太陽輻射監測衛星

太陽輻射監測衛星一號（英文：SOLRAD 1）係集電子監控、太陽X射線同紫外線觀測功能於一體嘅人造衛星，亦係美國海軍太陽輻射監測衛星與銀河輻射同背景計劃嘅第一步，喺1960年6月22號發射入軌。太陽輻射監測衛星一號唔單只係第一粒成功觀測太陽X射線同第一粒從地球軌道執行監控任務嘅衛星，仲係第一粒同其他功能衛星共同發射嘅人造衛星。

衛星由美國海軍研究實驗室開發，由好多方面來睇相當於美國第一個衛星項目先鋒計劃嘅後續。衛星成功完成科學觀測任務，持續傳送實用數據直至1960年11月，足以判斷太陽嘅正常X射線輻射水平，並確定太陽X射線活動增強與無線電淡出現象有關。

衛星嘅科學部件仲為銀河輻射同背景嘅電子監控部件提供掩護，後者嘅任務係繪製蘇聯防空雷達網。監控任務同樣取得成功，持續運作至1960年9月22日，表明蘇聯防空雷達網嘅密度超出預期。地面控制部門喺1961年4月關閉太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號，令佢成為歷史上第一粒遠程關閉嘅衛星。

背景

喺子午儀2A衛星頂部嘅太陽輻射監測衛星一號同四名主創人員，從左至右分別係馬丁·沃塔、喬治·克朗米勒、阿爾弗雷德·R·康諾弗，以及羅伊·A·哈丁

1957年，蘇聯開始部署扇歌火控雷達控制嘅S-75地對空導彈，令美國轟炸機侵入蘇聯領空更加危險。美國空軍開始出動電子偵察機喺蘇聯邊境附近活動，希望可以逐步確定呢啲雷達嘅大致方位同各自工作頻率。通過呢種方法可以提供蘇聯外圍地區嘅雷達信息，但無法深入內陸。軍方亦嘗試通過射電望遠鏡搵月球偶爾反射嘅蘇聯雷達信息，但事實證明呢種方法解決唔到問題。

1958年3月，美國海軍研究實驗室正全力推進目的係為美國海軍發射人造衛星嘅先鋒計劃（Project Vanguard），實驗室工程師里德·D·梅奧（Reid D. Mayo）判斷，先鋒計劃嘅衍生產物可以用於繪製蘇聯導彈發射場地圖。梅奧曾為潛艇開發反潛飛機躲避系統，可以提前發現飛機雷達信息後規避。該系統體積小巧，機械結構堅固，可以經過改裝適應先鋒衛星框架。

梅奧將構想告知實驗室對策部主任霍華德·洛倫岑（Howard Lorenzen），後者喺國防部遊說。梅奧嘅設想喺六個月後獲批，代號『告密者』（Tattletale）。1959年8月24日，德懷特·艾森豪威爾同意全力推進該計劃。

信息遭《紐約時報》泄露後，艾森豪威爾取消計劃，但喺加強安全措施後以新代號『核桃』（Walnut）重啟，衛星部件代號『DYNO』，為避免再度泄密，唔單只監督更嚴，而且只有『必須知曉』嘅人員先可以獲得信息。呢個時候美國嘅太空發射唔屬於機密，為避免預期目標發現『DYNO』執行電子監視任務，最好可以喺衛星發射同期執行共享空間聯合飛行掩護任務。

針對太陽電磁波譜嘅研究為發射『DYNO』提供理想掩護機遇。美國海軍此前就想確定太陽耀斑係咪會導致無線電通信中斷，以及紫外線同X射線輻射輻射對衛星同宇航員究竟有幾大危害。受地球大氣層阻擋，地面觀測站無法獲得所需數據。同時，太陽光譜輸出無從預測而且波動劇烈，所以亞軌道探空火箭都唔可以有效完成觀測任務，只有衛星先可以持續長時間研究完整嘅太陽光譜。

如上圖所示，上層大氣會阻擋伽馬射線，X射線同紫外線，大部分紅外光譜都會被大氣吸收

海軍實驗室已經喺1959年發射先鋒三號形式嘅專用太陽觀測衛星，上有X射線同紫外線探測器，但喺范艾倫輻射帶嘅背景輻射下已經完全飽和。海軍實驗室工程師馬丁·沃塔（Martin Votaw）帶領仲未轉移到美國太空總署嘅先鋒計劃工程師同科學家組成團隊，一齊根據先鋒計劃開發DYNO衛星。已有兩種用途嘅衛星改名做『銀河輻射同背景』（Galactic Radiation And Background，簡稱GRAB），又稱『銀河輻射實驗背景』（Galactic Radiation Experiment Background，簡稱GREB），同時衛星又以科研用途命名為『太陽輻射監測』（SOLRAD），係太陽輻射（SOLar RADiation）嘅簡稱。

1960年4月13日，美國喺子午儀1B衛星上附加太陽輻射監測衛星質量模擬器並一齊成功發射，證明雙衛星發射技術已經成熟。同年5月1日，弗朗西斯·加里·鮑爾斯駕駛嘅U-2偵察機喺蘇聯領空被擊落，證明飛機監視十分危險。5月5日，艾森豪威爾總統批準發射太陽輻射監測衛星。

航天器

標識主要外部特徵嘅太陽輻射監測衛星一號

太陽輻射監測衛星一號嘅外形同先鋒三號相似，大致呈波形，直徑51厘米，採用六個圓形太陽能電池片供電，太陽輻射監測衛星一號嘅質量為19.05公斤，少過先鋒三號嘅23.7公斤。太陽能電池為九個串聯起來嘅D電池供電，共計產生12伏特電壓同六瓦特功率。

衛星嘅太陽輻射監測科學元件包括兩個萊曼阿爾法光度計（一氧化氮電離室），用來研究1050至1350埃格斯特朗波長範圍嘅紫外線；仲有一個X射線光度計（氬電離室），可研究2至8埃格斯特朗波長範圍嘅X射線，呢啲設備都安裝喺衛星赤道周圍。

銀河輻射同背景監控設備用於檢測下方直徑6500公里嘅圓形區域，監視喺S波段（1550至3900兆赫茲）廣播嘅蘇聯防空雷達。衛星上嘅接收器已調到接近雷達頻率，接收器嘅信號輸出可以觸發航天器上獨立嘅甚高頻發射機。經過蘇聯上空期間，衛星會喺接收到導彈雷達脈衝後立即向接收範圍內嘅美國地面站轉播，地面站記錄信息並發送到海軍實驗室分析。雖然銀河輻射同背景配備嘅係全向接收器，但多次尋搵相同信號，並與衛星已經確知嘅位置對比，就可以推斷出雷達嘅大致方位同準確嘅脈衝重複頻率。

美國國家安全局數據縮減，表明衛星下行鏈路信息經過各層處理後所獲情報

遙測數據通過太陽輻射監測衛星赤道上四條長63.5厘米嘅鞭狀天線傳送，科學遙測嘅傳送頻率係108兆赫茲，呢個都係先鋒計劃使用嘅國際地球物理年標準頻率。地面指令同電子監控數據通過小型天線喺139兆赫茲頻率收集。地面獲得嘅信息記錄喺磁帶上並寄回海軍實驗室，經評估、複製，再轉交位於馬里蘭州陸軍米德堡（Army Fort Meade）嘅美國國家安全局，以及位於內布拉斯加州奧馬哈奧夫特空軍基地（Offut Air Force Base）嘅戰略空軍司令部分析同處理。

與早期大部分自動航天器一樣，太陽輻射監測衛星一號雖可以通過旋轉保持穩定，但缺乏主動姿態控制系統，所以只可以掃描成個天空，無法聚焦特定信息源。為咗讓科學家可以順利解讀太陽輻射監測衛星一號探測嘅X射線來源，衛星上裝有真空光電管，用於確認太陽光譜撞擊光度計嘅時間，以及陽光照射光度計嘅角度。

發射同入軌

搭載子午儀2A衛星同太陽輻射監測衛星一號嘅雷神-艾布爾星火箭發射升空

1960年6月22日，搭載太陽輻射監測/銀河輻射同背景一號衛星嘅雷神DM-21艾布爾星發射系統喺卡納維拉爾角LC17B發射台點火升空。子午儀2A衛星都同太陽輻射監測衛星一號一齊升空，此次發射因此成為人類歷史上首次使用一枚推進火箭將兩顆衛星送入軌道，證明雙衛星發射技術已經成熟。太陽輻射監測衛星一號起初每101.7分鐘繞行地球一圈，海掹高度喺611公里至1046公里範圍變化，咁主要係因為第二級火箭出現小故障，導致無法保持原計劃嘅930公里海掹圓形軌道，但咁唔會影響衛星目標。

科學成果

太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號係世界上第一個軌道太陽觀測站，從1960年6月至1960年11月共傳送500幾批次科學數據，此後陽光照射衛星實驗器材嘅角度就已無叢判斷。不過，衛星仲係繼續傳送數據，直至1961年4月被地面控制系統關閉，又成為人類歷史上首枚遠程關閉嘅衛星。

太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號採用實時通信，呢個都意味着只有衛星信號範圍內有追蹤站時先可以傳送數據，呢啲追蹤站除先鋒計劃嘅迷你追蹤站（Minitrack）外仲有為數不多嘅幾處。咁導致衛星每繞地球一圈地面接收太陽觀測數據嘅時間只有一到十分鐘不等，僅占衛星活動時間嘅1.2%。事實證明，太陽輻射監測衛星一號安裝嘅永磁鐵效果良好，迫使帶電粒子偏離檢測器窗口，解決先鋒三號任務遇到嘅飽和問題，確保太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號成為首枚成功觀測太陽X射線嘅衛星。不過，磁鐵與地磁場嘅反應導致衛星進動（似旋轉嘅陀螺一樣環繞軸線擺動），所以衛星喺陽光下嘅半數時間裡傳感器都被影子擋住。

X射線

太陽輻射監測衛星一號傳送嘅數據中約有兩成包含X射線測量值，足以確定太陽唔活躍時嘅正常X射線輻射水平：不到6×10⁻¹¹焦耳/平方厘米/秒。如果觀測到嘅X射線輸出超過該範圍，通常地面就可以觀測到相應太陽活動。衛星數據仲表明，X射線即就喺一分鐘時間內都會大幅波動，證明持續觀測實屬必要。

如果X射線輸出超出正常範圍三倍，無線電信息會出現淡出現象，證明太陽X射線嘅變化同地球電離熱層強度有關。除太陽耀斑外，區域日珥活動、亮度激增，以及太陽邊緣嘅次耀斑都會導致同樣嘅淡出情況。

紫外線

太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號嘅觀測結果唔可以證明太陽紫外線輸出同熱層擾動間存在關聯，之後嘅太陽輻射監測衛星三號任務冇再配備萊曼阿爾法探測器。

核試驗監測

太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號尚喺設計同開發階段時，科研人員同政府官員一度期望增加識別地面核試驗嘅功能，因為核試驗可以喺衛星可檢測頻段產生強烈嘅X射線。如果美蘇兩國嘅禁止核試驗條約生效，太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號及後續衛星就可以探測蘇聯係咪舉行未經授權嘅核試驗。但係，衛星最終獲得嘅數據無法同蘇聯已知核試驗聯繫起來。1963年部分禁止核試驗條約生效後，美國專門為此研發維拉號衛星（Vela）。

銀河輻射同背景無線電控制室同海外工作組成員

銀河輻射同背景監視結果

太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號係人類歷史上首枚監視衛星。為防蘇聯發現衛星嘅間諜使命，對1960年U-2擊墜事件心有餘悸嘅艾森豪威爾總統要求每次銀河輻射同背景功能數據傳送都必須由佢親自批準，而且喺連續多次軌道經過蘇聯時，唔可以每次過頂都傳送。咁導致衛星監控功能從開始到1960年9月22日失效共運轉92天，但係只送返22批數據，其中首批於7月5日傳送到夏威夷州瓦希阿瓦嘅傳送站，遠遠超出蘇聯嘅監測範圍。即便係咁，喺受限情況下傳回嘅首批監視數據都足以令地面工作組數據分析同處理工作量飽和，數據包含好多有價值嘅信息，表明蘇聯防空活動嘅密度超出預期。

影響及現時狀態

太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星此後仲經過四次發射，其中最後一次係1962年4月26日發射嘅太陽輻射監測衛星四B號。冚唪唥五次任務中只有太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號同太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星三號成功，其他都冇抵達軌道。1962年，美國所有高空偵察項目均由美國國家偵察局管理，該機構決定從1962年7月開始配備代號『罌粟』（POPPY）嘅新一代衛星繼續並擴展銀河輻射同背景任務。電子間諜衛星唔再承擔太陽輻射監測衛星嘅實驗任務，而係獨立配備衛星，但仍與『罌粟』衛星共同發射，為『罌粟』提供一定程度嘅掩護。從1965年11月發射嘅太陽輻射監測衛星八號開始，最後五粒太陽輻射監測衛星都係獨立發射嘅科學衛星，其中三枚仲擁有美國太空總署嘅探索者計劃編號。最後一枚太陽輻射監測衛星於1976年升空，全系列衛星共計13枚。此外，銀河輻射同背景計劃於1998年解密。

截至2020年6月，太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號（國際衛星標識符1960-007B）仍喺地球軌道。太陽輻射監測/銀河輻射同背景衛星一號嘅備用衛星喺史密森尼學會嘅美國國家航空航天博物館展出。