Все, більше так в деталі вдаватися не будемо. Особливої потреби ніби немає, літератури на просторах Інтернету багато. Від вікіпедії, до сайтів Хлиніна, Sven Grahn-а та Дона Мітчела. Але якщо є питання -- пишіть.
Надалі мова лише про успішні запуски, хіба що внизу повчальна табличка. Отож, поїхали:
4 жовтня 1957, Супутник-1
 |
| Копія супутника, U.S. National Air and Space Museum (c) NSSDC, NASA |
Діаметр 58 см, маса 83.6 кг, два передавач, потужністю 1 ват, що працювали на частотах приблизно 20 і 40 МГц, перемикаючись між частотами кожних 0.3 секунди. Якщо б тиск всередині впав нижче 0.35 атм, або температура піднялася вище 50 градусів, чи впала нижче 0, режим змінився б на 0.2 с одна частота, 0.4 -- інша. Цього за час роботи передавачів не відбулося.
Інформація про політ:
Старт -- 4 жовтня 1957, 19:28:34 за UTC
Передача радіосигналу тривала 22 дні, до 26 жовтня 1957.
Схід з орбіти -- 4 січня 1958, після 92 днів, 1440 витків, або 60 мільйонів кілометрів.
Орбітальні параметри:
Період -- 96.7 хвилин.
Швидкість -- приблизно 8 км/с або 29 000 км/год
Ексцентриситет -- 0.05201.
Перигей -- 228 км.
Апогей -- 947 км.
Схилення орбіти -- 65.1°.
Наукові результати -- вивчення верхніх шарів іоносфери, оцінка густини атмосфери на висотах, де рухався супутник, оцінка зверху на мікрометеоритну загрозу.
Величезний резонанс у всьому світі ;-)
3 листопада 1957, Супутник-2
 |
| Взято з сайта Don P. Mitchell |
За наказом Хрущова, на хвилі ейфорії, повторено запуск. Запущено першу живу істоту (бактерій не рахуватимемо). На жаль, лише в одну сторону -- тоді ще не існувало засобів повернення з орбіти. Першим космонавтом стала собака Лайка.
Через мізерний виділений час, супутник зроблено буквально на коліні. Більшість приладів для нього була розроблена для "Об'єкту Д".
Через мізерний виділений час, супутник зроблено буквально на коліні. Більшість приладів для нього була розроблена для "Об'єкту Д".
З тих же причин було вирішено не відділяти супутник від останньої ступені ракети, та скористатися її модулем телеметрії, "Трал Д". Собака знаходилася в модифікованій кабіні, розробленій для запусків живих істот на геофізичних ракетах. Пристосувати її було непросто: очікувалося, що вона зможе підтримувати життєдіяльність тварини протягом кількох днів, замість типових 1-2 годин.
Над кабіною із Лайкою зафіксовано "Простейший спутник - 2", який мало чим відрізнявся від Супутника-1 (див. хоча б фото), хіба що передавач на 20МГц пульсував частіше, а на 40МГц взагалі передавав тон, неперервний сигнал.
 |
| Лайка, в "кабіні", Credit: RKK Energia, взято тут. |
Справжня телеметрія передавалася модулем "Трал Д", на засекречених частотах 66 і 70МГц.
 |
| Взято з Вікіпедії. |
Прилади були наступні:
- Біометрична система кабіни. Вимірювалося пульс (імплантований датчик біля серця), тиск (п'єзоелектричний датчик навколо сонної артерії), механічний датчик дихання (тензометр наколо грудей), та контактно-реостатні датчики руху на тросиках, що фіксували собаку, даючи їй можливість лише стояти, сидіти та трохи рухатися вперед і назад.
- Ультрафіолетовий та рентгенівський фотометри. Складався з трьох фотопомножувачів, розташованих під кутом 120 градусів, та колеса з фільтрами, яке послідовно оберталося. Фільтри були наступні: мідь (0.14-0.3 нм), берилій (0.5-1.0 нм), алюміній (0.8-2.1 нм), полістирол (4.4-10.0 нм), фторид літію та фторид кальцію, для лінії Лаймана α водню (121.5 нм), кварц (більше 150 нм).
- Лічильника космічних променів -- лічильник Гейгера, КС-5. Так як енергетичний бюджет на цей прилад був всього 2Вт, реалізовано на напівпровідникових транзисторах. Працював від власних батарей.
Телеметрія послідовно передавалася з біометричних датчиків, ультрафіолетового та рентгенівського фотометра, лічильника космічних променів, та датчиків температури у 12-х місцях супутника. Кожну орбіту дані отримувалися лише 15 хвилин -- поки супутник знаходився над територією СРСР.
Інформація про політ:
Запуск 3 листопада 1957, о 02:30:00 UTC
Маса -- 508.3 кг.
Передавав дані протягом 6 діб.
Сходження з орбіти -- 14 квітня 1958, після 162 днів, 2570 витків. Ввійшов в атмосферу над Західною Індією.
Орбітальні параметри:
Період -- 103.7 хвилин.
Ексцентриситет -- 0.09892. Перигей -- 212 км.
Апогей -- 1660 км.
Схилення орбіти -- 65.33°.
Наукові результати:
 |
| (с) DmBelyj |
Під час старту Лайка відчула сильний стрес, частота дихання сильно зросла, в період максимального перевантаження (коли дихати найважче) досягаючи 4-кратного перевищення норми. Пульс теж зріс у 2.5 рази. Через 10 хв. після виходу на орбіту собака заспокоїлася: стала менше рухатися, рухи стали плавними, біометричні параметри повернулися до норми. На заспокоєння пішло втричі більше часу, ніж під час наземних симуляцій. (Деталі - тут.) Десь після 4-ї орбіти (5-7 година польоту) телеметрія біометричних даних відмовила, тому подальша доля Лайки невідома, однак зафіксоване зростання температури в кабіні, (через недостатність охолодження), та моделювання показали, що вона, швидше за все, загинула від перегріву десь після 3-4-ї орбіти. Традиційно, Радянський Союз не повідомив про це, продовжуючи рапортувати про задовільний стан давно мертвого пасажира аж до вичерпання батарей. Це породило цілу серію легенд... Зокрема, про те що планувалася евтаназія отрутою. Згідно даних Дона Мітчела, жодних подібних речей не було передбачено.
Першому космонавту, Лайці, встановлено пам'ятник в Російському інституті космічної медицини.
З фотометрами вийшло кумедно. Їх дані розчаровували дослідників -- більшу частину часу датчики були у стані насичення. Очевидно, через інтенсивне радіаційне випромінювання. Відмінність інтенсивності для різних фільтрів заледве фіксувалася. Жодного зв'язку із напрямком на Сонце не виявлено. Такі дивні результати було вирішено не публікувати. Лише потім стало зрозуміло що це був ефект радіаційних поясів. Пріоритет дістався американцям, групі Ван-Аллена, а пояси так іноді й називають, поясами Ван-Аллена.
Лічильнику частинок повезло більше, 7 листопада було зафіксовано різке зростання кількості частинок на широті 60°. Тепер відомо, що якраз на ній зовнішній радіаційний пояс, під час флуктуацій, найближче підходить до Землі. Хоча, зрозуміло, жодного шансу розібратися в цих даних у науковців тоді не було. Свою роль зіграло і те, що в період великого віддалення від Землі та занурення в радіаційні пояси, телеметрія не приймалася -- ця частина орбіти приходилася на південну півкулю, де в СРСР не було своїх приймальних станцій.
Завершуючи з другою штучною планеткою, хочу запропонувати радянський науково-популярний сюжет про "Супутник - 2". Знятий вже після запуску. Дуже детальна, в рамках секретності тогочасної, та гарно зроблена розповідь :).
01 лютого 1958, Explorer 1
Перша успішна спроба від американців. Чотири місяці після СРСР. Запущено ракетою "Juno", "Юнона". Кілька слів про неї, для порівняння див. параметри Р-7 (на вікі, чи в попередньому пості).
Параметри ракети не вражають, як бачимо. Тому супутник, Explorer-1, теж був крихітним, разом з останньою ступінню, з якою не розділявся в польоті, мав масу 13.97 кг. 4.82 кг -- апаратура. Довжина -- 2.03 м, діаметр 0.152 м. З іншого боку, запхати в нього вдалося доволі багато.
Супутник був стабілізований обертанням, для чого останні ступені розкручувалися електродвигуном (чи ще не на старті?), однак в результаті, неочікувано для конструкторів, перейшов у стан з мінімальною кінетичною енергією обертання, почавши обертатися навколо поперечної осі.
Передача даних здійснювалася двома передавачами. Перший -- потужністю 60 міліват, використовував дипольну антену, з двох пелюсток в корпусі супутника та працював на частоті 108.03 МГц. Другий, потужністю 10 міліват, використовував турнікетну антену з чотирьох прутів (див. фото), які вирівнювалися за рахунок обертання та працював на частоті 108.00 МГц.
Апаратура -- транзисторна, використано 20 транзисторів, плюс ще скількись там у підсилювачі детектору мікрометеоритів. Батареї -- ртутні, їх маса складала 40% від маси супутника. Для терморегуляції на корпусі намальовано білі та темно-зелені смуги. Їх співвідношення було розраховане з прогнозу періодів перебування в тіні Землі та під сонячними променями.
Наукова апаратура на борту:
Кілька слів про телеметрію, згідно "Spectrogram of signals from Explorer 1" by Sven Grahn, який у свою чергу посилається на статтю Ван-Аллена, (там же можна послухати запис сигналу з Експлорер-1 та багатьох інших супутників). Імпульси лічильника Гейгера масштабувалися у 32 рази та в ролі дво-рівневого сигналу керували осцилятором із середньою частотою 1300 Гц. Таким сигналом, із частотою, що стрибає, модулювали сигнал передавача. Аналогічно, температурні датчики використовували осцилятори із частотою 730Гц та 560Гц, лічильник мікрометеоритів -- 960Гц.
Орбітальні параметри:
Наукові результати:
Першим результатом, безперечно, була несподівана зміна вісі обертання, про яку вже згадувалося. Виявили її, аналізуючи модуляцію сигналу. Цей же ефект сильно ускладнив розшифровку отриманих даних. Причина -- прецесія та розсіювання енергії на гнучких елементах конструкції, що привели до переходу системи (супутника) у стан з найменшою обертальною кінетичною енергією.
Один чи два провідники детектор мікрометеоритів були обірвані під час запуску. Подальші виміри проводилися 60 днів (з 1 лютого 1958 по 1 квітня 1958), було зареєстровано ще один обрив (є певні підстави вважати, що жодного).
Акустичний детектор зареєстрував з 1 по 12 лютого 145 ударів, плюс 8 ударів під час запуску. Різке зростання кількості ударів під кінець цього періоду та відмову частини електроніки пов'язують із метеоритним дощем, у який втрапив супутник. (Відповідні датасети, на відміну від радянських, теоретично доступні, хоча і не оцифровані -- [1],[2],[3]). Варто нагадати, що прийом цих даних відбувався тільки в зоні видимості станцій прийому. Сумарний час реєстрації склав 78 750 секунд (21 години 52 хвилин). Частота зіткнень -- приблизно 29 ударів за годину на метр квадратний.
Детектор космічних частинок працював до 16 березня, поки не сіли батареї трубки лічильника. (Датасет, офлайн). Його дані були дещо дивними. Періодами він реєстрував кількість частинок, близьку до очікуваної, 30 на секунду, але періодами замовкав взагалі, не даючи жодного відліку. Науковці зауважили, що таке трапляється зазвичай, коли супутник знаходиться на висоті 2000 км, над Південною Америкою. З іншого боку, на висотах в 500 км результати відповідають очікуваним. Що ж відбувається, стало вимальовуватися лише після польоту Explorer-3. Супутник проходив через радіаційні пояси і детектор насичувався, так як кількість частинок на порядки перевищувала його максимальну швидкість рахунку. (Детальніше про відкриття радіаційних поясів, штучні радіаційні пояси від атомних вибухів, тощо, можна почитати тут).
Спостерігаючи за орбітою супутника, вивчався вплив на нього верхньої атмосфери. Побудовано залежність її густини від висоти (основні результати для висот 350-355 км), широти, довготи, періоду року та сонячної активності. (Датасет, оффлайн).
Цікавинка -- нещодавно, 11 березня 2011, запущено супутник, еквівалентний по начинці Explorer-1, але на сучасній елементній базі -- Explorer-1 [PRIME]. Лічильник Гейгера для нього подарував ще тоді живий Ван-Аллен.
Підсумовуючи, хоча потужність тогочасних ракетоносіїв США була значно меншою, відставання у супутникобудуванні було лише ілюзорним. Ну і та, через впущену першість, престиж постраждав :-)
Розповідь про перші американські супутники та їх фотографії див. також тут.
17 березня 1958, Vanguard 1 (Авангард-1)
Нарешті, після двох невдалих спроб (6 грудня 1957 і 5 лютого 1958), вдалося запустити й "Авангард".
Цікавинка: під час першої спроби ракетоносій вибухнув на 2-й секунді, ще толком не віддалившись від стартового стола. Супутник впав поруч, відносно неушкодженим -- передавачі продовжували функціювати, сигнал навіть хтось прийняв. Через непридатність до повторного запуску, опинився в музеї.
Ракетоносій теж називався "Авангард". Описувати його тут не буду, зауважу тільки що був три-ступеневим, важив всього 10 тон і являв собою дику суміш їжака з вужем, одного палива використовувала трьох різних видів, кожне із своїм окислювачем. Поспішали, комбінували готові елементи геофізичних ракет :-)
Конструкція: алюмінієва сфера, діаметром 16.5 см, та масою 1.47 кг, шість 30-сантиметрових антен у всі сторони. Начинка:
Інформація про політ:
Запуск 17 березня 1958 at 12:15:41
15 травня 1958, Супутник-3, перша справжня космічна лабораторія
Він же -- об'єкт Д, він же виріб 8A91 B1-1. Об'єкти з попередніми літерами -- ядерні боєголовки.
Супутник мав конічну форму, з діаметром основи 1.74 м, довжиною 3.57 м, та масою 1327 кг! (Див тогочасні американські супутники :) Маса наукової апаратури теж вражала -- 968 кг. Корпус, традиційно, з полірованого алюмінієвого сплаву, рама - з магнієвого. Знову ж таки, традиційно для ранніх радянських супутників, заповнений азотом.
Обладнання таке:
На загал -- 12 наукових приладів та купа різноманітного допоміжного обладнання. Фотографії більшості з них можна побачити на сайті Дона Мітчела, про телеметрію можна почитати у Sven Grahn, а детальний опис, з поправкою на тогочасну секретність, тут. Попередні результати роботи експериментів наведено в списку вище, а детальні наукові висновки занадто об'ємні, щоб наводити їх тут, та й вони вже помітно скоректовані та уточнені з того часу.
Під обшивкою все це виглядало якось так як на фото праворуч:
Інформація про політ:
Орбітальні параметри:
Перигей -- 217 км.
 |
| Старт Juno-1, із Explorer-1 (c) NASA |
Перша успішна спроба від американців. Чотири місяці після СРСР. Запущено ракетою "Juno", "Юнона". Кілька слів про неї, для порівняння див. параметри Р-7 (на вікі, чи в попередньому пості).
- Кількість ступенів -- чотири.
- Розроблена фон Брауном.
- Висота -- 21.2 м.
- Діаметр -- 1.78 м.
- Маса -- 29 060 кг.
- Тяга біля поверхні землі приблизно 42.4 тони (42 439 кілограм сили, якщо строго).
- Здатна підняти 11 кг на низьку навколоземну орбіту.
- 6 запусків, 3 успішних.
- Перша ступінь: двигун -- один Rocketdyne A-7, час роботи 155 с, паливо -- Hydyne, (40 % етилового спирту, 60 % гідразину) та зріджений кисень, тяга приблизно 42.4 тони.
- Друга ступінь: 11 твердопаливних двигунів, час роботи 6 секунд, паливо -- polysulfide-aluminum, перхлорат амонію (як одне і друге буде в сучасній українській номенклатурі?), тяга приблизно 7.5 тон.
- Третя ступінь -- 3 твердопаливних двигуна, час роботи 6 секунд, паливо -- polysulfide-aluminum, перхлорат амонію, тяга приблизно 2 тони.
- Четверта ступінь -- 1 твердопаливний двигун, час роботи 6 секунд, , паливо -- polysulfide-aluminum, перхлорат амонію, тяга приблизно 0.68 тони.
 |
| Explorer-1, (c) NASA |
Супутник був стабілізований обертанням, для чого останні ступені розкручувалися електродвигуном (чи ще не на старті?), однак в результаті, неочікувано для конструкторів, перейшов у стан з мінімальною кінетичною енергією обертання, почавши обертатися навколо поперечної осі.
Передача даних здійснювалася двома передавачами. Перший -- потужністю 60 міліват, використовував дипольну антену, з двох пелюсток в корпусі супутника та працював на частоті 108.03 МГц. Другий, потужністю 10 міліват, використовував турнікетну антену з чотирьох прутів (див. фото), які вирівнювалися за рахунок обертання та працював на частоті 108.00 МГц.
Апаратура -- транзисторна, використано 20 транзисторів, плюс ще скількись там у підсилювачі детектору мікрометеоритів. Батареї -- ртутні, їх маса складала 40% від маси супутника. Для терморегуляції на корпусі намальовано білі та темно-зелені смуги. Їх співвідношення було розраховане з прогнозу періодів перебування в тіні Землі та під сонячними променями.
 |
| Схема Explorer-1, клікабельно. (c) NASA |
- Детектор космічних частинок (Cosmic-Ray Detector), всенаправлений гейгерівський лічильник, чутливий до протонів з енергією, більшою за 30 МеВ та електронів з енергією більшою 3 МеВ.
- 5 датчиків температури, один внутрішній, три зовнішніх та один в носовому конусі.
- Акустичний детектор, для виявлення мікрометеоритів. Складався з кристалічного перетворювача, який торкався поверхні середньої частини супутника та твердотільного підсилювача. За реакцією приладу можна було оцінити швидкість та масу частинки. Ефективна площа -- 0.075 м2, середня порогова чутливість 2.5 × 10−3 г * см/с.
- Детектор мікрометеоритів, що складався з 12 паралельних пластин, змонтованих на склопластиковому кільці в нижній частині корпусу паливного відсіку. Кожна з них обмотана двома шарами емальованих провідників із нікелевого сплаву, діаметром 17 мкм (21 -- разом із ізоляцією), так що робоча площа датчика складала приблизно 1 см2. Удар метеорита, розміром хоча б 10 мкм, розірвав би принаймні один провідник, реєструючи попадання.
Кілька слів про телеметрію, згідно "Spectrogram of signals from Explorer 1" by Sven Grahn, який у свою чергу посилається на статтю Ван-Аллена, (там же можна послухати запис сигналу з Експлорер-1 та багатьох інших супутників). Імпульси лічильника Гейгера масштабувалися у 32 рази та в ролі дво-рівневого сигналу керували осцилятором із середньою частотою 1300 Гц. Таким сигналом, із частотою, що стрибає, модулювали сигнал передавача. Аналогічно, температурні датчики використовували осцилятори із частотою 730Гц та 560Гц, лічильник мікрометеоритів -- 960Гц.
Інформація про політ:
Запуск 1 лютого 1958, о 10:48:00 UTC. (По місцевому часу місця запуску -- ще 31-го січня).
Маса -- 13.97 кг.
Передавав дані протягом 105 днів передавачем на 10мВт та 31 день більш потужним. (Завершення передачі, відповідно, 12 лютого та 16 березня 1958).
Сходження з орбіти -- 31 березня 1970, над Тихим Океаном, через більше ніж 12 років, або 58 тисяч орбіт.
Орбітальні параметри:
Період -- 114.8 хвилин.
Ексцентриситет -- 0.139849. Перигей -- 358 км.
Апогей -- 2550 км.
Схилення орбіти -- 33.24°.
Наукові результати:
Першим результатом, безперечно, була несподівана зміна вісі обертання, про яку вже згадувалося. Виявили її, аналізуючи модуляцію сигналу. Цей же ефект сильно ускладнив розшифровку отриманих даних. Причина -- прецесія та розсіювання енергії на гнучких елементах конструкції, що привели до переходу системи (супутника) у стан з найменшою обертальною кінетичною енергією.
Один чи два провідники детектор мікрометеоритів були обірвані під час запуску. Подальші виміри проводилися 60 днів (з 1 лютого 1958 по 1 квітня 1958), було зареєстровано ще один обрив (є певні підстави вважати, що жодного).
Акустичний детектор зареєстрував з 1 по 12 лютого 145 ударів, плюс 8 ударів під час запуску. Різке зростання кількості ударів під кінець цього періоду та відмову частини електроніки пов'язують із метеоритним дощем, у який втрапив супутник. (Відповідні датасети, на відміну від радянських, теоретично доступні, хоча і не оцифровані -- [1],[2],[3]). Варто нагадати, що прийом цих даних відбувався тільки в зоні видимості станцій прийому. Сумарний час реєстрації склав 78 750 секунд (21 години 52 хвилин). Частота зіткнень -- приблизно 29 ударів за годину на метр квадратний.
 |
| Для масштабу. (c) NASA |
Спостерігаючи за орбітою супутника, вивчався вплив на нього верхньої атмосфери. Побудовано залежність її густини від висоти (основні результати для висот 350-355 км), широти, довготи, періоду року та сонячної активності. (Датасет, оффлайн).
Цікавинка -- нещодавно, 11 березня 2011, запущено супутник, еквівалентний по начинці Explorer-1, але на сучасній елементній базі -- Explorer-1 [PRIME]. Лічильник Гейгера для нього подарував ще тоді живий Ван-Аллен.
Підсумовуючи, хоча потужність тогочасних ракетоносіїв США була значно меншою, відставання у супутникобудуванні було лише ілюзорним. Ну і та, через впущену першість, престиж постраждав :-)
Розповідь про перші американські супутники та їх фотографії див. також тут.
17 березня 1958, Vanguard 1 (Авангард-1)
 |
| Ось так він і виглядав. Як його тоді, за крихітний розмір іронічно називали, "Грейпфрут". (c) NASA |
Цікавинка: під час першої спроби ракетоносій вибухнув на 2-й секунді, ще толком не віддалившись від стартового стола. Супутник впав поруч, відносно неушкодженим -- передавачі продовжували функціювати, сигнал навіть хтось прийняв. Через непридатність до повторного запуску, опинився в музеї.
Ракетоносій теж називався "Авангард". Описувати його тут не буду, зауважу тільки що був три-ступеневим, важив всього 10 тон і являв собою дику суміш їжака з вужем, одного палива використовувала трьох різних видів, кожне із своїм окислювачем. Поспішали, комбінували готові елементи геофізичних ракет :-)
 |
| Конструкція "Vanguard-1", (c) "Vanguard - a history". |
- Передавач, потужністю 10мВт, що живився від ртутних батарей, та працював на частоті 108МГц.
- Передавач, потужністю 5мВт, на частоті 108.03МГц. Живився від сонячних батарей. (Видно на фото, 6 майже квадратних батарей, із стороною 6 см).
- Два датчика температури всередині.
Інформація про політ:
Запуск 17 березня 1958 at 12:15:41
Маса -- 1.47 кг.
Передавач 10мВт 16 днів передавав дані про температуру, потім ще 20 днів -- сигнал для відстеження (tracking signal).
Передавач 5мВт працював більше 6 років. Потужність поступово падала, востаннє зареєстровано з Кіто (Еквадор), в травні 1964, більше ніж через 2200 днів після запуску. Спостереження продовжено з використанням лише оптичних засобів.
Передавач 10мВт 16 днів передавав дані про температуру, потім ще 20 днів -- сигнал для відстеження (tracking signal).
Передавач 5мВт працював більше 6 років. Потужність поступово падала, востаннє зареєстровано з Кіто (Еквадор), в травні 1964, більше ніж через 2200 днів після запуску. Спостереження продовжено з використанням лише оптичних засобів.
Сходження з орбіти -- років через 200-300 (обіцяють 240). Зразу вважали, що багато більше, кілька тисяч, але атмосфера виявилася динамічнішою, ніж очікувалося. Залишається найбільш давнім штучним тілом на орбіті, знаходиться там більше 50 років.
Орбітальні параметри:
Перигей -- 654 км.
Наукові результати:
Пара передавачів використовувалася для фазового визначення кутового положення супутника (radio phase-comparison angle-tracking system). Разом із оптичними та радарними спостереженнями, це дозволило надзвичайно точно визначати його координати. Завдяки цьому було досліджено форму Землі. Земля виявилася грушевидною, із "хвостиком" біля Північного полюса. Супутник сферичний, тому по змінам його руху легко вирахувати густину атмосфери. Це дозволило дуже ґрунтовно вивчити вплив на неї широти, довготи, періоду року та сонячної активності, на висотах, де знаходився супутник. (Датасет, оффлайн). Атмосфера виявилася густішою, ніж очікували.
Радіосигнал використовувався також для виміру повної кількості електронів між супутником та приймальними станціями.
Цікавинка 1: супутник, фактично, еквівалентний Супутнику-1, але важить півтора кілограми, замість 83. Ще одна ілюстрація, що ракетна техніка СРСР 50-х була потужніша, радіотехніка -- примітивніша.
Цікавинка 2: "Екплорер-1" було розроблено та запущено армією, "Авангард-1" -- флотом.
Деяка додаткова література: стаття "Project Vanguard" та книга "VANGUARD - A HISTORY", Constance McLaughlin Green and Milton Lomask.
26 березня 1958, Explorer 3
Конструктивно такий же, як і "Експлорер-1", хіба що із магнітофоном, завдяки якому вдалося отримати виміри із значно більшої частини орбіти. Дані з детекторів, крім передачі у реальному часі, записувалися на магнітну стрічку і передавалися по команді. Зокрема, лічильник частинок зберігав усереднені протягом шести секунд виміри та по команді із Землі передавав дані за цілу орбіту.
Інформація про політ:
Запуск 26 березня 1958, 17:31 UTC.
Орбітальні параметри:
Перигей -- 186 км.
Наукові результати:
Нарешті вдалося розібратися з радіаційними поясами (анонсовано Ван-Алленом 1 травня 1958).
Орбітальні параметри:
Період -- 134.2 хвилин.
Ексцентриситет -- 0.1909. Перигей -- 654 км.
Апогей -- 3969 км.
Схилення орбіти -- 34.25°.
Наукові результати:
Пара передавачів використовувалася для фазового визначення кутового положення супутника (radio phase-comparison angle-tracking system). Разом із оптичними та радарними спостереженнями, це дозволило надзвичайно точно визначати його координати. Завдяки цьому було досліджено форму Землі. Земля виявилася грушевидною, із "хвостиком" біля Північного полюса. Супутник сферичний, тому по змінам його руху легко вирахувати густину атмосфери. Це дозволило дуже ґрунтовно вивчити вплив на неї широти, довготи, періоду року та сонячної активності, на висотах, де знаходився супутник. (Датасет, оффлайн). Атмосфера виявилася густішою, ніж очікували.
 |
| Масштаб, взято тут. |
Цікавинка 1: супутник, фактично, еквівалентний Супутнику-1, але важить півтора кілограми, замість 83. Ще одна ілюстрація, що ракетна техніка СРСР 50-х була потужніша, радіотехніка -- примітивніша.
Цікавинка 2: "Екплорер-1" було розроблено та запущено армією, "Авангард-1" -- флотом.
Деяка додаткова література: стаття "Project Vanguard" та книга "VANGUARD - A HISTORY", Constance McLaughlin Green and Milton Lomask.
26 березня 1958, Explorer 3
Конструктивно такий же, як і "Експлорер-1", хіба що із магнітофоном, завдяки якому вдалося отримати виміри із значно більшої частини орбіти. Дані з детекторів, крім передачі у реальному часі, записувалися на магнітну стрічку і передавалися по команді. Зокрема, лічильник частинок зберігав усереднені протягом шести секунд виміри та по команді із Землі передавав дані за цілу орбіту.
Інформація про політ:
Запуск 26 березня 1958, 17:31 UTC.
Маса -- 14.1 кг.
Сходження з орбіти -- 27 червня 1958, через 93 дні після запуску, приблизно 1160 орбіт. Орбіта була дуже витягнутою, від душі зачіпала атмосферу.Орбітальні параметри:
Період -- 115.7 хвилин.
Ексцентриситет -- 0.165894.Перигей -- 186 км.
Апогей -- 2799 км.
Схилення орбіти -- 33.38°
Наукові результати:
Нарешті вдалося розібратися з радіаційними поясами (анонсовано Ван-Алленом 1 травня 1958).
 |
| Періоди нульового відліку, фактично -- насичення лічильника. (с) "История открытия радиационных поясов Земли: кто же, когда и как?", 1993, В. В. Темный. |
Дані передавалися до 10 травня, крім того, по команді -- до 14 травня.
Датчик мікрометеоритів пропрацював 44 дні.
15 травня 1958, Супутник-3, перша справжня космічна лабораторія
Він же -- об'єкт Д, він же виріб 8A91 B1-1. Об'єкти з попередніми літерами -- ядерні боєголовки.
 |
| Супутник-3, (c) "Освоение космического пространствав СССР, 1957 - 1967 гг." |
Обладнання таке:
 |
| (c) Don P. Mitchell, переклад мій. |
- Срібло-цинкові батареї. Різні прилади мали незалежне живлення.
- Активна система охолодження, що складалася з вентилятора та 16-ти керованих жалюзей, які регулювали теплообмін.
- Бінокль-Д -- система для визначення віддалі, на базі транспондерів сантиметрового діапазону.
- Іртиш-Д -- система визначення кутового положення (кутових координат) супутника.
- Трад-Д -- система телеметрії з мультиплексуванням, спеціальний блок по колу обходив всі джерела телеметрії. Частота -- 66МГц. Сигнал від кожного датчика кодувався за допомогою ширинно-імпульсної модуляції. Всі дані про цю систему були засекречені.
- Передавач "Маяк", потужністю 0.25Вт, що працював на частоті 20МГц і живився від допоміжних сонячних батарей, розташованих в кількох місцях поверхні супутника. Використовувався для частини телеметрії, див. далі.
- На додачу до сонячних батарей, що живили "Маяк", встановлено експериментальні сонячні батареї, для вивчення їх властивостей, поведінки, старіння та деградації в космосі. ККД -- 9-11%. Матеріал - кремній, напруга одного елемента -- 0.5В. Було показано, що температура залишається в прийнятному діапазоні (16-30С), деградація під впливом мікрометеоритів мізерна.
- Система радіокерування, МВР-2М ("Минный радио-взрыватель - 2 модифицированный" ), вже транзисторна. Використовувала 12 частот, від 47.9 до 49МГц, команди кодувалися парою частот, переданих одночасно.
- Магнітометр. Датчик змонтовано на карданній підвісці, завдяки чому він орієнтувався вздовж поля, даючи можливість виміряти модуль вектора поля. Вимірювання здійснювалося за допомогою замірів струму компенсації в котушці, що знаходилася на датчику, який необхідного подати, щоб повністю скомпенсувати магнітне поле Землі. Два потенціометра на карданній підвісці дозволяли визначити орієнтацію супутника відносно магнітного поля Землі та частоту його обертання (супутник обертався навколо осі з частотою приблизно оберт за 1000 секунд і прецесував з періодом 136 с). Для врахування і компенсації впливу іншої апаратури на виміри виконано цілий ряд хитрих розрахунків. Працював місяць, з 15 травня до 15 червня.
- Електрометр (флюксометр). Два датчика на протилежних сторонах. Кожен складається із ізольованої пластини, що 1500 раз в секунду закривається та відкривається спеціальним екраном, з'єднаним з корпусом супутника. За наявності зовнішнього поля і власного заряду, з пластини на екран тектиме струм. Цей струм створює на резисторі, що з'єднує екран та корпус, різницю потенціалів, яка підсилюється, випрямляється та подається на вхід телеметричного блоку. За допомогою командної системи можна провести самотестування. Так як поле супутника на його протилежних сторонах направлене в протилежні сторони, а зовнішнє поле -- в ту ж саму, можна визначити як величину зовнішнього поля, так і заряд супутника. Було виявлено, що супутник набув від'ємного заряду. Виміряна напруженість зовнішнього поля виявилася в 10-100 раз більшою від очікуваної.
- Іонна пастка. Дві сферичні сіточки, з колекторами всередині, що має від'ємний відносно корпуса супутника потенціал. На сіточки періодично подавалася напруга, та замірялася вольт-амперна характеристика струму, спричиненого йонами та електронами верхньої атмосфери. Виявлено що температура електронів більша очікуваної (додатково це було підтверджено вимірами на електометрах). На висоті 795 км від'ємний потенціал супутника складав 5В, концентрація додатних йонів 160 000 на см3, а на висоті 242 км -- 7В, 500 000 йонів на см3.
- Радіочастотний мас-спектрометр. Його датчик -- спеціальна трубка, схожа на радіолампу. У ній багато плоских та взаємно паралельних сіток, за якими знаходиться колектор. На сітки подається та чи інша за величиною, постійна чи змінна напруга, так щоб на колектор могли потрапити йони лише з певним співвідношенням маси та заряду. За струмом через колектор визначається, скільки ж таких йонів було. Показано, що переважають йони атомарного водню. Виявлено певну кількість йонів атомарного азоту (3-7% від йонів кисню). Не виявлено йонів молекулярного кисню чи азоту. На початку польоту реєструвалися йони водяної пари, судячи по всьому, привезені із собою з Землі. Виміри проведено на висотах від 230 до 950 км. Показано, що густина атмосфери спадає значно повільніше ніж очікувалося. Прилад пропрацював 10 днів, і провід близько 15 000 вимірів.
- Три манометри низького тиску, два іонізаційні та один магнітний. Магнітний проводив вимірювання в інтервалі 10-5 -- 10-7 міліметрів ртутного стовпчика, іонізаційні -- 10-6 -- 10-9. Іонізаційний манометр через певний час після старту заповнюється атомами зовнішньої атмосфери, іонізує їх потоком електронів з катоду (розжареної вольфрамової нитки), а потім вимірює струм, спричинений отриманими позитивними йонами під дією негативно зарядженого колектора. Чим більший тиск, тим більше буде таких йонів. В магнітному манометрі іонізація атомів атмосфери відбувається електронами середовища, розігнаними в магнітному полі. Йони та електрони, що вже були в навколишньому середовищі, щоб не спотворювати виміри, відсіювалися спеціальними екранами та пастками. Крім того, орієнтація та швидкість супутника теж впливають на результат, тому інтерпретація даних нетривіальна. На висоті 266 км виявлено, що тиск в 1010 (в десять мільярдів) менший ніж на поверхні землі, а на висоті 350 км падає ще в 10-12 раз. Прилади пропрацювали приблизно тиждень.
- Датчик мікрометеоритів. Балістичний п'єзодатчик, що складався з масивної плати на пружинці, до якої приєднано чотири п'єзоелементи з фосфату амонію. Максимальна чутливість -- частинка з масою в одну мільярдну грама та швидкість 40 км/с буде зареєстрована. Сумарна площа датчиків - 840 см2. Реєструвався приблизно один удар в 100 секунд, що відповідає густині мікрометеоритів, меншій від десятимільярдної долі грама на метр квадратний за секунду. Періодами відбувалося зростання сили та кількості ударів на кілька порядків, аж до десятків на квадратний метр за секунду. Датчик пропрацював 11 днів.
- Черенковський лічильник частинок для реєстрації високоенергійних ядер важких елементів. Принцип дії -- виникнення черенковського випромінювання, якщо частинки рухаються швидше від швидкості світла в речовині датчика. При тому, інтенсивність випромінювання пропорційна квадрату заряду частинок. Складається з плексигласового циліндра (швидкість світла - приблизно 2/3 від швидкості світла у вакуумі, мінімальна енергія частинок, що реєструються -- 300 МеВ на нуклон), до торця якого приєднано фотопомножувач. Всі сигнали сортуються на групи, з зарядом більше 17 і з зарядом більше 30. Пропрацював 9 днів. Ядра, важчі за 16, траплялися, в середньому, одне на 1.2 хв, ядро, важче за 30 -- лише раз за час роботи.
- Сцинтиляційні детектори. Кристали йодиту натрію, з домішкою талію, спалахи в яких, спричинені попаданням високоенергетичних частинок, фіксуються фотопомножувачем. Прилад, приєднаний до радіопередавача "Маяк", при чому теж живився від сонячних батарей. Тому, на відмін від всіх інших приладів, що працювали від днів до місяця -- поки не вичерпувалися їх батареї, давав корисні дані майже два роки, аж до входу супутника в атмосферу. Дані передавалися наступним чином: сигнал синхронізації (0.3 с), довгий чи короткий імпульс, щоб повідомити -- працюємо від хімічного джерела чи від сонячних батарей, наступних два імпульси кодують дані з лічильника. Підтверджено наявність радіаційних поясів. Підтверджено гіпотезу походження полярного сяйва.
- Сцинтиляційні лічильники електронів з енергіями 10-40 кеВ. На базі сульфіду цинку. Детекторів було два, закритих алюмінієвою фольгою різної товщини, для сегрегації по енергіях. Перед ними -- діафрагми, для обмеження тілесного кута, в якому "дивилися" прилади. Реєстрація спалахів -- фотопомножувачами. Було виявлено інтенсивні потоки електронів, прилади регулярно зашкалювало.
- Детектор космічних променів, подібний до використаного на Супутнику-2. Під час сеансів телеметрії детектор був насиченим. Відсутність магнітофона, який би дозволив побачити виміри на інших висотах, зіграла злий жарт -- замість побачити вказівку на радіаційні пояси, було вирішено що прилад не дав осмислених результатів через рентгенівське випромінювання, що виникає від опромінення корпуса жорсткими електронами.
- Магнітофон для запису вимірів, проведених за межами видимості з телеметричних станцій, щоб в подальшому передавати по команді. Перед запуском було виявлено ознаки, що він несправний, які Корольов, з тих чи інших причин, проігнорував, тому скористатися не вдалося. (Кажуть, традиційно для СРСР, слід було запустити до певної дати, в даному випадку до виборів у італійський парламент, щоб морально підтримати їхню комуністичну партію).
 |
| Взято з сайта Don P. Mitchell |
Під обшивкою все це виглядало якось так як на фото праворуч:
Інформація про політ:
Запуск 15 травня 1958, о 07:12:00 UTC
Маса -- 1327 кг.
Різні прилади передавали дані від декількох днів до місяця. Сцинтиляційний лічильник електронів пропрацював до 1 травня 1959 року, а "його" радіопередавач "Маяк" -- до самого падіння супутника. Вони обоє живилися від сонячних батарей, щоправда.
Сходження з орбіти -- 6 квітня 1960, після 692 днів, і приблизно 10000 витків (6 ранку 3 квітня їх було 9982). Ввійшов в атмосферу над Західною Індією.
Орбітальні параметри:
Період -- 105.9 хвилин.
Ексцентриситет -- 0.110932. Перигей -- 217 км.
Апогей -- 1864 км.
Схилення орбіти -- 65.18°.
Що далі?
На земній орбіті після того відбувалося ще дуже багато чого цікавого. Навіть в тому ж 1958, запущено, з успішних, Експлорер-4 та перший космічний ретранслятор, SCORE. Однак, ми рухатимемося далі -- до Місяця. Справді, вже в 1958-му робилися спроби запуску зондів до нього. Наприклад, Піонер-1, дааалекий предок славних Піонер-10 та Піонер-11, пролетів третину дороги до Місяця, та віз із собою інфрачервону камеру з роздільною здатністю півградуса, іонізаційний детектор радіації, датчик мікрометеоритів та магнетометр.
Але, перш ніж перейти до того, як нам вперше відкривався інший світ -- Місяць, в наступному пості поглянемо, якою нам відкрилася наша власна Земля.
Додаток: статистика запусків 1958 року.
Згідно "Список космічних запусків 1958 року".
Кількість запусків всього (військові та геофізичні ракети не враховано): 28.
З них СРСР -- 5.
З них США -- 23.
Успішних або частково успішних (таких, що хоч кудись полетіли, грубо кажучи) -- 8.
З них СРСР -- 1.
З них США -- 7.
Взагалі, повчальною є ось такі таблички: Анализ запусков АЛС, запуски до Місяця в 1958-60, та по всіх інших роках, як для місячних, так і для автоматичних міжпланетних станцій (АМС).
Халяви немає, як вже говорилося.
Що далі?
На земній орбіті після того відбувалося ще дуже багато чого цікавого. Навіть в тому ж 1958, запущено, з успішних, Експлорер-4 та перший космічний ретранслятор, SCORE. Однак, ми рухатимемося далі -- до Місяця. Справді, вже в 1958-му робилися спроби запуску зондів до нього. Наприклад, Піонер-1, дааалекий предок славних Піонер-10 та Піонер-11, пролетів третину дороги до Місяця, та віз із собою інфрачервону камеру з роздільною здатністю півградуса, іонізаційний детектор радіації, датчик мікрометеоритів та магнетометр.
Але, перш ніж перейти до того, як нам вперше відкривався інший світ -- Місяць, в наступному пості поглянемо, якою нам відкрилася наша власна Земля.
Додаток: статистика запусків 1958 року.
Згідно "Список космічних запусків 1958 року".
Кількість запусків всього (військові та геофізичні ракети не враховано): 28.
З них СРСР -- 5.
З них США -- 23.
Успішних або частково успішних (таких, що хоч кудись полетіли, грубо кажучи) -- 8.
З них СРСР -- 1.
З них США -- 7.
Взагалі, повчальною є ось такі таблички: Анализ запусков АЛС, запуски до Місяця в 1958-60, та по всіх інших роках, як для місячних, так і для автоматичних міжпланетних станцій (АМС).
Халяви немає, як вже говорилося.
Немає коментарів:
Дописати коментар