Vanguard 1 (обозначение Гарварда: 1958-Beta 2 , [3] COSPAR ID : 1958-002B [1] ) — американский спутник , который был четвёртым искусственным спутником Земли , успешно запущенным после Спутника 1 , Спутника 2 и Explorer 1. Он был запущен 17 марта 1958 года. Vanguard 1 был первым спутником, работающим на солнечной энергии . [4] Хотя связь со спутником была потеряна в 1964 году, он остаётся старейшим искусственным объектом, всё ещё находящимся на орбите, вместе с верхней ступенью его ракеты-носителя. [1]
Vanguard 1 был разработан для проверки возможностей запуска трехступенчатой ракеты-носителя в рамках проекта Vanguard , а также влияния космической среды на спутник и его системы на околоземной орбите. Он также использовался для получения геодезических измерений посредством анализа орбиты. [5] Vanguard 1, будучи небольшим и достаточно легким, чтобы переносить его одной рукой, был описан советским премьером Никитой Хрущевым как « спутник -грейпфрут ». [6]
Космический аппарат представляет собой алюминиевую сферу весом 1,46 кг (3,2 фунта) диаметром шесть дюймов (150 мм) с антеннами, охватывающими три фута (0,91 м). Он содержит передатчик мощностью 10 мВт , 108 МГц, работающий от ртутной батареи , и передатчик мощностью 5 мВт, 108,03 МГц, который питался от шести солнечных элементов, установленных на корпусе спутника. [7] Шесть антенн длиной 30 см (12 дюймов) , пружинные антенны из алюминиевого сплава диаметром 0,8 см (0,31 дюйма) выступают из сферы. Передатчики использовались в основном для инженерных и отслеживающих данных, но также использовались для определения общего содержания электронов между спутником и наземными станциями. [1]
Резервная версия Vanguard 1 экспонируется в Смитсоновском национальном музее авиации и космонавтики , Центре Стивена Ф. Удвара-Хейзи в Шантильи, штат Вирджиния . [8]
17 марта 1958 года трехступенчатая ракета-носитель вывела Vanguard на эллиптическую орбиту размером 654 км × 3969 км (406 миль × 2466 миль), длительностью 134,27 минуты, наклоненную под углом 34,25°. Первоначальные оценки предполагали, что орбита продлится 2000 лет, но было обнаружено, что давление солнечного излучения и атмосферное сопротивление во время высоких уровней солнечной активности вызывают значительные возмущения высоты перигея спутника, что приводит к значительному сокращению его ожидаемого срока службы до примерно 240 лет. [1] Vanguard 1 передавал свои сигналы в течение более шести лет, вращаясь вокруг Земли. [9]
Телеметрический передатчик мощностью 10 мВт с питанием от ртутной батареи на частоте 108 МГц, используемый для научных спутников Международного геофизического года (МГГ), и передатчик Minitrack мощностью 5 мВт, 108,03 МГц, работающий от шести солнечных элементов , использовались как часть системы радиофазового сравнения углового слежения. Система передавала сигналы через шесть подпружиненных антенн из алюминиевого сплава спутника. Отслеживание спутников осуществлялось с помощью этих передатчиков и наземных станций Minitrack, расположенных по всему миру. [10]
Эти радиосигналы использовались для определения общего содержания электронов между спутником и выбранными наземными приемными станциями. Передатчик на батарейном питании обеспечивал внутреннюю температуру пакета в течение примерно 16 дней и отправлял сигналы слежения в течение 20 дней. Передатчик на солнечной батарее проработал более шести лет. Сигналы постепенно ослабевали и в последний раз были получены на станции Minitrack в Кито , Эквадор , в мае 1964 года. С тех пор космический корабль отслеживался оптически с Земли, через телескоп . [10]
Из-за своей симметричной формы Vanguard 1 использовался экспериментаторами для определения плотности верхних слоев атмосферы в зависимости от высоты , широты , сезона и солнечной активности . Поскольку спутник непрерывно вращался по орбите, он немного отклонялся от своих прогнозируемых положений, накапливая все большее и большее смещение из-за сопротивления остаточной атмосферы. Измеряя скорость и время орбитальных смещений, вместе со свойствами сопротивления тела, можно было бы рассчитать соответствующие параметры атмосферы. Было установлено, что атмосферное давление, а следовательно, сопротивление и орбитальный спад были выше, чем предполагалось, поскольку верхняя атмосфера Земли постепенно сужается в космос. [11]
Этот эксперимент был тщательно спланирован до запуска. Первоначальные предложения Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) по проекту включали конические корпуса спутников; это исключало необходимость в отдельных обтекателях и механизмах выброса, а также связанных с ними весовых и отказовых режимах . Радиослежение должно было собирать данные и устанавливать положение. В начале программы было добавлено оптическое слежение (с сетью камер Бейкера-Нанна и людьми-корректировщиками ). Группа ученых предложила изменить конструкцию на сферы, диаметром не менее 50,8 см (20,0 дюймов) и, как надеялись, 76,2 см (30,0 дюймов).
Сфера будет иметь постоянное оптическое отражение и постоянный коэффициент сопротивления , основанные только на размере, в то время как конус будет иметь свойства, которые меняются в зависимости от его ориентации. Джеймс Ван Аллен из Университета Айовы предложил цилиндрический спутник, основанный на его работе с рокунами , который стал Explorer 1 , первым американским спутником. Военно-морская исследовательская лаборатория наконец приняла сферу диаметром 16,5 см (6,5 дюйма) в качестве «испытательного транспортного средства», с диаметром 50,8 см (20,0 дюйма), установленным для последующих спутников. Экономия веса, за счет уменьшенного размера, а также уменьшенного количества приборов в ранних спутниках, была признана приемлемой.
Поскольку Vanguard 1, Vanguard 2 и Vanguard 3 все еще находятся на орбите, а их характеристики сопротивления практически не изменились, они формируют базовый набор данных об атмосфере Земли , которому уже более 60 лет и который продолжает расти.
После завершения своей научной миссии в 1964 году Vanguard 1 стал заброшенным объектом — как и верхняя ступень ракеты-носителя после того, как она завершила маневр delta-v , чтобы вывести Vanguard 1 на орбиту в 1958 году. Оба объекта остаются на орбите. Vanguard 1, как предполагалось, будет оставаться в воздухе до 2000 лет, но давление солнечной радиации и возмущения атмосферного сопротивления в периоды высокой солнечной активности повлияли на его перигей, сократив его срок службы, и теперь ожидается, что он сгорит в атмосфере примерно через 240 лет, где-то в конце 22-го века. Поскольку космические путешествия становятся обычным делом, и особенно когда приближается дата его возвращения, некоторые предполагают, что спутник может быть извлечен как ценный артефакт раннего исследования космоса. [12]
Спутник Vanguard 1 и его верхняя ступень запуска удерживают рекорд по длительности нахождения в космосе среди всех созданных человеком объектов [13] [14] и, таким образом, пролетели над поверхностью Земли дальше, чем любой другой созданный человеком объект. [15]
Небольшая группа бывших сотрудников NRL и NASA общалась друг с другом, и ряду правительственных учреждений было предложено отметить это событие. Военно-морская исследовательская лаборатория отметила это событие однодневным совещанием в NRL 17 марта 2008 года. [16] Совещание завершилось моделированием траектории спутника, когда он входил в орбитальную область, видимую из Вашингтона, округ Колумбия (где он виден с поверхности Земли). Национальная академия наук запланировала семинары в ознаменование 50-й годовщины Международного геофизического года . [17]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .