stringtranslate.com

Эксплорер 1

«Эксплорер-1» был первым спутником , запущенным Соединенными Штатами в 1958 году, и был частью участия США в Международном геофизическом году (МГГ). Миссия последовала за первыми двумя спутниками в прошлом году; Советский Союз « Спутник -1» и «Спутник-2» , положив начало космической гонке «холодной войны» между двумя странами.

«Эксплорер-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 « Юнона » с LC-26A в Ракетном испытательном центре Атлантического ракетного полигона на мысе Канаверал. (AMR) во Флориде . Это был первый космический корабль, обнаруживший радиационный пояс Ван Аллена , [2] возвращавший данные до тех пор, пока его батареи не разрядились почти через четыре месяца. Он оставался на орбите до 1970 года.

Эксплорер 1 получил спутниковый каталожный номер 00004 и гарвардское обозначение 1958 Alpha 1, [3] предшественник современного международного обозначения .

Фон

Программа спутников Земли США началась в 1954 году как совместное предложение армии США и ВМС США под названием «Проект Орбитер » по выводу научного спутника на орбиту во время Международного геофизического года . 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 своей природе. [4] [5] После запуска советского спутника «Спутник-1» 4 октября 1957 года первоначальная программа «Проект Орбитальный аппарат» была возрождена как программа «Исследователь», призванная догнать Советский Союз. [6]

«Эксплорер-1» был спроектирован и построен Лабораторией реактивного движения (JPL), а ракета «Юпитер-С» была модифицирована Армейским агентством по баллистическим ракетам (ABMA) для размещения полезной нагрузки спутника ; получившаяся в результате ракета, известная как Юнона I. Конструкция «Юпитер-С», использованная для запуска, уже прошла летные испытания при входе в носовой обтекатель баллистической ракеты средней дальности « Юпитер» (IRBM) и была модифицирована в «Юнону I». Работая в тесном сотрудничестве, ABMA и JPL завершили работу по модификация «Юпитер-С» и постройка «Эксплорера-1» за 84 дня. Однако до того, как работы были завершены, Советский Союз запустил второй спутник, «Спутник-2» , 3 ноября 1957 года. Попытка ВМС США вывести на орбиту первый спутник США потерпела неудачу с запуском « Авангард ТВ-3» 6 декабря. 1957. [7]

Космический корабль

Спутник «Эксплорер-1» соединен со своим ускорителем на LC-26.

Эксплорер-1 был спроектирован и построен Лабораторией реактивных двигателей Калифорнийского технологического института под руководством доктора Уильяма Х. Пикеринга . Это был второй спутник с полезной нагрузкой миссии (первым был «Спутник-2»).

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

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

Из-за ограниченного пространства и требований к малому весу приборы полезной нагрузки были спроектированы и изготовлены с учетом простоты и высокой надежности, с использованием в электронике германиевых и кремниевых транзисторов . [10] Всего в «Эксплорере-1» было использовано 20 транзисторов, а также дополнительные транзисторы в армейском микрометеоритном усилителе. Электроэнергия обеспечивалась ртутными химическими батареями , которые составляли примерно 40% веса полезной нагрузки.

Внешняя обшивка приборной части выполнена из нержавеющей стали с пескоструйной обработкой и белыми полосами. Было протестировано несколько других цветовых схем, в результате чего были созданы резервные статьи, модели и фотографии, показывающие различные конфигурации, включая чередующиеся белые и зеленые полосы и синие полосы, чередующиеся с медными. Окончательная цветовая схема была определена путем изучения интервалов тени и солнечного света на основе времени стрельбы, траектории , орбиты и наклонения .

Схема Эксплорера 1

Научная полезная нагрузка

Универсальная кинохроника о спутнике

Полезная нагрузка «Эксплорера-1» состояла из прибора космических лучей Айовы без магнитофона, который не был вовремя модифицирован для доставки на космический корабль. Таким образом, данные в режиме реального времени, полученные на местах, были очень скудными и загадочными, демонстрируя нормальную скорость подсчета и отсутствие подсчета вообще. Более поздняя миссия Explorer 3, в состав полезной нагрузки которой входил магнитофон, предоставила дополнительные данные для подтверждения более ранних данных Explorer 1.

Научное оборудование «Эксплорера-1» было спроектировано и построено под руководством доктора Джеймса Ван Аллена из Университета Айовы и содержит: [8]

Полет

Пульт управления запуском Explorer 1 выставлен в Музее космонавтики Хантсвилля
Пульт управления запуском Explorer 1 на выставке в Космическом и ракетном центре Хантсвилля. Красная стрелка указывает на переключатель запуска, повернутый вручную.

После задержки, связанной с реактивным течением , 28 января 1958 г., в 03:47:56 по Гринвичу 1 февраля 1958 г. [14] была запущена ракета «Юнона I», выведшая «Эксплорер-1» на орбиту с перигеем 358 км (222 мили) и апогей 2550 км (1580 миль), период 114,80 минут и наклон 33,24 °. [1] [15] Станция слежения Голдстоун не смогла сообщить через 90 минут, как планировалось, об успешном запуске, поскольку орбита оказалась больше, чем ожидалось. [14] Примерно в 06:30 по Гринвичу, после подтверждения того, что «Эксплорер-1» действительно находился 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]

Нарисованный вручную сюжет миссии Explorer 1.
Нарисованный вручную сюжет миссии Explorer 1.

Первоначальный ожидаемый срок службы спутника до распада на орбите составлял три года. [14] Ртутные батареи питали передатчик большой мощности в течение 31 дня, а передатчик малой мощности — 105 дней. Эксплорер-1 прекратил передачу данных 23 мая 1958 года [17] , когда его батареи разрядились, но оставался на орбите более 12 лет. [18] Он снова вошел в атмосферу над Тихим океаном 31 марта 1970 года, совершив более 58 400 витков.

Полученные результаты

Эксплорер 1 изменил ось вращения после запуска. Удлиненный корпус космического корабля был спроектирован так, чтобы вращаться вокруг своей длинной (наименьшей инерции ) оси, но отказался это делать и вместо этого начал прецессию из-за рассеяния энергии на гибких элементах конструкции. Позже стало понятно, что в общих чертах тело оказывается в состоянии спина, которое минимизирует кинетическую энергию вращения при фиксированном угловом моменте (это ось максимальной инерции). Это побудило к первому после почти 200 лет дальнейшему развитию эйлеровой теории динамики твердого тела – для решения проблемы такого рода диссипации энергии, сохраняющей импульс. [19] [20]

Иногда приборы сообщали об ожидаемом количестве космических лучей (приблизительно 30 импульсов в секунду), но в других случаях они показывали своеобразное нулевое количество импульсов в секунду. Университет Айовы (под руководством Джеймса Ван Аллена ) заметил, что все сообщения о нулевых отсчетах в секунду были получены с высоты более 2000 км (1200 миль) над Южной Америкой , тогда как пролеты на высоте 500 км (310 миль) показывали ожидаемый результат. уровень космических лучей. Позже, после «Эксплорера-3» , был сделан вывод, что первоначальный счетчик Гейгера был подавлен («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 . Это открытие было признано одним из выдающихся открытий Международного геофизического года .

Акустический детектор микрометеоритов зафиксировал 145 ударов космической пыли за 78 750 секунд. Это соответствует средней частоте ударов 8,0–3 ударов в секунду на квадратный метр или 29 ударов в час на квадратный метр в течение двенадцатидневного периода. [21]

Наследие

Explorer 1 был первым из давно действующей программы Explorers . Четыре последующих спутника серии Explorer были запущены ракетой -носителем Juno I в 1958 году, из них Explorer 3 и 4 были успешными, а Explorer 2 и 5 не смогли достичь орбиты. Последний полет ракеты-носителя Juno I, спутника Beacon-1 , также потерпел неудачу. [22] В 1959 году ракета-носитель «Юнона I» была заменена ракетой-носителем « Юнона II» .

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, поскольку первоначальный «Эксплорер-1 ПРАЙМ», запущенный 4 марта 2011 года, не достиг орбиты из-за отказа ракеты-носителя. [23]

Идентично сконструированная резервная копия «Эксплорера-1» выставлена ​​в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института , в галерее «Вехи полета» в Вашингтоне, округ Колумбия. LC-26 был деактивирован в 1963 году и был предназначен для использования в качестве музея в 1964 году. Музей космонавтики и ракетно-космической техники ВВС . [24] Здесь также представлен полномасштабный «Эксплорер-1», но это макет. [25]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «Траектория: Эксплорер-1 1958-001А» . НАСА. 14 мая 2020 г. Проверено 12 февраля 2021 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  2. ^ Пол Диксон, Спутник: Запуск космической гонки , Торонто: Макфарлейн Уолтер и Росс, 2001, стр. 190
  3. ^ Йост, Чарльз В. (1963). Регистрационные данные для космических запусков США (PDF) . Управление ООН по вопросам космического пространства . Проверено 19 февраля 2009 г.
  4. ^ Мэтт Билле и Эрика Лишок, Первая космическая гонка: запуск первых в мире спутников, Texas A&M University Press, 2004, Глава 5
  5. ^ «Проект Авангард - Почему он не оправдал своего названия» . Время . 21 октября 1957 года. Архивировано из оригинала 15 мая 2008 года . Проверено 12 февраля 2008 г.
  6. ^ «Спутник и начало космической эры». История НАСА . НАСА . Проверено 13 февраля 2008 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  7. ^ Маклафлин Грин, Констанс; Ломаск, Милтон (1970). «Глава 11: от Спутника I до ТВ-3». Авангард, История . НАСА. Архивировано из оригинала 7 октября 2018 года . Проверено 13 февраля 2008 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  8. ^ ab «Эксплорер-I и Юпитер-С». НАСА . Проверено 9 февраля 2008 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  9. ^ Уильямс, МЫ младший (апрель 1960 г.). «Космические телеметрические системы». Труды Института радиоинженеров . 48 (4): 685–690. дои : 10.1109/JRPROC.1960.287448. S2CID  51646193.
  10. ^ «Первые транзисторы в космосе - личные размышления разработчика пакета приборов для космических лучей для спутника Explorer I» . Интервью в Музее транзисторов с доктором Джорджем Людвигом . Транзисторный музей . Проверено 25 февраля 2008 г.
  11. ^ "Детектор космических лучей". НАСА. 14 мая 2020 г. Проверено 12 февраля 2021 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  12. ^ ab «Детектор микрометеоритов». НАСА. 14 мая 2020 г. Проверено 12 февраля 2021 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  13. ^ аб Мэнринг, Эдвард Р. (январь 1959 г.). «Измерения микрометеоритов со спутников Альфа и Гамма 1958 года». Планетарная и космическая наука . 1 (1): 27–31. Бибкод : 1959P&SS....1...27M. дои : 10.1016/0032-0633(59)90019-4.
  14. ^ abc Лей, Вилли (октябрь 1968 г.). «Орбита Эксплорера 1». Галактическая научная фантастика . стр. 93–102.
  15. ^ "Исследователь Солнечной системы 1" . НАСА. Архивировано из оригинала 8 января 2008 года . Проверено 6 февраля 2008 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  16. ^ Макдональд, Ногл (2008). «Открытие радиационных поясов Земли: воспоминания об Исследователе 1 и 3». История НАСА . НАСА. 89 (39): 361–363. Бибкод : 2008EOSTr..89..361M. дои : 10.1029/2008EO390001. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  17. ^ Задунайский, Педро Э. (октябрь 1960 г.). «Орбита спутника 456 Альфа (Эксплорер 1) во время первых 10500 оборотов». Специальный репортаж САО . 50 . Бибкод : 1960SAOSR..50.....Z.
  18. ^ Лей, Вилли (октябрь 1968 г.). «Орбита Эксплорера-1». Довожу до вашего сведения. Галактическая научная фантастика . Том. 27, нет. 3. С. 93–102. [T] Первоначальная оценка срока службы «Эксплорера-1», сделанная примерно через неделю после запуска, составляла три года. К настоящему времени он находится на орбите уже десять лет, и оценка его оставшегося срока службы снова составляет три года, но на этот раз с тщательными объяснениями факторов, которые нам неизвестны.
  19. ^ Эфроимский, Михаил (август 2001 г.). «Релаксация колеблющихся астероидов и комет – теоретические проблемы, перспективы экспериментального наблюдения». Планетарная и космическая наука . 49 (9): 937–955. arXiv : astro-ph/9911072 . Бибкод : 2001P&SS...49..937E. CiteSeerX 10.1.1.256.6140 . дои : 10.1016/S0032-0633(01)00051-4. S2CID  14114765. 
  20. ^ Эфроимский, Михаил (март 2002 г.). «Эйлер, Якоби и миссии к кометам и астероидам». Достижения в космических исследованиях . 29 (5): 725–734. arXiv : astro-ph/0112054 . Бибкод : 2002AdSpR..29..725E. CiteSeerX 10.1.1.192.380 . дои : 10.1016/S0273-1177(02)00017-0. S2CID  1110286. 
  21. ^ Дубин, Морис (январь 1960 г.). «Измерения микрометеоритов МГГ» (PDF) . Космические исследования – материалы Первого международного симпозиума по космической науке . 1 (1): 1042–1058. Бибкод : 1960spre.conf.1042D . Проверено 9 февраля 2023 г.
  22. ^ Дж. Бём, Х. Дж. Фихтнер и Отто А. Хоберг, СПУТНИКИ EXPLORER, ЗАПУСКАЕМЫЕ АППАРАТАМИ JUNO 1 И JUNO 2, НАСА. Всеобщее достояниеЭта статья включает текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
  23. ↑ Эвелин Босуэлл (23 октября 2011 г.). «Спутник-близнец МГУ будет запущен 28 октября на ракете НАСА» . Лаборатория космической науки и техники . Архивировано из оригинала 5 октября 2013 года . Проверено 1 октября 2013 г.
  24. ↑ Стартовый комплекс 26 Blockhouse. Архивировано 25 апреля 2016 г. в Wayback Machine Всеобщее достояние . В эту статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  25. ↑ Explorer I. Архивировано 26 мая 2016 г. в Wayback Machine. Всеобщее достояние В эту статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  26. ^ Немиров, Р.; Боннелл, Дж., ред. (31 января 2008 г.). «Первый исследователь». Астрономическая картина дня . НАСА . Проверено 3 февраля 2008 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
  27. ^ "НАСА / Лаборатория реактивного движения - Наземная антенна" . НАСА . Проверено 30 марта 2012 г. Всеобщее достояниеВ данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

Библиография

Уэст, Дуг (2017). Доктор Вернер фон Браун: Краткая биография . ISBN США 978-1-9779279-1-0.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Explorer 1 .