El 4 Октомври 1957 Човечеството премина граница, която дотогава съществуваше само в научната фантастика: за първи път обект, създаден от човека, завърши орбита около Земята. Това малко устройство, метална сфера с четири антени, влезе в историята като Спутник 1 и даде тласък на... космическо състезание в разгара на Студената война, разпалвайки в еднаква степен тревоги, ентусиазъм и мечти.
Зад тези известни личности „бийп-бийп-бийп“ Насищането с радиовълни в продължение на седмици беше резултат от години тайна работа, политически решения, военно съперничество и авангардни инженерни постижения. Спутник беше повече от просто спътник: той се превърна в символ на технологичната мощ на Съветския съюз, първокласен инструмент за пропаганда и отправна точка на поредица от важни етапи, които щяха да отведат човечеството в орбита, а по-късно и до Луната.
Какво точно беше Спутник 1?
Спутник 1 беше първият изкуствен спътник успешно изстрелян в орбита. Официалното му руско име се превежда като „Изкуствен спътник на Земята“, въпреки че става популярно известен като Спутник, дума, която на руски означава нещо като "спътник" и че вече е било използвано от десетилетия като синоним на сателит.
Физически, спътникът беше 58-сантиметрова алуминиева сфера Имаше полиран, лъскав купол с диаметър 1,5 метра, от който стърчаха четири много тънки антени, дълги между 2,4 и 2,9 метра. Тези антени, наклонени на около 35 градуса, придаваха на устройството онзи безпогрешен вид на „топка с мустак“, който се превърна в емблематичен в историята на астронавтиката.
Общата маса на Спутник 1 беше 83,6 килограмаПо-голямата част от това тегло идва от сребърно-цинковите батерии, които са общо около 51 килограма и съставляват почти 60% от общото количество. Само среброто, използвано в тези батерии, около 10 килограма, вече е надвишавало масата в орбита на първия американски спътник Explorer 1, който е тежал 8,3 кг. Вътре в сферата, под налягане с азот, се е помещавало радиооборудването, система за термичен контрол и сензорите за температура и налягане.
Сателитът, носен на борда два радиопредавателя Тези предаватели са предавали последователно на честоти от 20,005 MHz и 40,002 MHz (приблизително 15 и 7,5 метра дължина на вълната) с мощност от 1 ват всеки. Те са изпращали известните радиоимпулси на групи от няколко десети от секундата, чиято продължителност е зависела от вътрешната температура на устройството, което е позволявало на инженерите на място да проверят дали всичко работи правилно.
Тъй като сферата беше пълна с азот под наляганеСпутник разполагаше с елементарен метод за откриване на потенциални удари на микрометеорити. Разхерметизация, причинена от пробив в корпуса, би променила вътрешното термично поведение и следователно радиосигналите, въпреки че по време на експлоатационния му живот не са регистрирани доказателства за подобни удари.
От Обект D до „най-простия спътник“
Любопитното е, че Спутник 1 Не е било предназначено да бъде първият съветски спътникПървоначалният план на конструкторското бюро ОКБ-1, ръководено от Сергей Корольов, е бил да изстреля много по-голям и по-усъвършенстван спътник, известен като Обект Д, с маса между 1000 и 1400 килограма и 200 до 300 килограма научни инструменти.
Този проект, замислен в средата на 50-те години на миналия век под ръководството на академика Мстислав КелдишЦелта му беше да направи подробни измервания на атмосферната плътност, йонния състав на горните слоеве, слънчевия вятър, магнитното поле и космическите лъчи. Академия на науките на СССР Научното ръководство ще се осъществява от ОКБ-1, изграждането на спътника - от Министерството на радиотехническата промишленост, системата за управление и телеметрия - от Министерството на военноморската промишленост, жироскопите - от Министерството на машиностроенето, наземната апаратура за изстрелване - от Министерството на отбраната, а операциите по изстрелване - от Министерството на отбраната.
Въпреки това, до края на 1956 г. става ясно, че амбициозният Обект D няма да бъде готов навреме. Има сериозни проблеми при разработването на научни инструменти и специфичната тяга на ракетните двигатели Р-7 беше малко по-ниска от очакваната (304 секунди специфичен импулс спрямо очакваните 309-310). Съветското правителство реши да отложи изстрелването на Обект Д за 1958 г., мисия, която по-късно щеше да лети като Sputnik 3.
В този контекст екипът на Корольов, силно загрижен, че Съединените щати биха могли да продължат с програмата си Vanguard, предложи през април 1957 г. да построи спътник много по-просто и по-лекопредназначен единствено да демонстрира способността за достигане на орбита. Така се ражда т. нар. PS обект, акроним за Простейши Спутник, което може да се преведе като „най-простият спътник“.
На 15 февруари 1957 г. Министерският съвет на СССР официално одобрява Обект ПС. Новият спътник не е трябвало да тежи повече от 100 килограма и е трябвало да бъде готов само за няколко месеца. Той се отказва от сложното научно оборудване на Обект Д и избира здрава конструкция, бързо изграждане и изключително надеждна радиосистема, способна да бъде проследявана както от съветски, така и от международни станции. радиолюбители от цял свят.
Ракетата Р-7 и тайната на космодрума Байконур
За да изведе Спутник в орбита, СССР прибягна до Междуконтинентална балистична ракета (МБР) Р-7, известна на Запад като SS-6 или T-3, и с обозначението си GRAU 8K71. Това беше първата в света оперативна междуконтинентална балистична ракета и е създадена с ясно изразена военна цел: да транспортира голяма ядрена бойна глава на хиляди километри.
Решението за построяване на R-7 беше взето на Май 20 1954 от Централния комитет на Комунистическата партия и Министерския съвет. Тя е проектирана с много голям запас от тяга, тъй като съветските инженери не са били сигурни колко всъщност ще тежи полезният товар на водородна бомба. Тази „превъзходна мощност“ в крайна сметка се оказва ключова за адаптирането на ракетата за изстрелване на сателити.
Избраното място за тестовете на R-7 беше 5-ти полигон на Тюратамв Казахстан, сега световноизвестен като космодрум Байконур. Изборът на място е одобрен през февруари 1955 г., но строителните работи продължават до 1958 г. По това време това е свръхсекретно съоръжение, разпознаваемо по близостта си до обикновена железопътна гара насред степта.
Първите изстрелвания на R-7 не бяха точно разходка в парка. Май 15 1957 Първият прототип се разбива след пожар в един от страничните модули (Блок D) 98 секунди след излитането. Третият опит, на 12 юли, също завършва зле поради късо съединение, което причинява загуба на контрол и преждевременно отделяне на модулите, като ракетата се разбива на около 7 км от стартовата площадка. Има дори втора ракета, която не успява да изстреля поради грешка при сглобяването.
Въпреки това, на 21 август и 7 септември бяха проведени [събития] две успешни изстрелваниядемонстрирайки, че Р-7 работи достатъчно добре, за да рискува, според Корольов, една от тези ракети в опит да изведе ПС-1 в орбита. Военните се съгласиха при условие, че ракетата е натрупала тези два последователни успеха и че е прието отлагане на военната ѝ експлоатация.
Разработване и проектиране на „ПС-1“
Конкретната конфигурация на сателита PS беше определена в ключов разговор, 25 де Ноември 1956между Сергей Корольов и инженера Михаил Тихонравов. Последният от години защитава важността на изстрелването на изкуствен спътник и настоява Обект Д да бъде изоставен, поне временно, в полза на много по-опростен и по-бърз за изграждане дизайн.
Детайлното проектиране на сателита се падна на Николай КутиркинПървоначално той избра конична форма, адаптирана към аеродинамичния връх на обтекателя на R-7. Корольов обаче настоя тя да бъде перфектна сфера, както по естетически причини, така и за да се улесни наблюдението ѝ от всеки ъгъл, и това решение в крайна сметка надделя.
Резултатът беше сферичен сателит с диаметър 58 см, с две антени с диаметър 2,4 метра и още две с дължина 2,9 метра, образуващи лъч, наклонен спрямо оста. две алуминиеви полукълба Те бяха съединени с 36 винта, а вътрешността им беше под азотно налягане. Вътре бяха монтирани батериите, двойният предавател D-200, система за термичен контрол и телеметричните сензори, отговорни за наблюдение на вътрешната и външната температура и налягане.
Радиоапаратурата е разработена от лабораторията на Вячеслав Лапо в института НИИ-885, ръководен от Михаил Рязански. Той е проектиран да излъчва кратки импулси на две честоти, 20,005 MHz и 40,002 MHz, последователно. Продължителността на импулса варира между 0,2 и 0,6 секунди в зависимост от вътрешната температура на спътника, съгласно три диапазона (под 0°C, между 0 и 50°C и над 50°C). По този начин инженерите са могли да проверят от земята дали спътникът работи в очакваните условия.
Парадоксално, но във време, когато днес би изглеждало логично да се изстреля спътникът, прикрепен към горния етап за по-лесно използване, Корольов реши, че ПС трябва отделно от Блок А на Р-7, именно за да няма съмнение относно статута ѝ на независим обект в орбита. На практика, Съветският съюз изведе три обекта в орбита в този ден: Спутник, обтекателя и огромния централен етап на ракетата, дълъг 18 метра и тежащ около 7,5 тона.
Стартирането на 4 октомври 1957 г.
Ключовата нощ настъпи 4 Октомври 1957В 22:28:47 московско време (рано сутринта на 5-ти според казахстанско местно време), ракетата 8К71ПС със сериен номер М1-1, леко модифициран вариант на Р-7, пригоден за изстрелване на спътници, излетя от Зона 1 на полигона НИИП-5. В контролния бункер 24-годишният лейтенант на име Борис Чекунов завъртя ключа, който инициира последователността на запалване.
Полетът не беше перфектен до милиметър, но беше достатъчно добър. На 116-та секунда четирите странични ускорителя на ракетата се отделиха и главният двигател Блок А се изключи секунда по-рано от планираното, на 295,4 секунди. Тази малка разлика означаваше, че цялата система беше в малко по-ниска орбита от планираните: 228 x 947 км, в сравнение с първоначално изчислените 225 x 1450 км, с наклон от 65,1 градуса и период от около 96,2 минути.
Около 20 секунди след спирането на двигателя, малкият спътник PS се отдели от етап Блок А. Сателитът се стабилизира в елиптичната си орбита и започна да излъчва своите безпогрешни радиосигнали. Корольов и екипът му обаче не си отдъхнаха, докато... приемам сигнала отново След пълен обикол на спътника и проверка, че той все още е „жив“, Корольов се обадил по телефона на Никита Хрушчов, който бил в Киев, за да го информира за успеха.
Предавателите на Спутник 1 функционираха около 21 дни...докато химическите батерии не се изтощиха. През това време хиляди радиолюбители по света успяха да чуят бипканията на спътника, понякога дори преди официалните станции за проследяване на някои западни страни, които трябваше бързо да пренастроят оборудването си на честотите, използвани от Съветите.
Сателитът остана в орбита без радиоактивност до 4 януари 1958На този ден той се разпадна при повторно влизане в атмосферата след 92 дни в космоса, около 1440 завършени орбити и около 70 милиона изминати километра. Апогеят му постепенно намаляваше по височина, падайки от първоначалните 947 км до около 600 км до началото на декември.
Проследяване и наблюдение на Спутник по целия свят
СССР е създал доста сложна за времето си система за проследяване. В близост до космодрума е построена [неясно - вероятно „визира се космическа станция“ или подобна структура]. обсерваториален комплекс с телескопи и радари, а в Москва, в Болшево, институтът НИИ-4 към Министерството на отбраната централизира приемането на данни и изчисляването на орбиталните параметри.
На национално ниво, втори комплекс, Командно-измервателен комплексТой разполагаше с координационен център в самия НИИ-4 и седем станции за проследяване, разпределени по орбиталната зона: Тюратам, Сари-Шаган, Енисейск, Ключи, Елизово, Макат и Ишкуп. Тези станции бяха оборудвани с радарни, оптични инструменти и телеграфни комуникационни системи за изпращане на измервания до Москва, които бяха използвани за изчисляване на точната орбита както на етапа Блок А, така и на спътника.
За да се проследи траекторията на ракетата по време на издигане, е използвана система, наречена ТралРазработена от Московския енергиен институт (ОКБ МЕИ), тази система позволява приемането и контрола на данни от транспондерите, инсталирани в основния етап на Р-7. Дори след отделянето на Спутник, позицията на етапа помага за прецизиране на изчисляването на орбитата на спътника, тъй като те следват много подобна траектория на известно разстояние.
Що се отнася до наблюдението от чужбина, радиолюбителите в много страни са засекли предаванията на Спутник без особени затруднения, а ракетата-носител е била проследена от радар от Обединеното кралство, използвайки... Телескоп Ловел в Джодрел Банк, единственият радиотелескоп по това време, способен на подобна задача. В Канада обсерваторията Нюбрук е първата, която фотографира спътника от Северна Америка.
Един детайл, който често се забравя, е, че това, което повечето хора са виждали да свети в нощното небе Не беше малкият СпутникТова не беше първият етап, с визуална величина близка до 6, на границата на човешкото зрение, а по-скоро гигантският етап Блок А, който достигна величина 1 и беше оборудван с допълнителни отразяващи елементи, за да стане по-видим. В продължение на години този етап щеше да бъде най-големият обект, изведен в орбита.
Научни цели на Спутник 1
Въпреки че ПС е проектиран като опростен спътник, той в никакъв случай не е бил просто „боклук“ в орбита. Мисията му е имала ясен научен аспект. Чрез анализ на радиосигналите са получени данни за електронна плътност в йоносферата и върху разпространението на радиовълни в горните слоеве на земната атмосфера.
Продължителността и моделът на звуковите сигнали предоставяха информация за вътрешна и външна температура на сферата, което позволява на учените да наблюдават как се държи херметически натоварен апарат в екстремните условия на космоса: цикли на нагряване и охлаждане, слънчева радиация, преминаване през земната сянка и др. Ако сферата беше загубила налягане, температурните показания щяха да се променят, разкривайки пробиви на микрометеорити, които в крайна сметка не се случиха.
Тези данни послужиха като експериментална основа за последващи спътници, които щяха да включват много по-сложни инструменти. Самата програма „Спутник“ беше част от Съветският принос към Международната геофизична година от 1957-1958 г., водена от ООН, която се стреми да координира усилията на хиляди учени от десетки страни за изучаване на Земята и нейната космическа среда.
Освен това, космическият апарат е предоставил косвена информация за плътност на въздуха в горните слоеве Благодарение на изучаването на промените в орбитата му с течение на времето, триенето с останалата атмосфера постепенно забавя спътника, причинявайки намаляване на апогея му и накрая водещо до повторното му влизане в земната атмосфера.
От по-практична гледна точка, Спутник позволи тестването на технологии на телеметрия, термичен контрол и структурно проектиране Те ще се окажат фундаментални за следващото поколение спътници и, малко след това, за първия пилотиран космически кораб. Това беше безценен полигон за съветските инженери.
Програмата „Спутник“ и последвалите ѝ етапи
Спутник 1 беше първият от серия от четири спътника интегриран в програмата „Спутник“. От тях три успяха да достигнат орбита: „Спутник 1“, „Спутник 2“ и „Спутник 3“. Първият откри космическата ера; вторият щеше да стане първият орбитален полет с живо същество; а третият щеше да се опита за много по-сложна научна мисия.
По-малко от месец след първото пускане в експлоатация, 3 де Ноември 1957През 1968 г. руснаците изстрелват Спутник 2, носейки кучето Лайка. Тя е първото живо същество, поставено в орбита около Земята. Мисията, разработена набързо, не включва контролирано повторно влизане в земната атмосфера и Лайка умира няколко часа след излитането поради прегряване на капсулата, въпреки че в продължение на десетилетия официалната версия е различна.
Спутник 3, който най-накрая ще полети през 1958 г., включва много от идеите от Обект Г Първоначалната мисия беше голям и сложен спътник, оборудван с множество научни инструменти за изучаване, наред с други явления, на радиацията от поясите на Ван Алън - област от заредени частици, уловени от магнитното поле на Земята. По ирония на съдбата, въпреки амбицията си, мисията не успя да измери точно тези пояси - задача, която в крайна сметка щеше да бъде изпълнена от американския Explorer 1.
Първият голям провал на програмата дойде при по-ранен опит за изстрелване на Спутник 3, който завърши катастрофално. Въпреки това, мисиите на Спутник позволиха на СССР да нареди поредица от... ефекти което укрепи както научния му престиж, така и политическия му имидж в света.
Отвъд тези спътници, опитът, натрупан с Р-7 и с проектирането на орбитални апарати, проправи пътя за каскада от важни събития: полетът на Юрий Гагарин на борда на Vostok 1 През 1961 г., първият човек в космоса; мисията на Валентина Терешкова през 1963 г., първата жена в орбита; първите сонди, достигнали Луната и Венера, и първата разходка в открития космос, извършена от Алексей Леонов през 1965 г.
Политическо въздействие и т. нар. „ефект на Спутник“
Изстрелването на Спутник 1 беше брутален шок за западния свят и особено за Съединените щати. Студената войнаФактът, че СССР успя да изведе спътник в орбита, предполагаше не само научен напредък, но и демонстрация, че СССР притежава ракета, способна да достига цели от другата страна на планетата.
През 1955 г. и Вашингтон, и Москва обявиха намерението си да изстрелят спътници по време на Международната геофизична година. Американците публично подкрепиха проекта. авангардс частично граждански характер, докато армията, с екипа на Вернер фон Браун, работеше върху варианти на ракетата „Юпитер C“, които на теория вече бяха способни да достигнат орбита, ако бяха оборудвани с активен краен етап вместо с обикновен баласт, както се случи при тестовото изстрелване през септември 1956 г.
СССР, от своя страна, от години промотира идеята за изкуствения спътник сред своите лидери, с фигури като Тихонравов и Келдиш защитавайки проекта. На Запад обаче никой не приемаше твърде сериозно съветските съобщения, докато бипканията на Спутник не се разпространяваха по радиостанциите по целия свят. Усещането, че Съединените щати са изостанали технологично, породи това, което е известно като „Ефектът на Спутник“.
Психологическото въздействие беше огромно. За първи път американската общественост усети възможността за пряка заплаха от космоса, разбирайки, че същата ракета, която изведе спътника в орбита, може да бъде използвана за изстрелване на ядрена бомба на нейна територия. Политическата реакция беше бърза: НАСА е създадена през 1958 г.Програмите за ракети „Атлас“ и „Титан“ бяха ускорени, а инвестициите в научно и технологично образование бяха удвоени.
В символичен смисъл, съветският успех затвърди образа на СССР като алтернативен модел на обществото и политическата система. За много развиващи се страни Спутник беше интерпретиран като доказателство, че една социалистическа държава може да се конкурира и да надмине Съединените щати в областта на високите технологии. Това позволи на Москва да се представи като „фар“ на прогреса за части от т.нар. Трети свят.
Въпреки това, същата тази демонстрация на сила предизвика космическа и въоръжаваща надпревара с колосални размери. Състезанието, което продължи поне до средата на 70-те години на миналия век, включваше важни етапи като съвместно скачване. Аполо-Союз През 1975 г. това повиши геополитическото напрежение, но също така стимулира развитието на технологии, които сега са част от нашето ежедневие.
Спомени, реплики и културно наследство на Спутник
Малкият метален спътник остави своя отпечатък не само в учебниците по история и геополитиката, но и в популярната култура и колективната памет. В самата Русия няколко копия на Спутник 1 Те са изложени в музеи, като например Музея на космонавтиката в Москва или в съоръженията на РКК „Енергия“, наследник на ОКБ-1 на Корольов.
Извън Русия могат да се видят и копия на емблематичния спътник. Едно виси до руското посолство в Мадрид, а друго е изложено в Национален въздушен и космически музей От Смитсониън във Вашингтон. Дори Организацията на обединените нации получи като подарък модел в реален размер, който днес украсява фоайето на централата ѝ в Ню Йорк, постоянно напомняне за началото на космическата ера.
През 2003 г. резервен модул „Спутник 1“, известен като „модел PS-1“, беше обявен за продажба в eBay. Той идва от научен институт близо до Киев, където е бил изложен в продължение на години, макар и без радиооборудването си, което е било премахнато през 60-те години на миналия век поради военните му приложения. Смята се, че са произведени между [липсва номер]. двадесет и четири функционални модела за интеграционни тестове и тестове на почвата.
Ехото на Спутник достигна и до литературата и популярната наука. През 2001 г. Пол Диксън публикува книгата Спутник: Шокът на векакойто анализира политическото, културното и технологичното въздействие на този малък спътник върху американското общество и световната история. Многобройни автори и популяризатори оттогава са се върнали към темата, подчертавайки как „моментът на Спутник“ е предефинирал цели национални приоритети.
В Русия споменът за Спутник остава жив сред поколенията, израснали под... митология на космонавтикатаМного посетители на Музея на космонавтиката в Москва са чували за този подвиг, макар понякога да си спомнят само датата и факта, че СССР е първата страна, изстреляла спътник. За други това е източник на национална гордост и напомняне за епоха, когато страната е била лидер в някои от най-зрелищните научни постижения в света.
И до днес космодрумът Байконур, откъдето беше изстрелян Спутник 1, остава един от основните нервни центрове на световна астронавтикаОттам космическите кораби „Союз“ излитат към Международната космическа станция, а спътници от всякакъв тип продължават да бъдат изстрелвани. Междувременно руската космическа агенция „Роскосмос“ разработва нови проекти, като капсулата „Орел“ (преди известна като „Федерация“) за полети в дълбокия космос и космодрума „Восточен“ като частичен заместител на Байконур.
Съперничеството от ерата на Спутник отстъпи място на сценарий, Интернационална кооперация На много фронтове, със съвместни мисии между Роскосмос, НАСА и ЕКА, като например програмата ExoMars или проектите за изследване на Луната. Въпреки това, споменът за този малък спътник остава присъстващ винаги, когато се обсъждат нови космически програми и възможността за създаване на бази на Луната или пътуване до Марс.
Поглеждайки назад, Спутник 1 се кондензира в 83,6 килограма метал - цяла промяна в епохата: той беше технологична демонстрация, научен инструмент, пропагандно оръжие и спусък за... дълбока трансформация в начина, по който човечеството вижда себе си, вече не ограничено до повърхността на планетата си, а способно да излезе в космоса, да населява орбита със стотици спътници и да мечтае за все по-далечни дестинации.
