Vanguard 3 (designación de Harvard: 1959 Eta 1 [4] ) es un satélite científico que fue lanzado a la órbita terrestre por el Vanguard SLV-7 el 18 de septiembre de 1959, el tercer lanzamiento exitoso de Vanguard de once intentos . Cohete Vanguard: Vanguard Satellite Launch Vehicle-7 ( SLV-7 ) era un cohete Vanguard TV-4BU (TV-4BU = Test Vehicle-Four BackUp) sin usar , actualizado a la producción final del Satellite Launch Vehicle (SLV). [5]
Nombres | Vehículo de lanzamiento espacial Vanguard-7 Vanguard-TV4BU |
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Tipo de misión | Ciencia de la Tierra |
Operador | Laboratorio de Investigaciones Navales |
Designación de Harvard | 1959 Eta 1 |
ID COSPAR | 1959-007A |
SATCAT no. | 00020 |
Duración de la misión | 90 días (planeado) 84 días (logrado) |
Propiedades de la nave espacial | |
Astronave | Vanguardia 3C |
Tipo de nave espacial | Vanguardia |
Fabricante | Laboratorio de Investigaciones Navales |
Masa de lanzamiento | 42,9 kg (95 libras) |
Dimensiones | 50,8 cm (20,0 pulgadas) de diámetro |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | 18 de septiembre de 1959, 05:20:07 GMT [1] |
Cohete | Vanguardia SLV-7 |
Sitio de lanzamiento | Cabo Cañaveral , LC-18A |
Contratista | Compañía Glenn L. Martin |
Fin de la misión | |
Ultimo contacto | 11 de diciembre de 1959 |
Fecha de decaimiento | 2259 (estimado) ~ 300 años de vida orbital [2] |
Parámetros orbitales | |
Sistema de referencia | Órbita geocéntrica [3] |
Régimen | Órbita terrestre media |
Altitud del perigeo | 512 km (318 millas) |
Altitud de apogeo | 3.750 km (2.330 millas) |
Inclinación | 33,35 ° |
Período | 130.0 minutos |
Instrumentos | |
Magnetómetro precesional de protones Detectores de micrometeoritos Arrastre de satélite Densidad atmosférica Experimento de rayos X | |
El Proyecto Vanguard fue un programa administrado por el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL), y diseñado y construido por Glenn L. Martin Company (ahora Lockheed-Martin ), que pretendía lanzar el primer satélite artificial a la órbita terrestre utilizando un cohete Vanguard. . [6] como vehículo de lanzamiento de Cabo Cañaveral , Florida . Vanguard 3 fue una parte importante de la carrera espacial entre los EE. UU. Y la Unión Soviética .
Satélites anteriores
Antes del lanzamiento exitoso el 18 de septiembre de 1959 del satélite que se conoció como Vanguard 3, se lanzaron otros dos satélites que llevaban el nombre "Vanguard 3", pero ambos lanzamientos terminaron en fallas y los satélites no alcanzaron la órbita. Los satélites fallidos fueron:
- Vanguard 3A , lanzado el 13 de abril de 1959 en un cohete Vanguard SLV-5,
- Vanguard 3B , lanzado el 22 de junio de 1959 en un cohete Vanguard SLV-6.
El exitoso satélite que se conoció como Vanguard 3 se conocía como Vanguard 3C antes del lanzamiento.
Astronave
El satélite Vanguard 3 era una esfera de 50,8 cm (20,0 pulgadas) de diámetro con un brazo cónico de 66 cm (26 pulgadas) en la parte superior. Las tres cuartas partes inferiores de la esfera eran de magnesio recubierto de monóxido de silicio y la cuarta superior y la extensión cónica estaban hechas de fibra de vidrio ( resina fenólica de fibra de vidrio ). La masa del satélite fue de aproximadamente 23,7 kg (52 lb), la masa total de la nave espacial en órbita con la carcasa de la tercera etapa de 19,2 kg (42 lb) unida fue de 42,9 kg (95 lb). [2]
La energía fue proporcionada por Yardley Silvercels (baterías químicas AgZn) especialmente construidas con orejetas no magnéticas, diseñadas para durar aproximadamente 3 meses. Las baterías se guardaron en una lata presurizada montada en los dos tercios inferiores de la esfera. La lata también contenía un cilindro más pequeño, en su centro superior, que contenía los componentes electrónicos para los rayos X, la memoria de picos, las mediciones de temperatura, el detector de micrometeoritos y el codificador de datos, coronado por el transmisor de baliza Minitrack de 30 mW y 108,00 MHz . Otro cilindro, montado en la parte superior del compartimiento presurizado, contenía el paquete de instrumentación y electrónica del magnetómetro, el receptor de comando y el transmisor de 80 mW, 108.03 MHz y la electrónica para la telemetría de ráfagas para el magnetómetro. Se utilizó una grabadora para almacenar datos para su reproducción durante los pases de la estación terrestre. Cuatro antenas cargadas por resorte se extendían desde el ecuador de la esfera a intervalos de 90 °. También se montaron una pequeña celda solar y una celda de sulfuro de cadmio en la pared de la esfera cerca del ecuador. El cabezal del sensor del magnetómetro se montó en el extremo del brazo cónico. La esfera estaba estabilizada por giro y tenía control térmico pasivo . No tenía motores para controlar el empuje o la actitud . [2]
Lanzamiento
El Vanguard 3 se lanzó a las 05:20:07 GMT (12:20:07 am EST ) el 18 de septiembre de 1959 desde el Eastern Test Range del Atlantic Missile Range en Cabo Cañaveral en una órbita geocéntrica . Vanguard 3 se inyectó a las 05:29:49 GMT en una órbita terrestre con una inclinación de 33,35 ° con una altitud de perigeo de 512 km (318 millas), un apogeo de 3.750 km (2.330 millas) y un período orbital de 130,0 minutos. La tercera etapa se dejó adherida al satélite a propósito para producir un largo período de caída para evitar correcciones en el magnetómetro que serían necesarias con un satélite que gira rápidamente. El perigeo permaneció en el lado nocturno durante toda la misión. Todos los experimentos funcionaron normalmente. Las baterías duraron 84 días, hasta el 11 de diciembre de 1959, momento en el que cesaron todas las comunicaciones con la nave espacial. Todavía se rastreó ópticamente ( telescopios ) para el experimento de arrastre atmosférico. [2]
Los objetivos del vuelo eran medir el campo magnético de la Tierra , la radiación de rayos X solar y sus efectos en la atmósfera terrestre, el entorno de micrometeoroides cercano a la Tierra y los efectos de arrastre y densidad de la atmósfera superior. La instrumentación incluyó un magnetómetro de protones, cámaras de ionización de rayos X, transmisores de radio y varios detectores de micrometeoroides. Los datos obtenidos proporcionaron un estudio completo del campo magnético de la Tierra sobre el área cubierta, definieron el borde inferior del cinturón de radiación de Van Allen y proporcionaron un recuento de impactos de micrometeoroides. Vanguard 3 tiene una vida útil orbital esperada de aproximadamente 300 años desde su lanzamiento. [2]
Objetivos de la misión
El satélite fue lanzado desde el Eastern Test Range (ETR) a una órbita geocéntrica . Los objetivos del vuelo eran medir el campo magnético de la Tierra , la radiación de rayos X solar y sus efectos sobre la atmósfera de la Tierra y el entorno de micrometeoroides cercano a la Tierra . La instrumentación incluyó un magnetómetro de protones , cámaras de ionización de rayos X y varios detectores de micrometeoroides. La nave espacial era una esfera de magnesio de 50,8 cm (20,0 pulgadas) de diámetro . El magnetómetro estaba alojado en un tubo cónico de fibra de vidrio / resina fenólica unido a la esfera. La transmisión de datos se detuvo el 11 de diciembre de 1959, después de 84 días de funcionamiento. Los datos obtenidos proporcionaron un estudio completo del campo magnético de la Tierra sobre el área cubierta, definieron el borde inferior del cinturón de radiación de Van Allen y proporcionaron un recuento de impactos de micrometeoroides. [7]
Resultados de la misión
Magnetómetro precesional de protones
Este experimento tenía un magnetómetro de precesión de protones para medir el campo magnético de la Tierra en altitudes que van desde 514 km (319 millas) a 3.714 km (2.308 millas) y en latitudes entre ± 33,4 °. Las mediciones se realizaron por orden cuando la nave espacial pasó por siete estaciones Minitrack en América del Norte y del Sur y una en Australia y Sudáfrica . Cuando se enciende por comando, la bobina de polarización alrededor de la muestra de protón ( hexano normal ) se enciende durante 2 segundos seguido de una lectura de 2 segundos de la señal de precesión. Se tomaron varias lecturas durante cada pasada sobre una estación. El experimento funcionó bien durante sus 84 días de vida activa y se registraron aproximadamente 4300 lecturas. El experimento se describe en JC Cain et al., "Mediciones del campo geomagnético por el satélite Vanguard 3", NASA TN D-1418, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, 1962. La precisión general de las mediciones de campo fue de aproximadamente 10 nT (gammas). [8]
Experimento de rayos X
El objetivo de este experimento fue medir la emisión de rayos X del Sol y sus efectos en la Atmósfera de la Tierra . Los detectores eran dos cámaras de ionización idénticas sensibles a las longitudes de onda de los rayos X producidos en las erupciones solares (2 a 8 Å , o 200 a 800 pm). Las cámaras de ionización se ubicaron a 120 ° en el plano ecuatorial del satélite y recibieron una señal máxima cuando un tubo de la cámara de iones "miró" hacia el Sol. La instrumentación fue diseñada para medir el flujo de rayos X de 2 a 8 Å (200 a 800 pm) y registrar la intensidad máxima de la llamarada solar por medio de un dispositivo de memoria de lectura de picos, durante la porción de luz diurna de cada órbita. [9] Sin embargo, debido a la abrumadora radiación de fondo de los cinturones de Van Allen , sus sensores estaban saturados y no se recopiló información útil sobre los rayos X solares. [10]
Detector de micrometeoritos
Este experimento contenía dos zonas de presión selladas, que se extendían a lo largo de las paredes interiores del satélite, que fueron diseñadas para registrar el impacto de micrometeoritos lo suficientemente grandes como para perforar la capa del satélite. Estas zonas de presión eran vacíos parciales, cada una a diferente presión, y estaban protegidas por paredes de magnesio de 0,66 mm que presentaban una superficie expuesta de 0,162 m 2 , que era el 20% del área de la concha. Un pinchazo en las paredes de cualquiera de las zonas fue detectado por un manómetro diferencial montado entre ellos, y telemedido como un cambio en la longitud de uno de los canales de telemetría. La erosión del caparazón del satélite a través del bombardeo de polvo espacial , micrometeoritos y otras partículas se registró mediante tres medidores de erosión con tiras de cromo montados en la superficie del satélite y un detector fotosensible. Las resistencias eléctricas de los medidores cambiaron a medida que sus superficies fueron cambiadas por la erosión. El detector fotosensible, una celda de sulfuro de cadmio protegida por una cubierta opaca de película de PET aluminizado , también mostró un cambio de resistencia a medida que la cubierta se erosionaba o penetraba. Las mediciones de erosión también se telemedieron como longitudes de canal, lo que permitió estimar las tasas de erosión. Cuatro micrófonos de tipo titanato de bario registraron impactos de micrometeoritos en la superficie del satélite. La salida del micrófono se amplificó, moldeó y alimentó a una unidad de contador magnético, que proporcionó continuamente, en tres dígitos decimales, el recuento acumulativo de impactos. La unidad contó hasta 1000 y luego se reinició a cero. El satélite registró 6600 impactos de micrometeoritos durante 66 días de operación, de los cuales 2800 ocurrieron durante un intervalo de 70 horas entre el 16 y el 18 de noviembre de 1959, casi con certeza debido al paso anual de la Tierra a través de los escombros del cometa Tempel-Tuttle , que da como resultado el meteoro Leónidas. lluvia que alcanza su punto máximo el 17 de noviembre de 1959. No se registraron penetraciones ni fracturas en los sensores del experimento de penetración en la superficie. Debido a que los sensores de erosión no se interrumpieron, no se pudieron extraer resultados definitivos de ese experimento. [11]
Densidad atmosférica de arrastre de satélites
Debido a su forma simétrica, los experimentadores seleccionaron Vanguard 3 para determinar las densidades atmosféricas superiores en función de la altitud , la latitud , la estación y la actividad solar . A medida que la nave espacial orbitara continuamente, se retrasaría ligeramente en sus posiciones predichas, acumulando un retraso cada vez mayor debido al arrastre de la atmósfera residual. Al medir la velocidad y el tiempo de los cambios orbitales, los parámetros relevantes de la atmósfera podrían calcularse de forma retrospectiva conociendo las propiedades de arrastre del cuerpo. Se determinó que las presiones atmosféricas, y por lo tanto el arrastre y la desintegración orbital, eran más altas de lo previsto, a medida que la atmósfera superior de la Tierra se reducía gradualmente al espacio. [12]
Este experimento fue muy planeado antes del lanzamiento. Las propuestas iniciales del Laboratorio de Investigación Naval para el Proyecto Vanguard incluían cuerpos satelitales cónicos; esto eliminó la necesidad de un carenado y mecanismos de expulsión separados, y sus modos asociados de peso y falla. El seguimiento por radio recopilaría datos y establecería una posición. Al principio del programa, se agregó el seguimiento óptico (con una red de cámaras Baker-Nunn y observadores humanos ). Un panel de científicos propuso cambiar el diseño a esferas de al menos 50,8 cm (20 pulgadas) de diámetro y, con suerte, 76,2 cm (30 pulgadas). Una esfera tendría una reflexión óptica constante y un coeficiente de arrastre constante , basado solo en el tamaño, mientras que un cono variaría con la orientación. James Van Allen propuso un cilindro , que finalmente voló ( Explorer 1 ). El Proyecto Vanguard finalmente aceptó satélites de 16 cm (6,3 pulgadas) y 50,8 cm. [13]
Publicar misión
Después de que terminó la misión científica, Vanguard 3 y dos piezas de la etapa superior del cohete utilizado para lanzar el satélite se convirtieron en objetos abandonados . A febrero de 2021[actualizar], Vanguard 3 permanece en órbita. [14] Las piezas de la etapa superior volvieron a entrar en la atmósfera el 3 de abril de 2014 y el 4 de febrero de 2015. [15] [16] Como los tres satélites Vanguard todavía están en órbita, con sus propiedades de arrastre esencialmente sin cambios, forman una línea de base atmosférica conjunto de datos de sesenta años y contando. Vanguard 3 tiene una vida útil prevista de 300 años. [2]
Referencias
- ^ McDowell, Jonathan. "Iniciar registro" . Informe espacial de Jonathan . Consultado el 7 de diciembre de 2013 .
- ^ a b c d e f "Pantalla: Vanguard 3 1959-007A" . NASA. 14 de mayo de 2020 . Consultado el 5 de febrero de 2021 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ "VANGUARD 3 1959-007A NORAD 20" . N2YO.com . Consultado el 4 de febrero de 2021 .
- ^ Yost, Charles W. (6 de septiembre de 1963). "Datos de registro para lanzamientos espaciales de Estados Unidos" (PDF) . Oficina de las Naciones Unidas para Asuntos del Espacio Ultraterrestre . Consultado el 19 de febrero de 2009 .
- ^ Proyecto Vanguard: La historia de la NASA, por Constance McLaughlin Green, Milton Lomask, 9 de enero de 2009, página 228 Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ "El vehículo de lanzamiento de satélites Vanguard - Un resumen de ingeniería" B. Klawans Abril de 1960, 212 páginas Informe de ingeniería de Martin Company No 11022, PDF de una copia óptica Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ NASA, Historia, Capítulo 12 Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ "Magnetómetro precesional de protones" . NASA. 14 de mayo de 2020 . Consultado el 5 de febrero de 2021 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ "Experimento de rayos X" . NASA. 14 de mayo de 2020 . Consultado el 5 de febrero de 2021 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ Logros significativos en física solar 1958-1964 . NASA. 1966. p. 63. Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ "Detector de micrometeoritos" . NASA. 14 de mayo de 2020 . Consultado el 5 de febrero de 2021 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ "Densidad atmosférica de arrastre de satélite" . NASA. 14 de mayo de 2020 . Consultado el 4 de febrero de 2021 . Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ C. McLaughlin Green, M. Lomask, "Vanguard, A History", Capítulo 5, Batalla por las especificaciones del vehículo, NASA SP-4202 Este artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
- ^ "Vanguard 3 - Información de satélite" . Base de datos satélite . Cielos arriba . Consultado el 11 de enero de 2020 .
- ^ "Vanguard 3 DEB (29005) - Información de satélite" . Base de datos satélite . Cielos arriba . Consultado el 13 de enero de 2018 .
- ^ "Vanguard 3 DEB (31405) - Información de satélite" . Base de datos satélite . Cielos arriba . Consultado el 13 de enero de 2018 .