Explorador 1

Explorer 1 fue el primer satélite lanzado por Estados Unidos y fue parte de la participación estadounidense en el Año Geofísico Internacional (IGY). La misión siguió a los dos primeros satélites el año anterior; la Unión Soviética 's Sputnik 1 y Sputnik 2 , a partir de la Guerra Fría carrera espacial entre las dos naciones.

Explorador 1
Características del Explorador I.jpg
Estadísticas y diagrama orbital del Explorer 1
Nombres1958 Alfa 1
Tipo de misiónCiencia de la Tierra
OperadorAgencia de Misiles Balísticos del Ejército
Designación de Harvard1958 Alfa 1
ID COSPAR1958-001A
SATCAT no.00004
Duración de la misión111 días (logrado)
120 días (planeado)
Propiedades de la nave espacial
Tipo de nave espacialExplorador
FabricanteLaboratorio de propulsión a chorro
Masa de lanzamiento13,97 kg (30,8 libras)
Dimensiones203 cm (80
pulgadas ) de longitud 15,2 cm (6,0 pulgadas) de diámetro
Energía60 vatios
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento1 de febrero de 1958, 03:47:56 GMT
CoheteJuno I (RS-29)
Sitio de lanzamientoAlcance de misiles del Atlántico , LC-26A
ContratistaAgencia de Misiles Balísticos del Ejército (ABMA)
Fin de la misión
Ultimo contacto23 de mayo de 1958
Fecha de decaimiento31 de marzo de 1970
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaÓrbita geocéntrica [1]
RégimenÓrbita terrestre media
Altitud del perigeo358 km (222 millas)
Altitud de apogeo2.550 km (1.580 millas)
Inclinación33,24 °
Período114.80 minutos
Revolución no.58402
Instrumentos
Detector de rayos cósmicos Detector de
micrometeoritos
Arrastre satelital
Termómetros de resistencia a la densidad atmosférica
 

El Explorer 1 se lanzó el 1 de febrero de 1958 a las 03:47:56 GMT (o el 31 de enero de 1958 a las 22:47:56 hora del este ) sobre el primer propulsor Juno de LC-26A en el Centro de Prueba de Misiles de Cabo Cañaveral del Atlantic Missile Range (AMR), en Florida . Fue la primera nave espacial en detectar el cinturón de radiación de Van Allen , [2] devolviendo datos hasta que sus baterías se agotaron después de casi cuatro meses. Permaneció en órbita hasta 1970 y fue seguido por más de noventa naves espaciales científicas en el Programa de Exploradores .

El Explorador 1 recibió el Número de catálogo de satélite 00004 y la designación de Harvard 1958 Alfa 1, [3] el precursor del moderno Designador internacional .

El programa de satélites terrestres de EE. UU. Comenzó en 1954 como una propuesta conjunta del Ejército de EE. UU. Y la Marina de los EE. UU. , Llamado Proyecto Orbiter , para poner un satélite científico en órbita durante el Año Geofísico Internacional (IGY). La propuesta, utilizando un misil militar Redstone , fue rechazada en 1955 por la administración Eisenhower a favor del Proyecto Vanguardia de la Armada , utilizando un refuerzo anunciado como de naturaleza más civil. [4] [5] Tras el lanzamiento del satélite soviético Sputnik 1 el 4 de octubre de 1957, el programa inicial del Proyecto Orbiter fue revivido como el programa Explorer para ponerse al día con la Unión Soviética. [6]

El Explorer 1 fue diseñado y construido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), mientras que un cohete Júpiter-C fue modificado por la Agencia de Misiles Balísticos del Ejército (ABMA) para acomodar la carga útil de un satélite ; el cohete resultante conocido como el Juno I . El diseño de Júpiter-C utilizado para el lanzamiento ya había sido probado en vuelo en las pruebas de reentrada del cono de nariz para el misil balístico de rango intermedio de Júpiter (IRBM), y se modificó a Juno I. Trabajando en estrecha colaboración, ABMA y JPL completaron el trabajo de modificando Jupiter-C y construyendo Explorer 1 en 84 días. Sin embargo, antes de que se completara el trabajo, la Unión Soviética lanzó un segundo satélite, Sputnik 2 , el 3 de noviembre de 1957. El intento de la Marina de los Estados Unidos de poner en órbita el primer satélite estadounidense fracasó con el lanzamiento del Vanguard TV-3 el 6 de diciembre de 1957. [7]

El satélite Explorer 1 está acoplado a su propulsor en LC-26.

Explorer 1 fue diseñado y construido por el JPL del Instituto de Tecnología de California bajo la dirección del Dr. William H. Pickering . Fue el segundo satélite en transportar una carga útil de misión (Sputnik 2 fue el primero).

La masa total del satélite fue de 13,97 kg (30,8 lb), de los cuales 8,3 kg (18 lb) fueron instrumentación . En comparación, la masa del primer satélite soviético Sputnik 1 fue de 83,6 kg (184 lb). La sección de instrumentos en el extremo frontal del satélite y la carcasa vacía del cohete de cuarta etapa, a escala reducida, orbitaban como una sola unidad, girando alrededor de su eje largo a 750 revoluciones por minuto.

Los datos de los instrumentos científicos fueron transmitidos al suelo por dos antenas . Un transmisor de 60 milivatios alimentó una antena dipolo que constaba de dos antenas de ranura de fibra de vidrio en el cuerpo del satélite operando en 108.03 MHz , y cuatro látigos flexibles que formaban una antena de torniquete fueron alimentados por un transmisor de 10 milivatios que operaba en 108.00 MHz. [8] [9]

Debido al espacio limitado disponible y los requisitos para el bajo peso, la instrumentación de carga útil fue diseñado y construido con la simplicidad y alta fiabilidad en mente, el uso de germanio y silicio transistores en sus productos electrónicos . [10] Se utilizó un total de 29 transistores en el Explorer 1, más otros adicionales en el amplificador de micrometeoritos del Ejército. La energía eléctrica provenía de baterías químicas de mercurio que constituían aproximadamente el 40% del peso de la carga útil.

La piel externa de la sección de instrumentos era de acero inoxidable pulido con chorro de arena con rayas blancas. Se habían probado varios otros esquemas de color, lo que resultó en artículos de respaldo, modelos y fotografías que mostraban diferentes configuraciones, incluidas franjas blancas y verdes alternas y franjas azules alternadas con cobre. La coloración final se determinó mediante estudios de los intervalos sombra-luz solar basados ​​en el tiempo de disparo, la trayectoria , la órbita y la inclinación .

Esquema del explorador 1

"> Reproducir medios
Noticiero universal sobre el satélite

La carga útil del Explorer 1 consistía en el Instrumento de Rayos Cósmicos de Iowa sin una grabadora de datos en cinta que no se modificó a tiempo para llegar a la nave espacial. Por lo tanto, los datos en tiempo real recibidos en el suelo eran muy escasos y desconcertantes, mostrando tasas de conteo normales y sin conteos en absoluto. La misión posterior del Explorer 3, que incluía una grabadora de datos en cinta en la carga útil, proporcionó los datos adicionales para la confirmación de los datos anteriores del Explorer 1.

La instrumentación científica de Explorer 1 fue diseñada y construida bajo la dirección del Dr. James Van Allen de la Universidad de Iowa y contiene: [8]

  • Tubo Geiger-Müller omnidireccional Anton 314 , diseñado por el Dr. George Ludwig del Laboratorio de Rayos Cósmicos de Iowa, para detectar rayos cósmicos . Podría detectar protones con E> 30 MeV y electrones con E> 3 MeV. La mayor parte del tiempo el instrumento estaba saturado . [11]
  • Cinco sensores de temperatura (uno interno, tres externos y uno en el cono de la nariz);
  • Detector acústico ( transductor de cristal y amplificador de estado sólido ) para detectar impactos de micrometeoritos ( polvo cósmico ). Respondió a los impactos de micrometeoritos en la piel de la nave espacial de tal manera que cada impacto sería una función de la masa y la velocidad . Su área efectiva fue de 0.075 m 2 y el umbral de sensibilidad promedio fue de 2.5 × 10 −3 g cm / s; [12] [13]
  • Detector de rejilla de alambre, también para detectar impactos de micrometeoritos. Consistía en 12 tarjetas conectadas en paralelo montadas en un anillo de soporte de fibra de vidrio . Cada tarjeta se arrolló con dos capas de alambre de aleación de níquel esmaltado con un diámetro de 17 µm (21 µm con el aislamiento de esmalte incluido) de tal manera que se cubrió completamente un área total de 1 cm por 1 cm. Si impactara un micrometeorito de aproximadamente 10 µm, se fracturaría el cable, se destruiría la conexión eléctrica y, por lo tanto, se registraría el evento. [12] [13]

Después de un retraso relacionado con la corriente en chorro el 28 de enero de 1958, a las 03:47:56 GMT del 1 de febrero de 1958 [14] , se lanzó el cohete Juno I, que puso en órbita el Explorer 1 con un perigeo de 358 km (222 millas) y un apogeo de 2.550 km (1.580 millas) con un período de 114,80 minutos y una inclinación de 33,24 °. [1] [15] La estación de seguimiento Goldstone no pudo informar después de 90 minutos como estaba planeado si el lanzamiento había tenido éxito porque la órbita era más grande de lo esperado. [14] Aproximadamente a las 06:30 GMT, después de confirmar que el Explorer 1 estaba en órbita, se llevó a cabo una conferencia de prensa en el Gran Salón de la Academia Nacional de Ciencias en Washington, DC para anunciarlo al mundo. [dieciséis]

La vida útil esperada original del satélite antes de la desintegración orbital era de tres años. [14] Las baterías de mercurio alimentaron el transmisor de alta potencia durante 31 días y el transmisor de baja potencia durante 105 días. El Explorer 1 detuvo la transmisión de datos el 23 de mayo de 1958 [17] cuando sus baterías se agotaron, pero permaneció en órbita durante más de 12 años. Volvió a entrar en la atmósfera sobre el Océano Pacífico el 31 de marzo de 1970 después de más de 58.000 órbitas.

William Hayward Pickering , James Van Allen y Wernher von Braun muestran un modelo a escala real del Explorer 1 en una concurrida conferencia de prensa en Washington, DC después de la confirmación de que el satélite estaba en órbita.

Explorer 1 cambió el eje de rotación después del lanzamiento. El cuerpo alargado de la nave espacial había sido diseñado para girar alrededor de su eje largo (de menor inercia ), pero se negó a hacerlo y, en cambio, comenzó a avanzar debido a la disipación de energía de los elementos estructurales flexibles. Posteriormente se entendió que, en términos generales, el cuerpo termina en el estado de giro que minimiza la energía cinética de rotación para un momento angular fijo (siendo este el eje de inercia máxima). Esto motivó el primer desarrollo posterior de la teoría euleriana de la dinámica de cuerpos rígidos después de casi 200 años, para abordar este tipo de disipación de energía que preserva el impulso. [18] [19]

A veces, la instrumentación informaba el recuento esperado de rayos cósmicos (aproximadamente 30 recuentos por segundo) pero otras veces mostraba un peculiar cero recuentos por segundo. La Universidad de Iowa (bajo la dirección de James Van Allen ) observó que todos los informes de conteos cero por segundo fueron de una altitud de más de 2.000 km (1.200 millas) sobre América del Sur , mientras que los pases a 500 km (310 millas) mostrarían lo esperado. nivel de rayos cósmicos. Más tarde, después de Explorer 3 , se concluyó que el contador Geiger original había sido abrumado ("saturado") por una fuerte radiación proveniente de un cinturón de partículas cargadas atrapadas en el espacio por el campo magnético de la Tierra . Este cinturón de partículas cargadas se conoce ahora como el cinturón de radiación de Van Allen . El descubrimiento fue considerado uno de los descubrimientos más destacados del Año Geofísico Internacional (IGY).

El detector acústico de micrometeoritos detectó 145 impactos de polvo cósmico en 78,750 segundos. Esto calcula una tasa de impacto promedio de 8.0 × 10 −3 impactos m −2 s −1 durante el período de doce días (29 impactos por hora por metro cuadrado). [20]

Unión Soviética : la respuesta de la Unión Soviética al Explorer 1 no tenía como objetivo superar el objetivo de la órbita espacial (que ya había sido logrado tanto por Sputnik 1 como por Sputnik 2 ), sino más bien recopilar datos experimentales de instrumentos científicos ubicados a bordo del Sputnik 3 <(Kennedy Ian, 2005)>. El éxito del primer satélite en órbita tuvo gran importancia en lo que respecta a la relación entre los soviéticos y los estadounidenses en el apogeo de la Guerra Fría . Ambas superpotencias habían establecido el poder nuclear en su creación de armas nucleares y cada una deseaba afirmar el dominio mundial <(Kennedy Ian, 2005)>. El primer ministro Nikita Khrushchev se jactó de los avances tecnológicos que la Unión Soviética había hecho con respecto a la crisis del Sputnik , no solo los soviéticos habían demostrado superioridad en su producción de satélites, sino que también exigieron respeto por su producción de misiles balísticos intercontinentales (ICBM) <(Sputnik 1957 Departamento de Estado de EE. UU.)>. Sergei Korolev, un destacado ingeniero de cohetes soviéticos, ayudó a diseñar y desarrollar el cohete R-7 Semyorka que se utilizó para entregar el paquete de instrumentación de 4,82 kg a través del Sputnik-PS5 <(NASA, 2005)>. Aunque Korolev había contribuido con éxito a la órbita de los satélites, el siguiente objetivo del programa espacial soviético era lograr el primer animal exitoso en entrar en la órbita de la Tierra, esto se logró meses después con la ayuda de - Laika in Sputnik 2 <(Kennedy Ian, 2005)>. Estas importantes y exitosas misiones demostraron el avance ruso durante las primeras etapas de la carrera espacial, lo que resultó en ingenio histórico y poder global1 <(Kennedy Ian, 2005)>. La respuesta pública de los soviéticos hacia el programa espacial soviético fue abrumadoramente de apoyo, pero careció de apoyo inicial debido al secreto del programa espacial1 <(Kennedy Ian, 2005)>.

Estadounidenses - La administración de Eisenhower no logró vencer a los soviéticos al comienzo de la Carrera Espacial , el presidente Eisenhower declaró que el logro del satélite Sputnik “no suscita mis aprensiones…” 6 <(Mieczkowski, 2013)>. Aunque el éxito del programa espacial soviético amenazó el desarrollo tecnológico de las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos, el desarrollo del Programa de Exploradores pronto restableció el Equilibrio entre las dos potencias mundiales después de que cada nación había lanzado satélites en órbita con éxito. Bajo la administración de Eisenhower , se llevaron a cabo numerosas misiones de reconocimiento utilizando aviones como el U-2 y Spy Balloon Project , para recopilar información sobre los programas espaciales y de armas soviéticos . Estas misiones se llevaron a cabo para evaluar la amenaza global y el poder de la Unión Soviética. <(Agencia Central de Inteligencia y Reconocimiento Aéreo: Programas U-2 y OXCART, 1954-1974, 2013)>. Aunque muchos estadounidenses habían expresado su preocupación por quedarse atrás en la Carrera Espacial, la administración Eisenhower no expresó mayor preocupación por el programa espacial soviético, pero priorizó la vigilancia sobre el retraso en el lanzamiento del satélite del Explorer 1 <(Dickson 2007)>. El programa espacial soviético estableció una precedencia de superioridad durante los lanzamientos del Programa de Satélites Sputnik que se refería a las actitudes de los estadounidenses sobre la dominación global de los programas espaciales que pronto ganaron el apoyo financiero del Congreso <(Mieczkowski, 2013)>. En una publicación de noticias en 1958 de The Engineer [ desambiguación necesaria ] , el sentimiento personal de los estadounidenses con respecto a la crisis del Sputnik y el Explorer 1 se declaró lo siguiente: “Los estadounidenses se lo tomaron muy en serio cuando los rusos demostraron ser los primeros en el campo en la creación de un satélite artificial de la tierra… ”<(" Explorer "In Orbit, 1958)>.

Explorer 1 fue el primero del programa Explorer de larga duración . Cuatro satélites de seguimiento de la serie Explorer fueron lanzados por el cohete Juno I en 1958, de estos, Explorer 3 y 4 tuvieron éxito, mientras que Explorer 2 y 5 no lograron alcanzar la órbita. El vuelo final del propulsor Juno I, el satélite Beacon-1 , también falló. [21] El vehículo Juno I fue reemplazado por el Juno II en 1959.

Una continuación de la primera misión, Explorer-1 [PRIME] , se lanzó con éxito a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II a finales de octubre de 2011. El PRIME se construyó utilizando técnicas modernas de construcción de satélites. El satélite en órbita era una copia de seguridad, porque el Explorer-1 PRIME inicial, lanzado el 4 de marzo de 2011, no alcanzó la órbita debido a una falla del vehículo de lanzamiento. [22]

Una construcción idéntica copia de seguridad de vuelo del Explorer 1 se encuentra en exhibición en el Smithsonian Institution 's National Air and Space Museum , hitos de Galería de Vuelo en Washington, DC plataforma de lanzamiento 26 ha sido desactivada en 1963, y fue designado para su uso como museo en 1964, el Museo del Espacio y Misiles de la Fuerza Aérea . [23] Aquí también, se exhibe un Explorer 1 a gran escala, pero este es una maqueta. [24]

  • Explorer 1 en su configuración orbital, con la cuarta etapa del vehículo de lanzamiento adjunta

  • Oficiales con el modelo Explorer 1 en Redstone Arsenal , incluido el general de división John Medaris (tercero desde la izquierda), Walter Haeussermann , Wernher von Braun y Ernst Stuhlinger

  • Explorer 1 en la instalación de prueba de giro

  • Explorer 1 y el propulsor Juno I en el pórtico en LC-26

  • Primer plano del Explorer 1 sobre el amplificador Juno I

  • Lanzamiento de Explorer 1 el 1 de febrero de 1958 [25]

  • Pruebas preliminares de seguimiento de satélites en un campo cercano al JPL [26]

  • Los cálculos de trayectoria fueron hechos a mano por este grupo de mujeres.

  • Cronología de satélites artificiales y sondas espaciales

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West, Doug (2017). Dr. Wernher von Braun: una breve biografía . ISBN de EE. UU. 978-1-9779279-1-0.

  • Imágenes y videos de la NASA del Explorer 1 y otros satélites tempranos
  • Hoja de datos , Departamento de Astronáutica, Museo Nacional del Aire y el Espacio , Institución Smithsonian
  • Colección Explorer I, Archivos y colecciones especiales de la Universidad de Alabama en Huntsville
  • Un clip de película "Exploradores del ejército en el espacio (1958)" está disponible en Internet Archive
  • El cortometraje Big Picture: Army Satellites está disponible para su descarga gratuita en Internet Archive
  • X-menos 80 días - Agencia de misiles balísticos JPL-Army en YouTube
  • Conferencia con evaluación detallada de la anomalía de rotación del Explorer 1