Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про спутник США. Об иранской ракете Explorer-1 см. Кавошгар-1 .
Для использования в других целях, см Проводник (значения) .

Исследователь 1
Explorer1.jpg
Explorer 1 в его орбитальной конфигурации с прикрепленной четвертой ступенью ракеты-носителя
Имена1958 Альфа 1
Тип миссииНауки о Земле
ОператорАрмейское агентство по баллистическим ракетам
Обозначение Гарварда1958 Альфа 1
COSPAR ID1958-001A
SATCAT нет.00004
Продолжительность миссии111 дней (выполнено)
120 дней (запланировано)
Свойства космического корабля
Тип космического корабляИсследователь
ПроизводительЛаборатория реактивного движения
Стартовая масса13,97 кг (30,8 фунта)
РазмерыДлина 203 см (80
дюймов) Диаметр 15,2 см (6,0 дюйма)
Мощность60 Вт
Начало миссии
Дата запуска1 февраля 1958 г., 03:47:56 GMT
РакетаJuno I (RS-29)
Запустить сайтАтлантический ракетный полигон , LC-26A
ПодрядчикАрмейское агентство по баллистическим ракетам (ABMA)
Конец миссии
Последний контакт23 мая 1958 года
Дата распада31 марта 1970 г.
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрическая орбита [1]
РежимСредняя околоземная орбита
Высота перигея358 км (222 миль)
Высота апогея2,550 км (1,580 миль)
Наклон33,24 °
Период114,80 минут
Революции нет.58402
Инструменты
Детектор космических лучей Детектор
микрометеоритов
Спутниковые
термометры сопротивления плотности атмосферы
 

Explorer 1 был первым спутником, запущенным Соединенными Штатами, и был частью участия США в Международном геофизическом году (МГГ). Миссия следовала за первыми двумя спутниками в предыдущем году; Советский Союз «s Спутник 1 и Спутник 2 , начиная холодную войну гонку Space между двумя странами.

Explorer 1 был запущен 1 февраля 1958 года в 03:47:56 по Гринвичу (или 31 января 1958 года в 22:47:56 по восточному времени ) на первой ракете- носителе Juno с LC-26A в испытательном центре ракет на мысе Канаверал Атлантического ракетного полигона. (AMR) во Флориде . Это был первый космический аппарат для обнаружения радиационного пояса Ван Аллена , [2] возвращающие данные , пока его батареи были исчерпаны после почти четыре месяца. Он оставался на орбите до 1970 года, а за ним последовало более девяноста научных космических аппаратов в программе исследователей .

Explorer 1 был присвоен спутниковый каталожный номер 00004 и гарвардское обозначение 1958 Alpha 1 [3], что является предшественником современного международного обозначения .

Фон [ править ]

Спутниковая программа США Земли началась в 1954 году в качестве совместной армии США и ВМС США предложения, под названием Project Orbiter , поставить научный спутник на орбиту во время Международного геофизического года (МГГ). Предложение об использовании военной ракеты Редстоун было отклонено в 1955 году администрацией Эйзенхауэра в пользу проекта ВМС « Авангард» , в котором использовалась ракета-носитель, рекламируемая как более гражданская по своей природе. [4] [5] После запуска советского спутника Спутник-14 октября 1957 года первоначальная программа Project Orbiter была возрождена как программа Explorer, чтобы догнать Советский Союз. [6]

Explorer 1 был спроектирован и построен Лабораторией реактивного движения (JPL), а ракета Jupiter-C была модифицирована Армейским агентством баллистических ракет (ABMA) для размещения полезной нагрузки спутника ; в результате ракета известный как Juno I . Конструкция Jupiter-C, использованная для запуска, уже прошла летные испытания в ходе испытаний на вход в носовой обтекатель баллистической ракеты средней дальности (IRBM) Jupiter и была модифицирована в Juno I. Работая в тесном сотрудничестве, ABMA и JPL выполнили работу по модификация Юпитер-С и постройка Explorer 1 за 84 дня. Однако еще до завершения работ Советский Союз запустил второй спутник, Sputnik 2 , 3 ноября 1957 года. Попытка ВМС США вывести на орбиту первый американский спутник потерпела неудачу с запуском Vanguard TV-3 6 декабря 1957 года [7].

Космический корабль [ править ]

Спутник Explorer 1 соединен со своей ракетой-носителем на LC-26.

Explorer 1 был спроектирован и построен Лабораторией реактивного движения Калифорнийского технологического института под руководством доктора Уильяма Х. Пикеринга . Это был второй спутник с полезной нагрузкой (первым был Спутник-2).

Полная масса спутника составляла 13,97 кг (30,8 фунта), из которых 8,3 кг (18 фунтов) составляли приборы . Для сравнения, масса первого советского спутника Спутник-1 составляла 83,6 кг (184 фунта). Инструментальная секция в передней части спутника и пустой уменьшенный в масштабе корпус ракеты четвертой ступени вращались как единое целое, вращаясь вокруг своей длинной оси со скоростью 750 оборотов в минуту.

Данные с научных приборов передавались на землю двумя антеннами . Передатчик мощностью 60 милливатт питал дипольную антенну, состоящую из двух щелевых антенн из стекловолокна в корпусе спутника, работающего на частоте 108,03 МГц , а четыре гибких штыря, образующих антенну турникета, питались от передатчика мощностью 10 милливатт, работающего на частоте 108,00 МГц. [8] [9]

Из-за ограниченного пространства и требований к малому весу приборы для полезной нагрузки были спроектированы и изготовлены с учетом простоты и высокой надежности с использованием германиевых и кремниевых транзисторов в своей электронике . [10] Всего в Explorer 1 было использовано 29 транзисторов, а также дополнительные в микрометеоритном усилителе армии. Электроэнергия обеспечивалась ртутными химическими батареями, которые составляли примерно 40% веса полезной нагрузки.

Наружная обшивка приборной части выполнена из нержавеющей стали, подвергнутой пескоструйной обработке с белыми полосами. Было протестировано несколько других цветовых схем, в результате чего были получены резервные копии статей, моделей и фотографий, показывающих различные конфигурации, включая чередующиеся белые и зеленые полосы и синие полосы, чередующиеся с медью. Окончательная окраска была определена путем исследования интервалов между тенями и солнечным светом на основе времени выстрела, траектории , орбиты и наклона .

Схема Explorer 1

Полезная нагрузка науки [ править ]

Воспроизвести медиа
Универсальная кинохроника о спутнике

Полезная нагрузка Explorer 1 состояла из прибора Iowa Cosmic Ray без магнитофона, который не был вовремя модифицирован, чтобы попасть на космический корабль. Таким образом, данные, полученные в реальном времени на земле, были очень скудными и озадачивающими, показывая нормальную скорость счета и отсутствие счета вообще. Более поздняя миссия Explorer 3, которая включала магнитофон в полезную нагрузку, предоставила дополнительные данные для подтверждения более ранних данных Explorer 1.

Научное оборудование Explorer 1 было разработано и построено под руководством доктора Джеймса Ван Аллена из Университета Айовы и содержит: [8]

  • Всенаправленная трубка Гейгера – Мюллера Anton 314 , разработанная доктором Джорджем Людвигом из Лаборатории космических лучей штата Айова, для обнаружения космических лучей . Он мог регистрировать протоны с E> 30 МэВ и электроны с E> 3 МэВ. Большую часть времени инструмент был насыщен . [11]
  • Пять датчиков температуры (один внутренний, три внешних и один на носовом конусе);
  • Акустический детектор (кристаллический преобразователь и твердотельный усилитель ) для обнаружения ударов микрометеоритов ( космической пыли ). Он отреагировал на удары микрометеорита о оболочку космического корабля таким образом, что каждый удар будет зависеть от массы и скорости . Его эффективная площадь составляла 0,075 м 2, а средняя пороговая чувствительность составляла 2,5 × 10 -3 г см / с; [12] [13]
  • Детектор с проволочной сеткой, также для обнаружения ударов микрометеоритов. Он состоял из 12 параллельно соединенных карт монтажа в стеклопластике опорного кольца. Каждая карта была намотана двумя слоями эмалированной проволоки из никелевого сплава диаметром 17 мкм (21 мкм с включенной эмалевой изоляцией) таким образом, что была полностью покрыта общая площадь 1 см на 1 см. При ударе микрометеорита размером около 10 мкм он сломает провод, разрушит электрическое соединение и, таким образом, запишет событие. [12] [13]

Полет [ править ]

После задержки, связанной с реактивным потоком 28 января 1958 года, в 03:47:56 по Гринвичу 1 февраля 1958 года [14] была запущена ракета Juno I, которая вывела Explorer 1 на орбиту с перигеем 358 км (222 мили) и апогей 2550 км (1580 миль) с периодом 114,80 минут и наклоном 33,24 °. [1] [15] Станция слежения Голдстоуна не смогла сообщить по истечении 90 минут, как планировалось, успешность запуска, поскольку орбита была больше, чем ожидалось. [14] Примерно в 06:30 по Гринвичу, после подтверждения того, что Explorer 1 действительно находится на орбите, в Большом зале Национальной академии наук в г.Вашингтон, округ Колумбия, чтобы объявить об этом миру. [16]

Первоначальный ожидаемый срок службы спутника до орбитального распада составлял три года. [14] Ртутные батареи питали передатчик большой мощности в течение 31 дня и передатчик малой мощности в течение 105 дней. Эксплорер 1 прекратил передачу данных 23 мая 1958 г. [17], когда его батареи разрядились, но оставался на орбите более 12 лет. Он повторно вошел в атмосферу над Тихим океаном 31 марта 1970 года, пролетев более 58000 оборотов.

Результаты [ править ]

Уильям Хейворд Пикеринг , Джеймс Ван Аллен и Вернер фон Браун демонстрируют полномасштабную модель Explorer 1 на многолюдной пресс-конференции в Вашингтоне, округ Колумбия, после подтверждения того, что спутник находится на орбите.

После запуска Explorer 1 изменил ось вращения . Удлиненный корпус космического корабля был спроектирован так, чтобы вращаться вокруг своей длинной (с наименьшей инерцией ) оси, но отказался от этого и вместо этого начал прецессию из-за рассеивания энергии от гибких элементов конструкции. Позже стало понятно, что по общим соображениям тело попадает в состояние вращения, которое минимизирует кинетическую энергию вращения для фиксированного углового момента (это ось максимальной инерции). Это послужило стимулом для первого дальнейшего развития эйлеровой теории динамики твердого тела после почти 200 лет - обращения к такому виду диссипации энергии с сохранением импульса. [18][19]

Иногда приборы сообщали об ожидаемом количестве космических лучей (примерно 30 отсчетов в секунду), но в других случаях показывали своеобразное нулевое количество отсчетов в секунду. Университет Айовы (под руководством Джеймса Ван Аллена ) заметил, что все отчеты о нулевых счетах в секунду были получены с высоты более 2000 км (1200 миль) над Южной Америкой , в то время как проходы на высоте 500 км (310 миль) показали бы ожидаемую уровень космических лучей. Позже, после Explorer 3 , был сделан вывод, что оригинальный счетчик Гейгера был перегружен («насыщен») сильным излучением, исходящим от пояса заряженных частиц, захваченных в космосе магнитным полем Земли . Этот пояс заряженных частиц теперь известен как радиационный пояс Ван Аллена.. Открытие было признано одним из выдающихся открытий Международного геофизического года (МГГ).

Акустический детектор микрометеоритов обнаружил 145 ударов космической пыли за 78 750 секунд. Это рассчитано на среднюю интенсивность ударов 8,0 × 10 −3 ударов м −2 с −1 за двенадцатидневный период (29 ударов в час на квадратный метр). [20]

Наследие [ править ]

Explorer 1 был первой из давно работающей программы Explorer . Четыре последующих спутника серии Explorer были запущены ракетой Juno I в 1958 году, из них Explorer 3 и 4 оказались успешными, а Explorer 2 и 5 не смогли выйти на орбиту. Последний полет ракеты-носителя Juno I, спутника Beacon-1 , также не удался. [21] Автомобиль Juno I был заменен Juno II в 1959 году.

Продолжение первой миссии, Explorer-1 [PRIME] , было успешно запущено на борту ракеты-носителя Delta II в конце октября 2011 года. PRIME был построен с использованием современных технологий создания спутников. Спутник на орбите был резервным, потому что первоначальный Explorer-1 PRIME, запущенный 4 марта 2011 года, не вышел на орбиту из-за отказа ракеты-носителя. [22]

Одинаково построен резервный полет проводника 1 на дисплее в Смитсоновский институт «s Национальный музей авиации и космонавтики , Вехи полетов галерее в Вашингтоне, округ Колумбия Launch Pad 26 был деактивирован в 1963 году, и был предназначен для использования в качестве музея в 1964 году, ВВС космической и ракетной музей . [23] Здесь также представлен полноразмерный Explorer 1, но это макет. [24]

Галерея [ править ]

  • Статистика и орбитальная диаграмма Explorer 1

  • Официальные лица с моделью Explorer 1 в Redstone Arsenal , в том числе генерал-майор Джон Медарис (третий слева), Вальтер Хауссерманн , Вернер фон Браун и Эрнст Штулингер.

  • Explorer 1 в сочетании с бустером Juno I.

  • Ракета-носитель Explorer 1 и Juno I на портале LC-26

  • Крупный план Explorer 1 на бустере Juno I.

  • Запуск Explorer 1 1 февраля 1958 г. [25]

  • Предварительные испытания спутникового слежения в поле около JPL [26]

  • Расчет траектории выполнялся этой группой женщин вручную.

См. Также [ править ]

  • Хронология искусственных спутников и космических зондов

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б "Траектория: Исследователь-1 1958-001А" . НАСА. 14 мая 2020 . Проверено 12 февраля 2021 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  2. ↑ Пол Диксон, Спутник: Запуск космической гонки, Торонто: Макфарлейн Уолтер и Росс, 2001, стр. = 190
  3. ↑ Йост, Чарльз В. (6 сентября 1963 г.). Регистрационные данные для космических запусков США (PDF) . Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства . Проверено 19 февраля 2009 года .
  4. ^ Мэтт Билль и Эрика Лишок, Первая космическая гонка: запуск первых спутников в мире, Texas A&M University Press, 2004, глава 5
  5. ^ «Авангард проекта - почему он не смог оправдать свое название» . Время (журнал) . 21 октября 1957 . Проверено 12 февраля 2008 года .
  6. ^ "Спутник и начало космической эры" . История НАСА . НАСА . Проверено 13 февраля 2008 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  7. ^ Маклафлин Грин, Констанс; Ломаск, Милтон (1970). «Глава 11: от Спутника I до ТВ-3» . Авангард, История . НАСА . Проверено 13 февраля 2008 года .CS1 maint: дата и год ( ссылка ) Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  8. ^ a b "Исследователь-I и Юпитер-C" . НАСА . Проверено 9 февраля 2008 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  9. Перейти ↑ Williams, Jr., WE (апрель 1960 г.). «Системы космической телеметрии». Труды Института Радиоинженеров . 48 (4): 685–690. DOI : 10.1109 / JRPROC.1960.287448 . S2CID 51646193 . 
  10. ^ «Первые транзисторы в космосе - личные размышления создателя пакета приборов для космических лучей для спутника Explorer I» . Музей транзисторов. Интервью с доктором Джорджем Людвигом . Музей транзисторов . Проверено 25 февраля 2008 года .
  11. ^ "Детектор космических лучей" . НАСА. 14 мая 2020 . Проверено 12 февраля 2021 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  12. ^ a b "Детектор микрометеоритов" . НАСА. 14 мая 2020 . Проверено 12 февраля 2021 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  13. ^ a b Мэнринг, Эдвард Р. (январь 1959 г.). "Измерения микрометеоритов с альфа- и гамма-спутников 1958 года". Планетарная и космическая наука . 1 (1): 27–31. Bibcode : 1959P & SS .... 1 ... 27M . DOI : 10.1016 / 0032-0633 (59) 90019-4 .
  14. ^ a b c Лей, Вилли (октябрь 1968 г.). «Орбита исследователя 1» . Научная фантастика Галактики . С. 93–102.
  15. ^ "Исследователь Солнечной системы 1" . НАСА. Архивировано из оригинала 8 января 2008 года . Проверено 6 февраля 2008 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  16. ^ McDonald, Naugle (2008). «Открытие радиационных поясов Земли: вспоминая Explorer 1 и 3» . История НАСА . НАСА. 89 (39): 361–363. Bibcode : 2008EOSTr..89..361M . DOI : 10.1029 / 2008EO390001 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  17. ↑ Задунайский, Педро Э. (октябрь 1960). «Орбита спутника 456 Alpha (Explorer 1) во время первых 10500 оборотов». Специальный отчет САО . 50 . Bibcode : 1960SAOSR..50 ..... Z .
  18. ^ Efroimsky, Майкл (август 2001). «Релаксация качающихся астероидов и комет - теоретические проблемы, перспективы экспериментального наблюдения». Планетарная и космическая наука . 49 (9): 937–955. arXiv : astro-ph / 9911072 . Bibcode : 2001P & SS ... 49..937E . CiteSeerX 10.1.1.256.6140 . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (01) 00051-4 . S2CID 14114765 .  
  19. ^ Efroimsky, Майкл (март 2002). «Эйлер, Якоби и миссии к кометам и астероидам». Успехи в космических исследованиях . 29 (5): 725–734. arXiv : astro-ph / 0112054 . Bibcode : 2002AdSpR..29..725E . CiteSeerX 10.1.1.192.380 . DOI : 10.1016 / S0273-1177 (02) 00017-0 . S2CID 1110286 .  
  20. ^ Дубин, Морис (январь 1960). «Измерения микрометеоритов МГГ» (платно) . Космические исследования - Труды Первого Международного симпозиума космических наук . 1 (1): 1042–1058. Bibcode : 1960spre.conf.1042D . Проверено 11 февраля 2008 года .
  21. ↑ J. Boehm, HJ Fichtner и Otto A. Hoberg, СПУТНИКИ-ИССЛЕДОВАТЕЛИ, ЗАПУЩЕННЫЕ 1 ИЮНЯ 2 ТРАНСПОРТНЫМИ СРЕДСТВАМИ , НАСА. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
  22. ↑ Эвелин Босуэлл (23 октября 2011 г.). «Спутник-близнец МГУ будет запущен 28 октября на ракете НАСА» . Лаборатория космической науки и техники . Архивировано из оригинала на 5 октября 2013 года . Проверено 1 октября 2013 года .
  23. ^ Launch Complex 26 Blockhouse Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  24. ^ Explorer I Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  25. ^ Nemiroff, R .; Боннелл, Дж., Ред. (31 января 2008 г.). «Первый исследователь» . Астрономическая картина дня . НАСА . Проверено 3 февраля 2008 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  26. ^ «НАСА / JPL - Наземная антенна» . НАСА . Проверено 30 марта 2012 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .

Библиография [ править ]

Запад, Дуг (2017). Доктор Вернер фон Браун: краткая биография . ISBN США 978-1-9779279-1-0.

Внешние ссылки [ править ]

  • Изображения и видео НАСА Explorer 1 и других ранних спутников
  • Спецификация , Департамент астронавтики, Национальный музей авиации и космонавтики , Смитсоновский институт
  • Видеоклип "Армейские исследователи космоса (1958)" доступен в Интернет-архиве.
  • Короткометражный фильм Big Picture: Army Satellites доступен для бесплатного скачивания в Интернет-архиве.
  • X-минус 80 дней - Агентство по баллистическим ракетам JPL-Army на YouTube
  • Лекция с подробной оценкой аномалии вращения Explorer 1