スタートラッカー

スタートラッカー（英語: Star tracker）は、光検出器またはカメラを使用して恒星の位置を測定する光学デバイス^[1]。多くの星の位置は天文学者によって高精度で測定されており、衛星または宇宙船のスタートラッカーを使用して、星に対する宇宙船の向き（または姿勢（英語版））を決定することができる。これを行うには、スタートラッカーは星の画像を取得し、宇宙船の参照フレームでの見かけの位置を測定し、星を特定して、星表からの既知の絶対位置と比較できるようにする必要がある。スタートラッカーは、観測された星のパターンを空の既知の星のパターンと比較することによって星を識別するプロセッサが含まれている場合がある。

1950年代から1960年代初頭にかけて、慣性航法装置（INS）が大陸間距離に対して十分に精密でなかった時代は、スタートラッカーは、初期の長距離弾道ミサイルと巡航ミサイルの重要な部分であった^[2]。

冷戦時代、ミサイルが目標に向かって飛んでいると考えた場合。最初は北に向かって飛行し、北極圏を通過してから、再び南に向かって飛行し始める。ミサイルの視点から見ると、その後ろの星は、前の星が上昇している間、南の地平線に近づいているように見える。飛行前に、ミサイルが正しい位置にある場合、その瞬間のミサイルの位置に基づいて星の相対角度を計算できる。次に、それを測定位置と比較して、ミサイルを正しい軌道に戻すために使用できる「エラーオフ」信号を生成する^[2]。

地球の自転により、利用可能な場所にある星は、1日のうちに目標の場所と変化する。一般的に、いくつかの明るい星の選択が使用され、1つは打ち上げ時に選択される。星の追跡のみに基づく誘導システムの場合、ある種の記録メカニズム、通常は磁気テープが、1日の期間にわたる星の角度を表す信号で事前に記録され、発射時に、テープは適切な時間に転送された^[2]。飛行中、テープ上の信号を使用して望遠鏡を大まかに配置し、星の予想される位置を指すようにした。望遠鏡の焦点は、フォトセルとある種の信号発生器、通常はチョッパーとして知られる回転ディスクであった。チョッパーは、星の画像をフォトセル上で繰り返し表示および非表示にし、信号を生成します。その後、信号は平滑化されて交流出力を生成する、その信号の位相をテープ上の位相と比較して、ガイダンス信号を生成した^[2]。

スタートラッカーはしばしばINSと組み合わされていた。INSシステムは、加速度を測定し、それらを時間の経過とともに統合して速度を決定し、オプションで、二重統合して、発射位置に相対的な位置を生成する。小さな測定誤差でさえ、統合すると、「ドリフト」として知られるかなりの誤差になる。たとえば、SM-64ナバホ巡航ミサイル用に開発されたN-1ナビゲーションシステムは、1時間あたり1海里の速度で漂流した。つまり、2時間の飛行後、INSは2海里 (3.7 km; 2.3 mi)実際の場所から離れている。これは、約0.5マイル (0.80 km)の望ましい精度の範囲外であった。

INSの場合、磁気テープを取り外して、代わりにそれらの信号をINSによって提供することができる。システムの残りの部分は以前と同じように機能する。INSからの信号は、スタートラッカーを大まかに配置する。スタートラッカーは、星の実際の位置を測定し、エラー信号を生成する。次に、この信号を使用してINSから生成されている位置を修正し、累積ドリフトをトラッカーの精度の限界まで減らす^[2]。これらの「恒星慣性」システムは、1950年代から1980年代にかけて特に一般的であったが、現在まで使用されているシステムもある^[3]^[4]。