СОЛРАД 1

SOLRAD ( SOLar RADiation ) 1 — это официальное обозначение спутника SOLRAD/GRAB 1 , комбинированного научного и наблюдательного спутника, запущенного на орбиту 22 июня 1960 года. Это был первый спутник, успешно наблюдавший солнечные рентгеновские лучи , первый спутник, проводивший наблюдение с орбиты, и первый спутник, запущенный вместе с другим спутником с измерительной аппаратурой (несвязанным навигационным спутником Transit 2A ).

Разработанный Лабораторией военно-морских исследований ВМС США (NRL), спутник во многом стал прямым преемником проекта Vanguard от NRL , первой американской спутниковой программы. Научная миссия спутника была успешной, он передавал полезные данные до ноября 1960 года, которые определяли нормальный выход рентгеновского излучения Солнца и подтверждали связь между повышенной активностью рентгеновского излучения Солнца и затуханиями радиосигнала.

Научный пакет SOLRAD на борту спутника обеспечивал прикрытие для пакета электронного наблюдения Galactic Radiation and Background (GRAB) , чьей миссией было картирование сети радаров ПВО Советского Союза . Миссия GRAB также была успешной, проработав до 22 сентября 1960 года и показав, что сеть радаров ПВО Советского Союза была более обширной, чем ожидалось. SOLRAD/GRAB 1 был выключен в апреле 1961 года, что сделало его первым спутником, который был дистанционно деактивирован.

Фон

В 1957 году Советский Союз начал развертывание ракеты класса «земля-воздух» С-75 «Двина» , управляемой радарами управления огнем «Фань Сун» . Это развитие сделало проникновение американских бомбардировщиков в советское воздушное пространство более опасным. Военно-воздушные силы США начали программу каталогизации приблизительного местоположения и индивидуальных рабочих частот этих радаров, используя самолеты электронной разведки, летающие за пределами границ Советского Союза. Эта программа предоставила информацию о радарах на периферии Советского Союза, но информация о местах внутри страны отсутствовала. Были проведены некоторые эксперименты с использованием радиотелескопов, искавших случайные отражения советских радаров от Луны , но это оказалось неадекватным решением проблемы. ^[3]^{: 362}

В марте 1958 года ^[4]^{: 4} в то время как Военно-морская исследовательская лаборатория США (NRL) была активно вовлечена в проект Vanguard , усилия ВМС США по запуску спутника, инженер NRL Рид Д. Мэйо определил, что производная от Vanguard может быть использована для картирования советских ракетных позиций. Ранее Мэйо разработал систему для подводных лодок, с помощью которой они могли уклоняться от противолодочных самолетов, улавливая их радиолокационные сигналы. Физически небольшая и механически прочная, она могла быть адаптирована для размещения внутри небольшой рамы Vanguard. ^[3]^{: 364}

Мэйо представил идею Говарду Лоренцену, главе отдела контрмер NRL. Лоренцен продвигал идею в Министерстве обороны, и шесть месяцев спустя концепция была одобрена под названием «Tattletale». ^[3]^{: 364} Президент Эйзенхауэр одобрил полную разработку программы 24 августа 1959 года. ^[4]^{: 4}

После утечки новостей в The New York Times Эйзенхауэр отменил проект. Проект был перезапущен под названием «Walnut» (спутниковый компонент получил название «DYNO» ^[2]^{: 140, 151} ) после того, как были введены повышенные меры безопасности, включая более строгий надзор и ограничение доступа для «необходимо знать» персонала. ^[5]^{: 2} Американские космические запуски в то время не были засекречены, ^[6]^[7] и была желательна совместная миссия прикрытия, которая делила бы пространство с DYNO, чтобы скрыть электронную разведывательную миссию DYNO от ее предполагаемых целей. ^[8]^{: 300}

Изучение электромагнитного спектра Солнца предоставило идеальную возможность для прикрытия. ВМС хотели определить роль солнечных вспышек в сбоях радиосвязи ^[8]^{: 300} и уровень опасности для спутников и астронавтов, создаваемый ультрафиолетовым и рентгеновским излучением . ^[9]^{: 76} Такое исследование ранее было невозможно, поскольку атмосфера Земли блокирует рентгеновское и ультрафиолетовое излучение Солнца от наземного наблюдения. Более того, солнечное излучение непредсказуемо и быстро колеблется, что делает суборбитальные зондирующие ракеты неадекватными для задачи наблюдения. Спутник требовался для долгосрочного, непрерывного изучения полного солнечного спектра. ^[10]^{: 5–6, 63–65}^[11]

NRL уже имела специально построенную солнечную обсерваторию в форме Vanguard 3 , которая была запущена в 1959 году. Vanguard 3 нес рентгеновские и ультрафиолетовые детекторы, хотя они были полностью насыщены фоновым излучением радиационного пояса Ван Аллена . ^[10]^{: 63} Разработкой спутника DYNO по проекту Vanguard руководил инженер NRL Мартин Вотоу, возглавлявший команду инженеров и ученых проекта Vanguard, которые не перешли в NASA . ^[12] Спутник двойного назначения был переименован в GRAB («Галактическое излучение и фон»), иногда называемый GREB («Эксперимент по фоновому галактическому излучению»), и упоминался в своем научном качестве как SOLRAD («СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ»). ^[2]^{: 142, 149}^[8]^{: 300}

Массовый имитатор SOLRAD был успешно запущен 13 апреля 1960 года, прикрепленный к Transit 1B , ^[8]^{: 301,} доказав технику двойного запуска спутников. ^[13] 5 мая 1960 года, всего через четыре дня после того, как сбитый Гэри Пауэрсом U-2, полет которого над Советским Союзом показал уязвимость наблюдения с воздуха, президент Эйзенхауэр одобрил запуск рабочего спутника SOLRAD. ^[14]^{: 32}

Космический корабль

Как и Vanguard 3, SOLRAD/GRAB 1 был примерно сферическим, 51 см (20 дюймов) в диаметре, и питался от шести круглых участков солнечных батарей . ^[5]^{: 10} SOLRAD/GRAB 1 был немного легче, массой 19,05 кг (42,0 фунта) ^[5]^{: A1-2} (в отличие от 23,7 кг (52 фунта) у Vanguard). ^[15] Солнечные батареи питали девять батарей D-элементов, соединенных последовательно ( всего 12 вольт ) ^[5]^{: 10,} обеспечивая 6 Вт мощности. ^[14]^{: 32}

Научный пакет спутника SOLRAD включал два фотометра Лаймана-альфа ( ионные камеры с оксидом азота ) для изучения ультрафиолетового света в диапазоне длин волн 1050–1350 Å и один рентгеновский фотометр (ионная камера с аргоном) в диапазоне длин волн 2–8 Å, все они были установлены вокруг экватора спутника . ^[16]

Спутниковое оборудование наблюдения GRAB было разработано для обнаружения советских радаров ПВО, вещающих в S-диапазоне (1550–3900 МГц ). ^[14]^{: 29, 32} над круговой областью диаметром 6500 км (4000 миль) под ним. ^[2]^{: 108} Приемник на спутнике был настроен на приблизительную частоту радаров, и его выход использовался для запуска отдельного передатчика очень высокой частоты (VHF) на космическом корабле. Когда он пролетал над Советским Союзом , спутник обнаруживал импульсы от ракетных радаров и немедленно ретранслировал их на американские наземные станции в пределах досягаемости, которые записывали сигналы и отправляли их в NRL для анализа. Хотя приемник GRAB был всенаправленным, путем поиска одних и тех же сигналов на нескольких проходах и сравнения их с известным местоположением спутника можно было определить приблизительное местоположение радаров, а также их точную частоту повторения импульсов . ^[4]^{: 4–7}^[2]^{: 108}

Телеметрия отправлялась через четыре штыревые антенны длиной 63,5 см (25,0 дюймов), установленные на экваторе SOLRAD. ^[9]^{: 76} Научная телеметрия отправлялась на частоте 108 МГц, ^[9]^{: 78} стандартной частоте Международного геофизического года, используемой Vanguard . ^[17]^{: 84, 185} Команды с земли и электронное наблюдение собирались с помощью меньших антенн на частоте 139 МГц. ^[4]^{: 7} Данные, полученные на земле, записывались на магнитную ленту и отправлялись обратно в NRL, где они оценивались, дублировались и отправлялись в Агентство национальной безопасности (NSA) в Форт-Миде , штат Мэриленд , и Стратегическому авиационному командованию на авиабазе Омаха , штат Небраска , для дальнейшего анализа и обработки. ^[18]

Как и большинство ранних автоматических космических аппаратов, SOLRAD/GRAB 1, хотя и стабилизировался вращением, ^[8]^{: 300} не имел систем управления ориентацией и, таким образом, сканировал все небо, не фокусируясь на определенном источнике. ^[10]^{: 13} Чтобы ученые могли правильно интерпретировать источник рентгеновских лучей, обнаруженных SOLRAD/GRAB 1, космический аппарат был оснащен вакуумным фотоэлементом для определения того, когда Солнце падает на его фотометры, и угла, под которым на них падает солнечный свет. ^[10]^{: 64}

Запуск и выведение на орбиту

SOLRAD/GRAB 1 был запущен в 05:54 по Гринвичу 22 июня 1960 года с помощью системы запуска Thor-Ablestar с мыса Канаверал LC-17B . ^[13]^[19] Запуск стал первым случаем вывода двух спутников с приборами на орбиту на одном и том же ускорителе. Первоначально SOLRAD/GRAB 1 совершал виток вокруг Земли каждые 101,7 минуты, ^[20] изменяясь по высоте от 614 км (382 миль) до 1046 км (650 миль); это было отклонение от запланированной круговой орбиты в 930 км (580 миль), вызванное сбоями во второй ступени ускорителя, ^[21] но это не повлияло на цели спутника. ^[19]

Научные результаты

SOLRAD/GRAB 1, первая в мире орбитальная солнечная обсерватория, передала более 500 партий научных данных в период с июня по ноябрь 1960 года, ^[10]^{: 64–65} после чего стало невозможно определить угол, под которым Солнце попадало на эксперименты SOLRAD. ^[22] Тем не менее, SOLRAD/GRAB 1 продолжала отправлять данные до апреля 1961 года, когда космический аппарат был выключен с Земли. Это был первый случай дистанционной деактивации спутника. ^[21]

Спутник передавал результаты в режиме реального времени, что означало, что данные могли быть получены только тогда, когда в пределах досягаемости находилась станция слежения — либо одна из станций Vanguard Minitrack , либо несколько других изолированных приемников. ^[10]^{: 64} Таким образом, всего от одной до десяти минут на орбиту, ^[22] около 1,2% активного времени спутника, возвращали солнечные наблюдения. Магнитные дефлекторы оказались эффективными, что позволило SOLRAD/GRAB 1 стать первым спутником, успешно наблюдавшим солнечные рентгеновские лучи . ^[10] Однако они также взаимодействовали с магнитным полем Земли , заставляя спутник прецессировать (качаться вокруг своей оси, как волчок), так что его датчики находились в тени половину времени, когда спутник находился на солнце. ^[10]^{: 64}

Рентгеновские лучи

Примерно 20% передач данных SOLRAD содержали рентгеновские измерения, достаточные для установления нормальных уровней рентгеновского излучения Солнца (в диапазоне обнаружения 2–8 Å) во время бездействия: менее 6x10 ⁻¹¹ джоулей/см ² /сек. Когда наблюдалось сильное превышение рентгеновского излучения над этой базовой линией, оно обычно коррелировало с солнечной активностью, видимой с земли. Данные также показали, что рентгеновское излучение может значительно измениться всего за одну минуту, что подчеркивает необходимость постоянного наблюдения. ^[10]^{: 64–65}

Когда обнаруживаемый рентгеновский выход превышал нормальный уровень в три раза, ^[10]^{: 64–65} наблюдалось затухание радиоизлучения, подтверждающее связь между изменчивостью солнечного рентгеновского излучения и силой ионизированных термосферных слоев Земли. ^[12] Было обнаружено, что эти затухания были вызваны не только солнечными вспышками, но и активными солнечными протуберанцами, яркими всплесками и субвспышками на краю (или лимбе) Солнца. ^[10]^{: 64–65}

ультрафиолетовый

SOLRAD/GRAB 1 не обнаружил корреляции между выходом солнечного ультрафиолета и термосферными возмущениями, ^[10]^{: 53} и детекторы Лайман-альфа были исключены из более поздней миссии SOLRAD 3/GRAB 2. ^[23]^{: 28}

Мониторинг ядерных испытаний

Во время проектирования и разработки надеялись, что SOLRAD/GRAB 1 сможет идентифицировать наземные атомные испытания, которые производили сильные выбросы рентгеновского излучения в диапазонах, которые мог обнаружить спутник. Если бы договор о запрете ядерных испытаний между Соединенными Штатами и Советским Союзом вступил в силу, SOLRAD/GRAB 1 или его преемники могли бы тогда обнаружить несанкционированные испытания Советов. Однако в данных SOLRAD/GRAB 1 не было окончательно обнаружено никаких всплесков, соответствующих известным советским атомным испытаниям. Спутники Vela-Hotel были позже специально построены для этой задачи после ратификации Договора о частичном запрете ядерных испытаний в 1963 году. ^[24]

Результаты GRAB

SOLRAD/GRAB 1 был первым в мире оперативным спутником наблюдения. Из-за опасений, что Советы раскроют шпионскую миссию спутника, и помня о проблемах, вызванных инцидентом с U-2, ^[25] президент Эйзенхауэр настоял на том, чтобы каждая передача GRAB была лично одобрена им, ^[14]^{: 32} и чтобы передачи не производились при последовательных проходах. ^[25] Таким образом, хотя оборудование наблюдения спутника функционировало в течение 92 дней с момента запуска до его отказа 22 сентября 1960 года, GRAB 1 вернул только 22 пакета данных, первый из которых был доставлен 5 июля 1960 года ^[21] на станцию в Вахиаве , Гавайи , далеко за пределами досягаемости советского обнаружения. ^[5]^{: 3} Даже эта первая ограниченная попытка наблюдения перегрузила возможности наземных групп по анализу и обработке данных ^[5]^{: 39} и дала ценную информацию, включая открытие того, что деятельность советской ПВО была более обширной, чем ожидалось. ^[21]

Наследие и статус

Серия SOLRAD/GRAB совершила еще четыре полета, завершившихся миссией SOLRAD 4B , запущенной 26 апреля 1962 года. Из пяти миссий SOLRAD/GRAB только SOLRAD/GRAB 1 и SOLRAD 3/GRAB 2 были успешными, остальные не смогли выйти на орбиту. В 1962 году все американские проекты воздушной разведки были объединены в Национальное разведывательное управление (NRO), которое решило продолжить и расширить миссию GRAB, начиная с июля 1962 года ^[2] с набором спутников следующего поколения под кодовым названием POPPY . ^[5] С началом POPPY эксперименты SOLRAD больше не проводились на электронных шпионских спутниках; вместо этого они теперь получили свои собственные спутники, запущенные вместе с миссиями POPPY, чтобы обеспечить некоторую меру прикрытия миссии. ^[13] Начиная с SOLRAD 8 , запущенного в ноябре 1965 года, последние пять спутников SOLRAD были научными спутниками, запущенными по отдельности, три из которых также получили номера программы NASA Explorer . Последний в этой последней серии спутников SOLRAD полетел в 1976 году. Всего в серии SOLRAD было тринадцать рабочих спутников. ^[8] Программа GRAB была рассекречена в 1998 году. ^[21]

По состоянию на 2023 год ^{[обновлять]}SOLRAD/GRAB 1 (COSPAR ID 1960-007B) ^[1] все еще находится на орбите. ^[26] Резервная копия миссии SOLRAD/GRAB 1 экспонируется в Смитсоновском национальном музее авиации и космонавтики . ^[27]

Ссылки

^ ab "СОЛРАД 1 1960-007B" . НАСА. 14 мая 2020 г. Проверено 15 января 2021 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ abcdef "Review and Redaction Guide" (PDF) . National Reconnaissance Office. 2008. Архивировано (PDF) из оригинала 23 апреля 2016 года . Получено 24 января 2019 года . В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ abc Бэмфорд, Джеймс (18 декабря 2007 г.). Свод тайн: Анатомия сверхсекретного Агентства национальной безопасности. Knopf Doubleday Publishing Group. ISBN 978-0-307-42505-8. Архивировано из оригинала 8 марта 2013 . Получено 14 апреля 2019 .
^ abcd Макдональд, Роберт А.; Морено, Шарон К. «GRAB и POPPY: ранние спутники американской радиотехнической разведки» (PDF) . Национальное разведывательное управление. Архивировано (PDF) из оригинала 12 февраля 2019 г. . Получено 11 февраля 2019 г. . В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ abcdefg "История спутниковой системы Poppy" (PDF) . Национальное разведывательное управление. 14 августа 2006 г. Архивировано (PDF) из оригинала 20 июля 2011 г. Получено 28 февраля 2010 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ Дэй, Дуэйн А.; Логсдон, Джон М.; Лателл, Брайан (1998). Глаз в небе: история спутников-шпионов Corona. Вашингтон и Лондон: Smithsonian Institution Press. стр. 176. ISBN 978-1-56098-830-4. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ "Космическая наука и исследование". Энциклопедия Кольера . Нью-Йорк: Crowell-Collier Publishing Company. 1964. стр. 356. OCLC 1032873498.
^ abcdef Американское астронавтическое общество (23 августа 2010 г.). Исследование космоса и человечество: историческая энциклопедия [2 тома]: Историческая энциклопедия. Санта-Барбара, Калифорния: ABC-CLIO. ISBN 978-1-85109-519-3. Архивировано из оригинала 23 января 2019 . Получено 13 января 2019 .
^ abc ""Бонусный" набор полезной нагрузки для транзитной орбиты 2A" . Aviation Week and Space Technology . McGraw Hill Publishing Company. 20 июня 1960 г. Архивировано из оригинала 9 января 2019 г. Получено 8 января 2019 г.
^ abcdefghijkl Значительные достижения в физике Солнца 1958–1964 гг . НАСА. 1966. OCLC 860060668. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ Комитет по потребностям ВМС в космосе для обеспечения будущих возможностей; Совет по военно-морским исследованиям, Отдел инженерных и физических наук; Национальный исследовательский совет национальных академий (2005). "Приложение A: Департамент истории ВМС в космосе". Потребности ВМС в космосе для обеспечения будущих возможностей . The National Academies Press. стр. 157. doi :10.17226/11299. ISBN 978-0-309-18120-4. Архивировано из оригинала 7 января 2019 . Получено 6 января 2019 . В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ ab Parry, Daniel (2 октября 2011 г.). "NRL Center for Space Technology Reaches Century Mark in Orbiting Spacecraft Launches". US Naval Research Laboratory. Архивировано из оригинала 7 января 2019 г. . Получено 12 января 2019 г. . В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ abc Макдауэлл, Джонатан. "Launch Log". Jonathan's Space Report. Архивировано из оригинала 1 декабря 2008 года . Получено 30 декабря 2018 года .
^ abcd "NRO Lifts Veil On First Sigint Mission" . Aviation Week and Space Technology . McGraw Hill Publishing Company. 22 июня 1998 г. Архивировано из оригинала 6 июля 2017 г. Получено 6 марта 2019 г.
^ "Vanguard 3". NASA . Получено 25 января 2019 . В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ "СОЛРАД 1 1960-007B" . НАСА. 14 мая 2020 г. Проверено 15 июня 2020 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ Констанс Грин и Милтон Ломаск (1970). Vanguard — История. NASA. ISBN 978-1-97353-209-5. SP-4202. Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. . Получено 20 марта 2019 г. . В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ "GRAB, Галактическое излучение и фон, первый в мире разведывательный спутник". US Naval Research Laboratory. Архивировано из оригинала 26 июля 2007 года . Получено 14 апреля 2019 года . В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ ab «Busy Day at the Cape! Four Shots Successful». Chicago Daily Tribune . Associated Press. 23 июня 1960 г. стр. 6. Архивировано из оригинала 27 февраля 2019 г. Получено 26 февраля 2019 г. – через Newspapers.com.
↑ Бенедикт, Ховард (22 июня 1960 г.). «Одна ракета выводит два спутника на орбиту». Alabama Journal . Монтгомери, Алабама. Associated Press. стр. 6. Архивировано из оригинала 8 апреля 2019 г. Получено 8 апреля 2019 г. – через Newspapers.com.
^ abcde LePage, Andrew (30 сентября 2014 г.). "Vintage Micro: The First ELINT Satellites". Drew Ex Machina. Архивировано из оригинала 12 января 2019 г. Получено 18 января 2019 г.
^ ab Kahler, SW; Kreplin, RW (1991). "Детекторы рентгеновского излучения NRL Solrad: сводка наблюдений и сравнение с детекторами SMS/GOES". Solar Physics . 133 (2): 378. Bibcode : 1991SoPh..133..371K. doi : 10.1007/BF00149895. S2CID 121406362.
^ "Transit, Two Small Satellites Work Against Malfunction" . Aviation Week and Space Technology . McGraw Hill Publishing Company. 10 июля 1961 г. Архивировано из оригинала 10 января 2019 г. Получено 8 января 2019 г.
^ Доктор Герберт Фридман (1987). Истоки исследований на больших высотах в ВМФ. Вашингтон, округ Колумбия: Национальные академии. стр. 32. OCLC 19708021. NAP:16277. Архивировано из оригинала 23 января 2019 года . Получено 13 января 2019 года .
^ ab "Шпионские миссии ВМС в космосе". Военно-морская исследовательская лаборатория США. Апрель 2008 г. Архивировано из оригинала 21 апреля 2019 г. Получено 21 апреля 2019 г. В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ "SOLRAD 1 (GREB)". N2YO.com. Архивировано из оригинала 6 января 2019 года . Получено 8 января 2019 года .
^ "Спутник, электронная разведка, галактическое излучение и фон, (GRAB 1)". Смитсоновский институт. Архивировано из оригинала 25 апреля 2019 года . Получено 25 апреля 2019 года . В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .