프로젝트 에코

Project Echo
에코 1A
Echo-1.jpg
에코 1호는 노스캐롤라이나 주 위스빌에 있는 해군 격납고에 완전히 부풀려져 있다.
연산자나사
하버드 지정1960년 알파11년
COSPAR1960-009a
새캣49
우주선 속성
제조사벨 랩스
발사 질량66kg(lb)
치수팽창 시 30.48m(100.0ft) 직경의 구체
미션의 시작
출시일자03:39:43, 1960년 8월 12일 (UTC) (1960-08-12T03:39:43Z)
로켓토르델타
발사장케이프 커내버럴 AFS SLC-17A
미션 종료
붕괴일자1968년 5월 24일 (1968-05-24)
궤도 매개변수
참조 시스템지리학
편심성0.01002
페리기 고도1,524km(947mi)
아포기 고도1,684 km (1,046 mi)
기울기47.2°
기간118.3분
에코 2
Echo II.jpg
노스캐롤라이나 주 위스빌의 비행 격납고에서 인장응력 시험을 받는 에코 2
연산자나사
COSPAR1964-004a
새캣740
우주선 속성
제조사벨 랩스
치수팽창된 경우 직경 41m(135ft)의 구체
미션의 시작
출시일자13:59:04, 1964년 1월 25일 (UTC) (1964-01-25T13:59:04Z)
로켓토르-아제나 B
발사장반덴버그 AFB
미션 종료
붕괴일자1969년 6월 7일 (1969-06-07)
궤도 매개변수
참조 시스템지리학
편심성0.01899
페리기 고도1,029km(639mi)
아포기 고도1316km(818mi)
기울기81.5°
기간108.95분

프로젝트 에코(Project Echo)는 최초의 수동적 통신 위성 실험이었다. 1960년과 1964년에 발사된 두 개의 미국 우주선은 각각 마이크로파 신호의 수동 반사체 역할을 하는 금속화된 풍선 위성이었다. 통신 신호는 지구의 한 위치에서 전송되어 위성의 표면에서 다른 지구 위치로 튕겨져 나갔다.[1] 에코를 이용한 최초의 전송은 1960년 8월 12일 캘리포니아 골드스톤에서 뉴저지 홀드델로 전송되었다. 마지막 에코 위성은 1969년 6월 7일 대기권에서 활활 타올랐다.[2]

배경

궤도 위성을 사용하여 통신을 중계하는 개념은 아서 C에 의해 먼저 진전된 우주 여행보다 앞서 있었다. 1945년 클라크 달을 메시지들을 수동적으로 반사하는 웨이 스테이션으로 사용하는 실험은 이른 1946년부터 시작되었다.[3] 1957년 지구 최초의 인공위성인 스푸트니크가 발사되면서 통신위성 궤도를 선회하는 데 관심이 빠르게 발전했다.

1958년 7월, 공군이 통신 위성에 관한 회의를 후원하면서 벨 전화 연구소 엔지니어 존 R. 피어스는 반사 궤도를 도는 물체가 어떻게 지구의 한 지점에서 다른 지점으로 전송을 튕기는 데 사용될 수 있는지를 설명하면서 수동 위성 중계기에 대한 프레젠테이션을 내놓았다. 윌리엄 H. 피커링 제트추진연구소(JPL) 소장도 콘퍼런스에 참석해 모하비 사막의 골드스톤 드라이 레이크 근처에 설치된 직경 85피트(26m)의 극성 탑재 안테나인 JPL 시설을 그러한 위성과의 실험을 위한 지상 시설로 사용할 수 있다고 제안했다.[4]

1958년 10월 피어스는 동료 벨 엔지니어 루돌프 콤프너와 함께 반사 풍선 위성을 이용해 대기 굴절 효과를 관찰하는 실험을 설계했다. 두 엔지니어는 이번 실험이 인공위성을 통한 대양통신 연구를 진전시킬 수 있을 것으로 보고 1958년 10월 6일과 7일 열린 '연장거리 및 우주통신에 관한 전국 심포지엄'에 수동적 통신 반사체로 사용될 풍선위성의 발사를 옹호하는 논문을 발표했다.

같은 달, 미국항공우주국(NASA)이 결성되었고, 두 달 후 JPL이 미군에서 새 기구로 이관되었다. NASA의 첫 통신위성 프로젝트인 프로젝트 에코(Project Echo)는 1959년 1월 22일 NASA, JPL, 벨 전화 연구소 대표들이 모여 1959년 9월 첫 발사를 목표로 한 회의에서 공식화되었다.[5]

목표

프로젝트 에코(Project Echo)는 신기술 테스트와 미래 임무 준비를 목적으로 한 패스파인더 임무였다. 우주 비행 엔지니어들은 공기역학, 위성 형태와 크기, 건설 자재, 온도 제어, 위성 추적에서 새로운 아이디어와 시험 한계를 증명하기 위해 에코를 사용했다.[6] 에코(Echo)는 위성 통신의 잠재력을 입증하기 위한 실험으로 고안된 것이지, 글로벌 통신 시스템으로서 기능하기 위한 것이 아니다.

Echo는 다음과 같은 목표를 가지고 설계, 승인 및 구축되었다.[5]

  • 대기 드래그의 영향 관찰 및 측정
  • 수동적으로 접지 기반 변속기를 반사
  • 양방향 통신 시연
  • 미국 우주 프로그램 개발에 대한 약속 입증
  • 감시위성에 의한 타국 상공비행 선례 제공

이러한 각각의 목표는 프로젝트 에코를 통해 달성되었다. 추가 실험은 1960년 8월 15일에 양방향 전화 통화를 하고 1962년 4월에 텔레비전 생방송을 중계하기 위해 위성을 이용했다.

지상국

Holmdel Horn Antenna(홀mdel Horn Antenna)는 프로젝트 에코용으로 제작되었으며, 이후 우주 마이크로파 배경 방사선을 발견하는 데 사용되었다.

두 개의 지상국이 프로젝트 에코 테스트에 사용되었다. 캘리포니아 모하비 사막의 골드스톤 드라이 레이크에 위치한 골드스톤 시설과 뉴저지 홀드델에 위치한 홀드델 시설이다. 두 사이트 모두 송수신을 위해 별도의 안테나를 사용했다. Goldstone에서 동쪽으로의 전송은 JPL에 의해 Project Echo를 위해 구축된 26미터 접시 안테나를 통해 전송되었다. 이 신호는 홀mdel에서 가로 6m 구경 6m의 경음기 반사 안테나에 의해 수신되었다. 경음기 안테나는 소음성이 낮은 것으로 알려졌다. 향후 위성 실험을 위해 계획된 주파수 대역이었기 때문에 2,390 MHz의 전송 주파수가 선택되었다. 홀드델에서 직경 18m의 포물선 안테나를 이용해 동서 송출이 이뤄졌고, 기존 파이오니어 프로그램 안테나를 이용해 골드스톤에서 수신됐다. JPL 수신기가 이미 파이오니어 달 프로그램에서 이 주파수에 맞춰져 있었기 때문에 웨스트바운드 통신에는 960.05메가헤르츠의 전송 주파수가 사용되었다.[5]

위성 획득과 추적은 광학, 디지털 슬레이브, 자동 레이더의 세 가지 방법으로 이루어졌다. 광학적 추적은 가장 쉬운 방법이었지만, 태양이 위성을 비추는 밤에만 사용할 수 있었다. 텔레비전 카메라가 달린 넓고 좁은 필드 망원경은 각 사이트의 안테나 구조에 탑재되었다. 카메라 이미지는 위성을 추적하기 위해 안테나의 위치를 제어하는 서보 작업자에게 표시되었다. 광학추적을 사용할 수 없을 때, 디지털 슬레이브라고 불리는 컴퓨터 시스템은 에코를 획득하고 추적할 수 있었다. 디지털 노예는 NASA 미니트랙 방송국 네트워크로부터 1차 추적 데이터를 수신하는 방식으로 일했다. 그런 다음 컴퓨터는 안테나를 제어하기 위해 안테나 포인팅 명령을 내린다. 세 번째 추적 방법은 연속파 레이더 서브시스템이었다. 레이더는 위성 획득에는 적합하지 않았지만 일단 광학, 즉 디지털 슬레이브에 의해 에코가 획득되면 레이더 신호를 사용하여 자동으로 추적을 유지할 수 있었다.[5]

우주선

에코 우주선(Echo 1, Echo 1A, Echo 2)은 대기권을 떠난 후 궤도에서 부풀어 오른 크고 얇은 피부 구였다. 이 풍선 위성은 보펫 필름(Mylar)으로 만든 얇은 피부를 가진 지름이 약 30m(약 30m)로 미네소타주 노스필드에 있는 길모어 슈젤달의 G.T 슈젤달 컴퍼니에 의해 만들어졌다. 위성은 송수신기가 아닌 반사체로 기능했다; 낮은 지구 궤도에 배치된 후, 신호는 지상국에서 보내져 지표면에 반사되어 지구로 돌아올 수 있었다.[7]

빛나는 표면도 가시광선 범위 안에서 반사되어 있었기 때문에 에코는 지구의 대부분 위에 있는 보조받지 않은 눈으로 쉽게 볼 수 있었다. 이 우주선은 이 프로젝트에 관련된 사람들(위성과 풍선을 결합한 포트만테우)에 의해 "위성"이라는 별명을 얻었다. 그것은 대륙 간 및 대륙 간 전화, 라디오, 텔레비전 신호를 재연결하는데 사용되었다.[8] 수명 후반기에 위성 삼각측량의 기술적 실현가능성을 평가하는 데 사용되었다.

T. Keith Glennan Shows LBJ Aluminized Mylar Film Make Echo I에 사용됨

에코 1

에코 1은 직경 100피트(30m)로 0.5밀크(12.7μm) 마일러로 만든 비강성피부였으며, 출시 당시 총질량은 397파운드(180kg)로 156.995파운드(71.212kg)이었다. 지상 인플레이션 테스트에서는 풍선을 채우기 위해 4만 파운드(18,000 kg)의 공기가 필요했지만, 궤도에 있는 동안 구를 채우기 위해서는 몇 파운드의 가스가 전부였다. 운석 구멍 문제를 해결하고 구체의 팽창 상태를 유지하기 위해 에코 1은 두 종류의 승화 분말을 사용하는 33.34파운드(15.12kg)의 보충 가스 시스템을 포함했다. 또한 107.9MHz의 원격측정 비콘을 가지고 있었는데, 이 비콘은 풍선에 장착된 70개의 태양전지에 의해 충전된 5개의 니켈-카드뮴 배터리로 구동되었다. 이 우주선은 면적 대 질량 비율이 크기 때문에 대기 밀도와 태양 압력 계산에 유용했다.[8]

에코 2

에코 2호는 프로젝트 에코가 마지막으로 발사한 지름 41.1m(135ft)의 풍선 위성이었다. 풍선의 부드러움과 경쾌함을 개선하기 위해 수정된 인플레이션 시스템이 사용되었다. 에코2의 피부는 에코1과 달리 경직성이 있었다. 따라서, 그 풍선은 일정한 내부 압력 없이 그 형태를 유지할 수 있었다; 인플레이션 가스의 장기 공급이 필요하지 않았고, 마이크로미터로이드의 타격에서도 쉽게 살아남을 수 있었다. 풍선은 0.35만(9µm) 두께의 몰라 필름을 사이에 두고 0.18만(4.5µm) 두께의 알루미늄 호일을 두 겹으로 접합해 만들었다.[9] 라미네이트의 금속층이 약간 탄력적으로 변형되는 반면 폴리머는 탄성 범위에 있는 상태로 압력까지 팽창되었다. 이로 인해 단단하고 매우 매끄러운 구면 껍질이 생겼다.

신호 원격측정 시스템은 추적 신호를 제공하고 -120~+16°C(-184~61°F)의 우주선 피부 온도를 모니터링했으며, 특히 초기 팽창 단계에서 수은 0.00005mm~0.5mm의 우주선 내부 압력을 측정했다. 이 시스템은 태양전지 패널로 구동되는 2개의 비콘 어셈블리로 구성되었으며, 최소 출력은 136.02MHz와 136.17MHz로 45mW이다.[10]

항공편

발사, 전개 및 팽창 메커니즘의 작동 여부를 결정하기 위한 5개의 아궤도 탄도 테스트가 Shotput 테스트 차량을 사용하여 비행되었다. 첫 번째 샷퍼트는 1959년 10월 27일 오후 5시 40분에 비행했다. Shotput 1은 Echo 프로토타입을 원하는 고도에 성공적으로 전달했지만, 풍선 주름의 소량의 잔류 가스가 시험품 파열로 격렬하게 팽창했다. 대서양 연안을 오르내리는 사람들은 마일러가 부서진 수천 조각의 조각들이 10여 분간 지속된 전시회에서 햇빛을 반사하면서 멀리서 불꽃놀이처럼 보이는 것을 목격했다.[6] 4개의 Shotput 테스트가 1960년 1월 16일, 2월 27일, 4월 1일, 5월 31일에 더 비행되었다.[11]

1960년 5월 13일, 에코 인공위성의 궤도를 돌려는 첫 번째 시도가 이루어졌다. 토르-델타 발사체의 처녀 항해이기도 했던 이 임무는 탑재체 배치 전에 실패했다. 에코 1호는 케이프카나베랄의 LC-17A에서 인양되어 토르 무대가 제대로 성능을 발휘하였으나, 타력 단계에서는 검증되지 않은 델타 스테이지의 자세제어 제트기가 발화하지 못하여 페이로드(payload)가 궤도 대신 대서양으로 보내졌다.

1960년 8월 12일, 에코 1A(일반적으로 에코 1)는 또 다른 토르-델타에 의해 944~1048마일(1,519~1,687km)의 궤도에 성공적으로 진입했다.[2][12] 캘리포니아의 JPL 골드스톤 시설에서 전송된 마이크로파 송신이 같은 날 위성에 의해 뉴저지 홀드델의 벨 연구소로 중계되었다.[8] 당초 Echo 1A는 1964년 또는 그 이후까지 궤도를 계속 도는 가능성을 허용했지만 1963년 7월 네 번째 대기권 하강 후 오래 살아남지 못할 것으로 예상되었다.[8] 결국 예상보다 훨씬 오래 살아남았고, 마침내 지구의 대기권에 재진입해 1968년 5월 24일 불탔다.

1964년 1월 25일, Echo 2는 Thor Agena 로켓으로 발사되었다. 수동적 통신 실험 외에도 대형 우주선의 역학 관계를 조사하고 전지구적 기하학적 지오데이를 위해 사용되었다. 에코 1A보다 크고 극에 가까운 궤도를 선회하고 있었기 때문에, 에코 2는 지구 전체에 대한 도움 없는 눈에 잘 띄었다. 그것은 지구의 대기권으로 재진입하여 1969년 6월 7일에 불탔다.

에코 1A와 에코 2 모두 크기가 크고 질량이 적어 태양열 돛 효과를 봤다.[13] 이후 OV1-08 PasComSat와 같은 패시브 통신 위성은 덮인 표면 대신 격자-sphere 설계를 사용하여 이와 관련된 문제를 해결했다. 그러나 나사는 나중에 활동적인 위성을 위해 수동적 통신 시스템을 완전히 포기했다.

레거시

Project Echo는 최초의 성공적인 위성 전송과 NJ Holmdel에 있는 JPL Goldstone 시설과 Bell Telephone Laboratories 시설 간의 최초의 양방향 통신을 촉진했다. 다른 그룹들은 Collins Radio Company와 Naval Research Laboratory를 포함한 실험에 참여했다. 에코는 수동적인 시스템일 뿐이었기 때문에, 그것은 주로 위성 통신의 미래 확장을 증명하는데 유용했고 1968년에 그것이 해체되기 전에 쓸모없게 되었다. 에코는 육안으로도 밤에 볼 수 있어 일반 대중에게 가장 잘 알려져 있었다.[5]

에코 위성 프로그램은 모스크바의 정확한 위치 파악에 필요한 천문학적 기준점도 제공했다. 이렇게 정확도가 높아진 것은 미군이 대륙간탄도미사일(ICBM)을 겨냥하기 위한 목적으로 추구한 것이다.[14]

벨 연구소가 에코 프로젝트를 위해 구축한 홀mdel의 대형 경음기 안테나는 후에 아르노 펜지아스와 로버트 우드로 윌슨에 의해 우주 마이크로파 배경 방사선의 노벨상을 수상하는 발견에 사용되었다.[15]

1960년 12월 15일, 미국 우체국은 에코 1을 묘사한 우표를 발행했다.

Echo 1 스탬프 – 1960년 발행

갤러리

  • 1960년 5월 1일 피부 스트레스 테스트를 받고 있는 에코 인공위성의 스케일 프로토타입.

  • AT&T Bell Labs는 위성을 통한 첫 음성 전송과 그 노력을 수행한 엔지니어들에 대한 비디오를 제작했다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Echo 1, 1A, 2 Quicklook". Mission and Spacecraft Library. NASA. Archived from the original on May 27, 2010. Retrieved February 6, 2010.
  2. ^ Jump up to: a b Astronautix.com, Wayback Machine에 보관된 2008-05-11
  3. ^ Butrica, Andrew J. (1996). To See the Unseen: A History of Planetary Radar Astronomy. NASA. Archived from the original on 2007-08-23.
  4. ^ Marsh, Allison (12 November 2020). "When a Giant Mylar Balloon Was the Coolest Thing in Space". IEEE Spectrum. Retrieved 10 February 2021.
  5. ^ Jump up to: a b c d e Butrica, Andrew J. (1997). Beyond the Ionosphere: Fifty Years of Satellite communication. Washington, D.C.: National Aeronautics and Space Administration. OCLC 229170160.
  6. ^ Jump up to: a b Hansen, James R. (1995). Spaceflight Revolution: NASA Langley Research Center from Sputnik to Apollo. Washington, D.C.: National Aeronautics and Space Administration. OCLC 62404314.
  7. ^ NASA/Langley Research Center (NASA-LaRC) (June 29, 1965). "Static Inflation Test of 135 Ft Satellite In Weeksville, NC". Internet Archive. Retrieved March 15, 2020.
  8. ^ Jump up to: a b c d Harrison M. Jones; I. I. Shapiro; P. E. Zadunaisky (1961). H. C. Van De Hulst, C. De Jager and A. F. Moore (ed.). "Solar Radiation Pressure Effects, Gas Leakage Rates, and Air Densities Inferred From the Orbit Of Echo I". Space Research II, Proceedings of the Second International Space Science Symposium, Florence, April 10–14, 1961. North-Holland Publishing Company-Amsterdam. The observed variations of the Echo orbit - due primarily to the effects of the pressure of sunlight - are in excellent agreement with our theoretical results. The perigee altitude has an oscillation of large amplitude (approximately equal to 600 km) and long period (approximately equal to 300 days), which has a decisive influence on the lifetime of Echo I. Our present best estimate is that the balloon will perish in the summer of 1963.
  9. ^ Staugaitis, C. & Kobren, L. "Echo II Metal-Polymer Laminate (NASA TN D-3409)," 나사 고다드 우주 비행 센터 (1966)
  10. ^ "Echo 2". NASA. Retrieved 2019-01-30.
  11. ^ "Shotput". Astronautix. Retrieved 27 February 2021.
  12. ^ "Echo 1". NASA. Retrieved 8 October 2015.
  13. ^ Coulter, Dauna (31 July 2008). "A Brief History of Solar Sails". NASA. NASA. Archived from the original on 28 January 2010. Retrieved 4 February 2010.
  14. ^ Gray, Mike (1992). Angle of Attack: Harrison Storms and the Race to the Moon. W. W. Norton & Co. pp. 5–6. ISBN 0-393-01892-X.
  15. ^ "Arno Penzias - Biographical". nobelprize.org.

추가 읽기

  • Elder, Donald C. (1995). Out from Behind the Eight-Ball: A History of Project Echo. AAS History Series. 16. Univelt for the American Astronomical Society. ISBN 0-87703-388-9.
  • Nick D'Alto "Inflicable Satellite", 발명 및 기술 2007년 여름, 23권, 1페이지 38-43.

외부 링크