Исследователь 1

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.

Исследователь 1
Explorer I Characteristics.jpg
Статистика и орбитальная диаграмма Explorer 1
Имена1958 Альфа 1
Тип миссииНаука о планете Земля
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)
Габаритные 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
РакетаЮнона 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 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 последовали более девяноста научных космических аппаратов в программе исследователей .

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

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 ВМФ « Авангард» , в котором использовалась ракета-носитель, рекламируемая как более гражданская по своему характеру. [4] [5] После запуска советского спутника Спутник-1 4 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), в то время как 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 модификацию Юпитера-С и постройку Explorer 1 за 84 дня. Однако, прежде чем работа была завершена, Советский Союз запустил второй спутник, Спутник-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]

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

Explorer 1 был разработан и построен Лабораторией реактивного движения Калифорнийского технологического института под руководством доктора Уильяма Х. Пикеринга . Это был второй спутник, несущий полезную нагрузку (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 мВт питал дипольную антенну, состоящую из двух щелевых антенн из стекловолокна в корпусе спутника, работающего на частоте 108,03 МГц , и четыре гибких штыря, образующих антенну турникета, питались от передатчика мощностью 10 мВт, работающего на частоте 108,00 МГц. [8] [9]

Из-за ограниченного пространства и требований к малому весу приборы для полезной нагрузки были спроектированы и построены 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 солнечными лучами на основе времени выстрела, траектории , орбиты и наклона .

Схема Explorer 1

"> 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 реагировал на удары микрометеорита о оболочку космического корабля таким образом, что каждый удар зависел 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 плат, установленных в опорном кольце из стекловолокна . 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]

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 дальностью полета. апогей 2550 км (1580 миль) с периодом 114,80 минут и наклоном 33,24 °. [1] [15] Станция слежения Голдстоуна не смогла сообщить через 90 минут, как планировалось, успешен ли запуск, потому что 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 Вашингтоне, округ Колумбия, была проведена пресс-конференция, на которой было объявлено об этом всему миру. [16]

Первоначальный ожидаемый срок службы спутника до орбитального распада составлял три года. [14] Ртутные батареи обеспечивали питание мощного передатчика в течение 31 дня и маломощного передатчика 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 после более чем 58 000 витков.

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.

Эксплорер 1 изменил ось вращения после запуска. Удлиненный корпус космического корабля был спроектирован так, чтобы вращаться вокруг своей длинной (наименьшей инерции ) оси, но отказался от этого и вместо этого начал прецессию из-за рассеивания энергии от гибких структурных элементов. 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 , а проходы на высоте 500 км (310 миль) показали ожидаемое 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 считалось одним из выдающихся открытий Международного геофизического года (МГГ).

Акустический детектор микрометеоритов зафиксировал 145 столкновений 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]

Советский союз 

 Ответ Советского Союза на « Эксплорер-1 » не ставил своей целью превзойти цель пространственной орбиты (которая уже была достигнута как « Спутник-1», так и « Спутник-2» ), а скорее собирал экспериментальные данные с научных инструментов, расположенных на борту « Спутника-3» <(Kennedy Ian, 2005 )>. Успех первого спутника на орбите имел большое значение для отношений между Советским Союзом и американцами в разгар холодной войны . Обе сверхдержавы создали ядерную мощь, создав ядерное оружие, и каждая желала утвердить мировое господство <(Kennedy Ian, 2005)>. Премьер Никита Хрущев хвастался технологическим прогрессом, достигнутым Советским Союзом в связи с кризисом со спутником , не только продемонстрировав превосходство Советов в производстве спутников, но и потребовав уважения от производства межконтинентальных баллистических ракет (МБР) <(Sputnik 1957). Госдепартамент США)>. Сергей Королев, ведущий советский ракетный инженер, участвовал в разработке и разработке ракеты Р-7 «Семёрка», которая использовалась для доставки 4,82- килограммового комплекта приборов через спутник-ПС5 <(НАСА, 2005)>. Хотя Королев успешно продвинулся на орбиту спутника, следующей целью советской космической программы было создание первого успешного животного, вышедшего на орбиту Земли, это было достигнуто через несколько месяцев с помощью Лайки в Спутнике 2 <(Kennedy Ian, 2005)>. Эти крупные и успешные миссии продемонстрировали продвижение России на ранних этапах космической гонки, что привело к исторической изобретательности и глобальной мощи1 <(Kennedy Ian, 2005)>. Советский общественный отклик на советскую космическую программу был подавляющим большинством, но не получил первоначальной поддержки из-за секретности космической программы1 <(Kennedy Ian, 2005)>.

Американцы 

 Администрации Эйзенхауэра не удалось победить Советы в начале космической гонки , президент Эйзенхауэр заявил, что достижение спутника «Спутник» «не вызывает у меня опасений…» 6 <(Mieczkowski, 2013)>. Хотя успех советской космической программы поставил под угрозу технологическое развитие вооруженных сил Соединенных Штатов, разработка программы исследователей вскоре восстановила равновесие между двумя мировыми державами после того, как каждая страна успешно запустила спутники на орбиту. При администрации Эйзенхауэра были проведены многочисленные разведывательные миссии с использованием самолетов, таких как U-2 и Spy Balloon Project , для сбора информации о советских космических и оружейных программах. Эти миссии проводились для оценки глобальной угрозы и мощи Советского Союза. <(Центральное разведывательное управление и воздушная разведка: программы U-2 и OXCART, 1954-1974, 2013)>. Хотя многие американцы выразили обеспокоенность по поводу отставания в космической гонке, администрация Эйзенхауэра не выразила серьезной озабоченности по поводу советской космической программы, но сделала приоритетным наблюдение за отложенным запуском спутника Explorer 1 <(Dickson 2007)>. Советская космическая программа установила приоритет превосходства во время запусков программы спутникового спутника, которая вызвала обеспокоенность отношения американцев к глобальному доминированию космических программ, которая вскоре получила финансовую поддержку Конгресса <(Mieczkowski, 2013)>.

В новостях, опубликованных в 1958 году в газете «Инженер» [ необходимо определение неоднозначности ] , личное мнение американца в отношении кризиса со спутником и «Эксплорера-1» было заявлено следующее: «Американцы приняли это очень близко к сердцу, когда русские оказались первыми в этой области. в создании искусственного спутника Земли… »<(« Эксплорер »на орбите, 1958)>.


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. Провалился и последний полет ракеты-носителя Juno I, спутника Beacon-1 . [21] Автомобиль Juno I был заменен на 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. Орбитальный спутник 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]

  • Explorer 1 в его орбитальной конфигурации с прикрепленной четвертой ступенью ракеты-носителя

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

  • Explorer 1 в испытательной установке

  • 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.

  • Хронология искусственных спутников и космических зондов

  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. ^ «Проект Авангард - Почему он не оправдал своего названия» . 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 первого спутника к 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. ^ а б «Исследователь-I и Юпитер-С» . НАСА . Проверено 9 февраля 2008 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  9. ^ Уильямс-младший, 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. ^ а б «Детектор микрометеоритов» . НАСА. 14 мая 2020 . Проверено 12 февраля 2021 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  13. ^ а б Мэнринг, Эдвард Р. (январь 1959). «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. ^ а б в 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. ^ Макдональд, Ногл (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 г.). «Орбита спутника 456 Alpha (Explorer 1) во время первых 10500 оборотов». Специальный отчет САО . 50 . Bibcode : 1960SAOSR..50 ..... Z .
  18. ^ Ефроимский, Михаил (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. ^ Ефроимский, Михаил (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 - Материалы 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, ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ СПУТНИКИ, ЗАПУЩЕННЫЕ 1 ИЮНЯ И 2 ИЮНЬЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ , НАСА Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  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. ^ Стартовый комплекс 26 Блокхаус Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  24. ^ Исследователь 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 / Лаборатория реактивного движения - Наземная антенна» . НАСА . Проверено 30 марта 2012 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .

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

  • Изображения и видео НАСА Explorer 1 и других ранних спутников
  • Спецификация , Департамент астронавтики, Национальный музей авиации и космонавтики , Смитсоновский институт
  • Коллекция Explorer I, Университет Алабамы в архивах и специальных коллекциях Хантсвилля
  • Видеоклип "Армейские исследователи космоса (1958)" доступен в Интернет-архиве.
  • Короткометражный фильм « Большая картина: армейские спутники» 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 Эксплорера 1