineer Middle left to right: PO2 Lee Interrogation Operator PO1 Hilbert R. Hubble Interrogation Operator Top left to right: Reid D. Mayo GRAB Project Officer
GRAP 무선 제어 오두막 및 해외 팀

GRAP 결과

SOLRAD/GRAB 1은 세계 최초의 작전 감시 위성이었다.아이젠하워 대통령은 소련이 위성의 첩보 임무를 발견하고, U-2 사건으로 인한 문제점을 염두에 두고 GRAP 송출은 모두 자신이 직접 승인하며,[14]: 32 연이은 패스에서는 송출이 안 된다고 주장했다.[25][25]따라서, 위성의 감시 장비는 발사로부터 1960년 9월 22일에 고장날 때까지 92일 동안 기능했지만, GRAP 1은 22개의 데이터 묶음만을 반환했고, 그 데이터는 1960년 7월 5일에 처음 하와이 와히아와에 있는 기지로 소련 탐지 범위를 훨씬 벗어난 곳에 전달되었다.[5]: 3 이 최초의 제한적인 감시 노력조차 지상팀의 분석 및 처리 능력을 포화시켰고 소련 방공 활동이 예상보다 광범위했다는 폭로를 포함한 귀중한 정보를 제공했다.[21]

레거시 및 상태

SOLRAD/GRAB 시리즈는 1962년 4월 26일 발사된 SOLRAD 4B 미션을 끝으로 4번 더 비행했다.5개의 SOLRAD/GRAB 미션 중 SOLRAD/GRAB 1과 SOLRAD 3/GRAB 2만 성공했으며, 나머지 미션들은 궤도에 오르지 못했다.1962년 미국의 모든 오버헤드 정찰 프로젝트가 국가정찰국(NRO) 산하에 통합되어 1962년 7월부터 코드명 PAPI라는 차세대 인공위성을 가지고 GRAP 임무를 지속·확장하는 것을 선택했다.[5]PAPPY가 시작되면서 SOLRAD 실험은 더 이상 전자 첩보위성으로 수행되지 않고, 오히려 그들은 이제 PAPPY 임무와 함께 발사되어 어느 정도의 임무 은폐 수단을 제공하게 될 것이다.[13]1965년 11월 발사된 SOLRAD 8을 시작으로 최종 5기의 SOLRAD 위성은 단독 발사된 과학위성이었으며, 이 중 3개 위성은 NASA 탐색기 프로그램 번호도 부여받았다.SOLRAD 위성의 마지막 시리즈는 1976년에 비행했다.SOLRAD 시리즈에는 모두 13개의 운용 위성이 있었다.[8]GRAP 프로그램은 1998년에 해제되었다.[21]

2020년 현재 SOLRAD/GRAB 1(COSPAR ID 1960-007B)[1]은 여전히 궤도에 있다.[26]SOLRAD/GRAB 1 임무의 백업은 스미스소니언 국립항공우주박물관에 전시되어 있다.[27]

참조

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