stringtranslate.com

Исследователь 1

Explorer 1 был первым спутником, запущенным Соединенными Штатами в 1958 году и являвшимся частью участия США в Международном геофизическом году (МГГ). Миссия последовала за первыми двумя спутниками, оба запущенными Советским Союзом в предыдущем году, Спутник 1 и Спутник 2. Это положило начало космической гонке во время Холодной войны 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 вершине первой ракеты-носителя Juno I с LC-26A в испытательном центре ракет на мысе Канаверал Атлантического ракетного полигона (AMR) во Флориде . Это был первый космический аппарат , 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.

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

Фон

Американская программа спутников Земли началась в 1954 году как совместное предложение армии США и ВМС США под названием Project Orbiter, чтобы вывести на орбиту научный спутник во время Международного геофизического года . Предложение с использованием военной ракеты Redstone было отклонено в 1955 году администрацией Эйзенхауэра в пользу проекта Vanguard ВМС , использующего ускоритель, рекламируемый как более гражданский по своей природе. [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 по баллистическим ракетам (ABMA) для размещения полезной нагрузки спутника; получившаяся ракета известна как Juno I. Конструкция Jupiter-C, использованная для запуска, уже была испытана в летных испытаниях на вход в атмосферу носового обтекателя баллистической ракеты средней дальности (IRBM) Jupiter и была модифицирована в Juno I. Тесно сотрудничая, ABMA и JPL завершили работу по модификации Jupiter-C и созданию Explorer 1 за 84 дня. Однако до завершения работы Советский Союз запустил второй спутник, Спутник 2 , 3 ноября 1957 года. ВМС США попытались вывести на орбиту первый американский спутник, но потерпели неудачу с запуском Vanguard TV-3 6 декабря 1957 года. [7]

Космический корабль

Спутник Explorer 1 состыкован с разгонным блоком LC-26.

Explorer 1 был спроектирован и построен JPL Калифорнийского технологического института под руководством доктора Уильяма Хейворда Пикеринга . Это был второй спутник, несущий полезную нагрузку миссии (Sputnik 2 был первым).

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 на переднем конце спутника и пустой уменьшенный корпус четвертой ступени ракеты вращались по орбите как единое целое, вращаясь вокруг своей длинной оси со скоростью 750 оборотов в минуту.

Данные с научных приборов передавались на землю двумя антеннами. 60- милливаттный передатчик питал дипольную антенну, состоящую из двух фиберглассовых щелевых антенн в корпусе спутника, работающих на частоте 108,03 МГц , а четыре гибких штыря, образующих турникетную антенну, питались от 10-милливаттного передатчика, работающего на частоте 108,00 МГц. [8] [9]

Из-за ограниченного пространства и требований к малому весу, аппаратура полезной нагрузки была спроектирована и построена с учетом простоты и высокой надежности, с использованием германиевых и кремниевых транзисторов в электронике. [10] Всего в Explorer 1 было использовано 20 транзисторов, плюс дополнительные в микрометеоритном усилителе армии. Электропитание обеспечивалось ртутными химическими батареями , которые составляли примерно 40% веса полезной нагрузки.

Внешняя оболочка секции прибора была выполнена из нержавеющей стали, подвергнутой пескоструйной обработке , с белыми полосами. Было протестировано несколько других цветовых схем, в результате чего появились резервные статьи, модели и фотографии, демонстрирующие различные конфигурации, включая чередующиеся белые и зеленые полосы и синие полосы, чередующиеся с медью. Окончательная цветовая схема была определена путем изучения интервалов тень-солнечный свет на основе времени срабатывания, траектории, орбиты и наклона.

Схема Explorer 1

Научная полезная нагрузка

Универсальная кинохроника о спутнике

Полезная нагрузка Explorer 1 состояла из прибора Iowa Cosmic Ray Instrument без ленточного регистратора данных , который не был модифицирован вовремя, чтобы попасть на космический корабль. Поэтому данные в реальном времени, полученные на Земле, были очень разреженными и озадачивающими, показывая нормальные скорости счета и отсутствие счетов вообще. Более поздняя миссия Explorer 3 , которая включала ленточный регистратор данных в полезной нагрузке, предоставила дополнительные данные для подтверждения более ранних данных Explorer 1.

Научное оборудование Explorer 1 было спроектировано и построено под руководством доктора Джеймса Ван Аллена из Университета Айовы. Оно включает в себя: [8]

Полет

Пульт управления запуском Explorer 1 на выставке в Космическом и ракетном центре Хантсвилла. Красная стрелка указывает на ручной переключатель ключа запуска.

После задержки, связанной с реактивным течением, 28 января 1958 года, в 03:47:56 по Гринвичу 1 февраля 1958 года [14] была запущена ракета Juno I, выведшая Explorer 1 на орбиту с перигеем 358 км (222 мили) и апогеем 2550 км (1580 миль) с периодом 114,80 минут и наклонением 33,24°. [1] [15] Станция слежения Goldstone не смогла сообщить через 90 минут, как планировалось, был ли запуск успешным, поскольку орбита оказалась больше ожидаемой. [14] Около 06:30 по Гринвичу, после подтверждения того, что Explorer 1 действительно находится на орбите, в Большом зале Национальной академии наук в Вашингтоне, округ Колумбия, состоялась пресс-конференция, чтобы объявить об этом миру. [16]

Нарисованный от руки сюжет миссии Explorer 1

Первоначально ожидаемый срок службы спутника до схода с орбиты составлял три года. [14] Ртутные батареи питали мощный передатчик в течение 31 дня, а маломощный — в течение 105 дней. Explorer 1 прекратил передачу данных 23 мая 1958 года, [17] когда его батареи сели, но оставался на орбите более 12 лет. [18] Он снова вошел в атмосферу над Тихим океаном 31 марта 1970 года после более чем 58 400 витков.

Результаты

Explorer 1 изменил ось вращения после запуска. Удлиненный корпус космического корабля был спроектирован так, чтобы вращаться вокруг своей длинной (с наименьшей инерцией) оси, но отказался это делать и вместо этого начал прецессировать из- за рассеивания энергии гибкими структурными элементами. Позже стало понятно, что на общих основаниях тело оказывается в состоянии спина, которое минимизирует кинетическую энергию вращения для фиксированного углового момента (это ось максимальной инерции). Это побудило первое дальнейшее развитие теории Эйлера динамики твердого тела после почти 200 лет — для рассмотрения этого вида рассеивания энергии, сохраняющего импульс. [19] [20]

Иногда приборы сообщали ожидаемое количество космических лучей (приблизительно 30 отсчетов в секунду), но в других случаях они показывали странное нулевое количество отсчетов в секунду. Университет Айовы (под руководством Джеймса Ван Аллена) заметил, что все сообщения о нулевом количестве отсчетов 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) показывали ожидаемый уровень космических лучей. Позже, после Explorer 3, был сделан вывод, что оригинальный 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 считалось одним из выдающихся открытий Международного геофизического года.

Акустический микрометеоритный детектор обнаружил 145 ударов космической пыли за 78 750 секунд. Это дает среднюю частоту ударов 8,0 −3 удара в секунду на квадратный метр или 29 ударов в час на квадратный метр за двенадцатидневный период. [21]

Наследие

Explorer 1 был первым из долговременной программы Explorer. Четыре последующих спутника серии Explorer были запущены ракетой-носителем Juno I в 1958 году, из них Explorer 3 и 4 были успешными, в то время как Explorer 2 и 5 не смогли достичь орбиты. Последний полет ускорителя Juno I, спутника Beacon-1 , также потерпел неудачу. [22] Ракета-носитель Juno I была заменена ракетой -носителем Juno II в 1959 году.

Продолжение первой миссии, Explorer-1 Prime Unit 2 , было успешно запущено на борту ракеты-носителя Delta II в конце октября 2011 года. Prime был построен с использованием современных технологий строительства спутников. Орбитальный спутник был резервным, поскольку первоначальный Explorer-1 Prime , запущенный 4 марта 2011 года, не достиг орбиты из-за отказа ракеты-носителя. [23]

Идентичная копия Explorer 1 выставлена ​​в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института , в галерее «Вехи полетов» в Вашингтоне, округ Колумбия. LC-26A был деактивирован в 1963 году и в 1964 году был определен для использования в качестве музея, Музея космонавтики и ракет ВВС . [24] Здесь также выставлен полномасштабный Explorer 1, но это макет. [25]

Галерея

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "Траектория: Explorer-1 1958-001A". NASA. 14 мая 2020 г. Получено 12 февраля 2021 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  2. ↑ Пол Диксон, Спутник: начало космической гонки , Торонто: MacFarlane Walter & Ross, 2001, стр. 190.
  3. ^ Йост, Чарльз У. (6 сентября 1963 г.). Регистрационные данные для космических запусков США (PDF) . Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства . Получено 30 июля 2024 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». Time . 21 октября 1957 г. Архивировано из оригинала 15 мая 2008 г. Получено 30 июля 2024 г.
  6. ^ "Спутник и рассвет космической эры". История НАСА . НАСА. 2 февраля 2005 г. Получено 30 июля 2024 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  7. ^ Маклафлин Грин, Констанс; Ломаск, Милтон (1970). "Глава 11: от Спутника I до TV-3". Vanguard, История . NASA. Архивировано из оригинала 7 октября 2018 года . Получено 7 октября 2018 года . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  8. ^ ab "Explorer-I и Jupiter-C". NASA . Получено 30 июля 2024 г. . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  9. ^ Уильямс, У. Э. Мл. (апрель 1960 г.). «Космические телеметрические системы». Труды Института радиоинженеров . 48 (4): 685–690. doi :10.1109/JRPROC.1960.287448. S2CID  51646193. Получено 30 июля 2024 г.
  10. ^ "Первые транзисторы в космосе – личные размышления разработчика комплекта инструментов для космических лучей для спутника Explorer I". Интервью с доктором Джорджем Людвигом в Музее транзисторов . Музей транзисторов . Получено 25 февраля 2008 г.
  11. ^ "Детектор космических лучей". NASA. 14 мая 2020 г. Получено 12 февраля 2021 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  12. ^ ab "Детектор микрометеоритов". NASA. 28 октября 2022 г. Получено 30 июля 2024 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  13. ^ ab Manring, Edward R. (январь 1959). "Измерения микрометеоритов с альфа- и гамма-спутников 1958 года". Planetary and Space Science . 1 (1): 27–31. Bibcode : 1959P&SS....1...27M. doi : 10.1016/0032-0633(59)90019-4.
  14. ^ abc Ley, Willy (октябрь 1968). «Орбита Explorer 1». Galaxy Science Fiction . стр. 93–102 . Получено 30 июля 2024 г.
  15. ^ "Solar System Exploration Explorer 1". NASA. Архивировано из оригинала 8 января 2008 года . Получено 6 февраля 2008 года . Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  16. ^ Макдональд, Ногл (2008). «Открытие радиационных поясов Земли: воспоминания об Explorer 1 и 3». История НАСА . 89 (39). НАСА: 361–363. Bibcode : 2008EOSTr..89..361M. doi : 10.1029/2008EO390001. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  17. ^ Задунайский, Педро Э. ( октябрь 1960 г.). «Орбита спутника 456 Альфа (Explorer 1) во время первых 10500 оборотов». Специальный отчет SAO . 50. Bibcode : 1960SAOSR..50.....Z.
  18. ^ Лей, Вилли (октябрь 1968 г.). "Орбита Explorer-1". Для вашего сведения. Galaxy Science Fiction . Том 27, № 3. стр. 93-102. Первоначальная оценка срока службы Explorer-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 сопровождаемая тщательными объяснениями неизвестных нам факторов.
  19. ^ Эфроимский, Майкл (август 2001 г.). «Релаксация колеблющихся астероидов и комет – теоретические проблемы, перспективы экспериментального наблюдения». Planetary and Space Science . 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. 
  20. ^ Эфроимский, Майкл (март 2002 г.). «Эйлер, Якоби и миссии к кометам и астероидам». Advances in Space Research . 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. 
  21. ^ Дубин, Морис (январь 1960 г.). "Измерения микрометеоритов МГГ" (PDF) . Космические исследования – Труды Первого международного симпозиума по космической науке . 1 (1): 1042–1058. Bibcode :1960spre.conf.1042D . Получено 9 февраля 2023 г. .
  22. ^ J. Boehm, HJ Fichtner и Otto A. Hoberg, EXPLORER SATELLITES LAUNCHED BY JUNO 1 AND JUNO 2 VEHICLES, NASA. Общественное достояниеВ этой статье используется текст из этого источника, который находится в открытом доступе .
  23. ^ Эвелин Босвелл (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 г. Получено 5 октября 2013 г.
  24. ↑ Блокпост пускового комплекса 26. Архивировано 25 апреля 2016 г. на Wayback Machine. Общественное достояние В статье использован текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  25. ↑ Explorer I Архивировано 26 мая 2016 г. на Wayback Machine. Общественное достояние В статье использован текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  26. ^ Nemiroff, R.; Bonnell, J., ред. (31 января 2008 г.). «Первый исследователь». Астрономическая картинка дня . NASA . Получено 3 февраля 2008 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  27. ^ "NASA / JPL - Ground Antenna". NASA . Получено 30 марта 2012 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .

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

На Викискладе есть медиафайлы по теме Explorer 1 .