Explorer 1

Explorer 1 — первый американский искусственный спутник Земли, запущенный 31 января 1958 года в рамках программы «Explorer» (программа исследования космоса США). Спутник был создан Лабораторией реактивного движения (JPL) Калифорнийского технологического института по заказу Армии США. Запуск стал ответом на запуск советского «Спутника-1» и ознаменовал вступление США в космическую гонку. Основной научной задачей миссии было изучение космических лучей и радиационной обстановки на околоземной орбите.

История создания

Предпосылки

После запуска СССР первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года в США возникла острая необходимость в демонстрации собственных космических возможностей. Первая попытка запуска американского спутника «Авангард-1» (Vanguard 1) компанией Naval Research Laboratory 6 декабря 1957 года завершилась аварией ракеты-носителя на старте. В этих условиях Армия США получила разрешение на использование своей ракеты «Редстоун» (Redstone) для срочного запуска спутника.

Разработка

Разработка спутника велась в Лаборатории реактивного движения под руководством Вернера фон Брауна (немецкий и американский инженер-ракетостроитель, бывший член НСДАП, вывезенный в США после Второй мировой войны). Спутник был создан на основе конструкции зонда для исследования верхних слоёв атмосферы, ранее разработанного для ракетных испытаний. Корпус представлял собой цилиндр с коническими оконечностями, покрытый краской с чередующимися белыми и тёмными полосами для пассивной терморегуляции.

Запуск

Запуск состоялся 31 января 1958 года в 22:48 по восточному времени (1 февраля 1958 года в 03:48 UTC) с мыса Канаверал, штат Флорида, с помощью ракеты-носителя «Юпитер-С» (Jupiter-C), модифицированной версии «Редстоуна». Ракета вывела спутник на орбиту с апогеем около 2 550 км и перигеем около 350 км. Период обращения составлял примерно 114 минут.

Конструкция и характеристики

Физические параметры

• Масса: 14,0 кг (включая 8,3 кг научной аппаратуры).
• Размеры: длина 203 см, диаметр 15,2 см.
• Форма: цилиндрическая с коническими носовым и хвостовым обтекателями.
• Материал корпуса: алюминиевый сплав.

Бортовое оборудование

Спутник нёс следующие приборы:

• Счётчик Гейгера-Мюллера (модель 213) — для регистрации космических лучей и частиц высоких энергий.
• Датчик температуры — для измерения внутренней температуры спутника.
• Датчик эрозии — для оценки воздействия микрометеоритов на корпус (состоял из двух термопар, одна из которых была открыта для ударов частиц).
• Передатчик — работал на частоте 108,03 МГц (мощность 10 мВт) и 108,00 МГц (мощность 60 мВт). Использовался для передачи телеметрии и научных данных.

Энергоснабжение

Электропитание обеспечивалось ртутно-цинковыми батареями, которые обеспечивали работу передатчика в течение примерно 31 дня. Спутник не имел солнечных батарей.

Научные результаты

Открытие радиационных поясов

Главным научным открытием миссии стало обнаружение зон повышенной радиации вокруг Земли. Счётчик Гейгера на борту «Explorer 1» на высотах более 1 500 км зафиксировал резкое снижение числа счётов — до нуля. Первоначально это было интерпретировано как неисправность прибора, но дальнейший анализ данных, проведённый Джеймсом Ван Алленом (американский физик, руководитель эксперимента), показал, что счётчик насыщался из-за чрезвычайно высокой интенсивности радиации. Это привело к открытию радиационных поясов Ван Аллена — областей заряженных частиц, удерживаемых магнитным полем Земли. Данные с «Explorer 1» и последующих спутников серии («Explorer 3», «Explorer 4») позволили составить первую карту этих поясов.

Другие измерения

• Температура: внутренняя температура спутника колебалась от 0 до 40 °C, что подтвердило эффективность пассивной терморегуляции.
• Микрометеориты: датчик эрозии не зафиксировал значительных повреждений от микрометеоритов, что позволило оценить плотность мелких частиц в околоземном пространстве.

Завершение миссии

Передатчик спутника прекратил работу 23 мая 1958 года из-за разряда батарей. Спутник оставался на орбите до 31 марта 1970 года, когда сошёл с неё и сгорел в плотных слоях атмосферы над Тихим океаном. Общее время активной работы составило 111 дней (около 1 500 оборотов вокруг Земли).

Значение и наследие

Научное значение

«Explorer 1» стал первым американским спутником и заложил основы для систематического изучения космического пространства. Открытие радиационных поясов изменило представления о физике магнитосферы Земли и стало важным шагом в понимании космической погоды и её влияния на спутниковые системы.

Политическое значение

Успешный запуск «Explorer 1» позволил США восстановить престиж после неудач с «Авангардом» и продемонстрировал способность американской науки и техники конкурировать с СССР в космосе. Миссия способствовала созданию Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) в 1958 году.

Техническое наследие

Конструкция и методы управления, отработанные на «Explorer 1», были использованы в последующих космических программах США. Спутник стал прототипом для серии из более чем 90 аппаратов программы «Explorer», запускавшихся до 1975 года.

Интересные факты

• Название «Explorer» (англ. «исследователь») было выбрано для подчёркивания научной, а не военной направленности программы.
• Спутник был запущен с помощью ракеты, первоначально разработанной для баллистических ракет средней дальности.
• Данные с «Explorer 1» были обработаны вручную на перфокартах, так как компьютеры того времени были маломощными.
• Модель спутника в натуральную величину выставлена в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне.

Источники

• B. W. K. (1960). Explorer 1: The First American Satellite. NASA Technical Reports Server.
• J. Van Allen, L. A. Frank, et al. (1958). Radiation Observations with Satellite 1958 Alpha. Journal of Geophysical Research.
• D. R. Williams (2005). Explorer 1: The First U.S. Satellite. NASA Goddard Space Flight Center.
• R. D. Launius (2002). The History of the U.S. Space Program. Smithsonian Institution Press.