יסודות תיאורטיים מוקדמים וניסויי גיל המעבר

החלום של הצבת חפץ מלאכותי למסלול סביב כדור הארץ הוא עתיק מאות שנים. הניסוי של סר אייזק ניוטון על "קננון על פסגת ההר" תיאר לראשונה את העיקרון של תנועה מסלול ב-FLT שלו:0Philosophiæ Naturalis Principia MathematicaFLT 1 (1687) הראה כי אם פרויקט הושק במהירות אופקית מספקת, מסלולו יהיה מספיק לרסן את כדור הארץ למשך יותר ממאתיים שנה.

בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20 החלוצים של הריטריות החלו להפוך את התיאוריה של ניוטון לאפשרות מעשית.המורה הרוסי קונסטנטינוס טיסולובסקי הביא את משוואה הרקטות ב-1903 והציע רקטות רב-שלביות כדרך היחידה להשיג מהירות מסלולית.הוא גם חזה תחנות חלל ולוויינים מלאכותיים.

מלחמת העולם השנייה האיצה את פיתוח הרקטות באופן דרמטי.מהנדסים גרמניים תחת ונרנרה פון בראון יצרו את הטיל הבליסטי V-2, האובייקט הראשון מעשה ידי אדם להגיע לחלל (גובה תת-ביטאלי של 176 ק"מ ב-1944) לאחר המלחמה, הן ארצות הברית והן ברית המועצות כבשו את קרני החלל V-2 והן את כלי המחקר האטמוספריים שנקטו בארצות הברית, מבצע ניירקליק הביא את בראון והצוות שלו לעבוד על טילים בגובה גבוה של צבא ארצות הברית, ומאוחר, ומאוחר יותר, לאחר מכן, לאחר מכן, ומאוחר יותר, ומאוחר יותר, החל מ-1930 ניסויים צבאיים, ומאוחרים, ומאוחרים, החל ממרחקם, ומאוחרים, ודרים, וצפו תחת טילים, ודרים, ודרים, ודרים, החל ממרחקם, ודרים, ודרומי רדיוקו על גבי טילים צבאיים, ודרומי רדיו-2, החל מגובהם, אשר שימשו את טילי רדיו-2, ודרומי רדיו-2, החל מגובהם, החל מגובהם, ודרומי רדיו-2, במהלך טילים צבאיים, במהלך טילים צבאיים, אשר שימשו את טילי רדיו-אוויר, החל מגובהם, ודרומי רדיו

המלחמה הקרה Catalyst ו-Space Race מתחיל

היריבות הגיאופוליטית בין ארצות הברית לברית המועצות לאחר 1945 סיפקה את הרצון הפוליטי ואת המימון הדרושים כדי להפוך את חלומות הלווין למציאות.שני המעצמות היו מפתחים טילים בליסטיים בין יבשתיים (ICBMs) שיכולים לספק ראשי נפץ גרעיניים. משגר לווייני היה למעשה ICBM עם מטען קל יותר, כך שהטכנולוגיה הייתה ניתנת להעברה ישירה.

ב-1955 הודיעה ארצות הברית כי היא תשיק לוויין מדעי כחלק מ"שנה הגיאו-פיסיקה הבינלאומית" (IGY) של 1957–1958.תוכנית ארצות הברית, Project Vanguard, מנוהלת על ידי המעבדה לחקר הצי, והשתמשה בקטטה אזרחית חדשה.הברית המועצות, בינתיים, פיתחה בחשאי את יכולת הלווין שלה תחת קורוגרד.

ב-4 באוקטובר 1957, ברית המועצות הדהימה את העולם על ידי שיגורו של ה-FLT:0 [Sputnik 1FLT] 1 (רוסיה עבור "מטייל כפול"), הלוויין המלאכותי הראשון של כדור הארץ המלאכותי (הספירה 83.6-kg) העביר אות פשוט "Bebeep-up-up-up-up-upep" על שני תדרי רדיו של נאס"א.השיקו היה ניצחון תעמולה וזעזוע טכנולוגי למערב, מהפעולה ציבורית אינטנסיבית ופוליטיתומה בתוך ארצות הברית, ומלחמת החלל, אשר נחתם ב-1958.

Sputnik 1: The First Artificial Satellite

Sputnik 1 היה כדור אלומיניום מלוטש 58 ס"מ בקוטר.זה נשא שני משדרים רדיו (20.005 ו 40.002 MHz) המופעל על ידי סוללות כסף-זנק שנמשכו כשלושה שבועות.הלוויין גם הכיל מתג מתואם לחץ אשר מופעל אם התחום החתום על האווירה, אם כי שום טלמטרה לא הוחזרה מעבר לפרמטרי האות הרדיו. 20 M יכול להיות קיבל על ידי מפעילי רדיו חובבניים ברחבי העולם, הופך את פני אזרחים רגילים.

למרות ש-Sputnik 1 נשא מכשיר מינימלי, אותות הרדיו שלה הוכיחו ערך מדעי.מדענים עקבו אחר השינוי דופלר של האותות כדי לקבוע את מסלול הלוויין בדיוק.העקב הזה גילה שהאטמוספירה העליונה של כדור הארץ - מעל 200 ק"מ - הייתה צפופה יותר מאשר לצפות, כי Sputnik של מסלול דעיכה מהר יותר מאשר חזו.זה אפשר לחוקרים לחשב גרר אטמוספרי אטמוספריט אטמיים אלה בפעם הראשונה רדיו.

בנוסף, משדר ה- 20 MHz שימש כמתערה לתחנות קרקע ברחבי העולם, והפגין את האפשרות של מעקב ותקשורת לווייניים.הלווין עבר 92 ימים, השלמת 1,440 מסלולים לפני שריפת האווירה ב-4 בינואר 1958.

ה Immediate Aftermath: Sputnik 2 ו- Laika

ב-3 בנובמבר 1957, רק חודש אחד לאחר מכן.FLT:0Sputnik 203FLT:1 שקל לוויין כבד יותר, שאפתני יותר ב-3 בנובמבר 1957 - רק חודש אחד לאחר מכן.FLT:0Sputnik 2uaFLT:1; הוא שקל 508 ק"ג ונשא מערכת תמיכה לחיים וכלב בשם לאיקה.זה היה הניסוי הביולוגי הראשון במסלול, שנועד לבדוק האם יצור חי יכול לשרוד את הסביבה.

תאו של לאיקה הכיל מאוורר, מפיץ מזון, וכלים כדי למדוד את קצב הלב שלה, הנשימה ולחץ הדם.לצערי, מערכת הבקרה התרמית נכשלה זמן קצר לאחר ההשקה, ולאיקה מתה מלחץ ומהתחממות יתר בתוך כמה שעות (בניגוד לצורך בתמיכה בחיים אמינים במשימות מאוחרות יותר).הלוויין עצמו המשיך למסלול במשך 162 ימים, אבל המשימה העיקרית שלו - להוכיח את העולם הממתיק, שיכול לשרוד רק את ההשפעות המיקרו-מרכזיות של חומר מכניות בהצלחה, עם מחזור חיים, אך ורק על פני השטח, עם זאת, עם מחזור חיים מוצלח של מחזור חיים מוצלח של מחזורי, עם זאת, אך ורק על פני השטח, עם זאת, עם זאת, רק על מנת למנוע את ההשפעות מיקרו- ⁇ , עם זאת, רק על מנת למנוע את ההשפעות מיקרוגרניקה, עם מחזור חיים מוצלח של מחזור חיים מוצלח של מחזור חיים מוצלח של חומר מכני של מחזור חיים מוצלח של מחזור חיים מוצלח של מחזור חיים מוצלח של מחזור חיים מוצלח של מחזור חיים מוצלח של מחזור חיים יעיל של מחזור חיים יעיל של מחזור חיים של מחזור חיים של מחזור חיים יעיל של מחזור חיים של מחזור חיים של מחזור חיים של משימות מאוחר יותר.

תגובה אמריקנית: Explorer 1 וגילוי של ואן אלן בלטס

ארצות הברית עברה במהירות את מאמצי הלוויין שלה לאחר השקתו של ספוטניק.תוכנית Vanguard סבלה מכישלון משפיל ב-6 בדצמבר 1957, כאשר הרקטות התפוצצו על גבי תחנת הטילים הבליסטיים של הצבא, בראשותו של ורן פון בראון, פיתחה משגר לוויין גיבוי הידוע בשם צדק-C (רקטה של רדסטון) ב-31 בינואר 1958, צוותו של פון בראון הצליח בהצלחה רבה (FLT00: 1Exler 1Ex1, 1.

Explorer 1 היה גליל קטן (15 ק"ג, 203 ס"מ ארוך) שעוצב ונבאנו על ידי המעבדה להנעה של Jet Propulsion.הכלי המדעי החשוב ביותר שלו היה נגד גייגר-מלר שנשא ד"ר ג'יימס ואן אלן מאוניברסיטת איווה. ואן אלן עיצב את הניסוי למדוד קרינה קוסמית.במהלך המסלול, הדלפק הג'ר הגיאגר השתמט בגבהים מסוימים, והגיע ל- אפס כמה מהנדסים שחשבו שלא היו אחראים כראוי לכדי אלקטרוניקה.

נתונים אלה הובילו לגילוי של ה-FLT:0Van Allen קרינה החגורות קרינת קרינת פלאפל 1, שני אזורים בצורת דוגוז של פרוטונים באנרגיה גבוהה ואלקטרונים לכודים על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ. Explorer 1 של אלן היה אחד הגילויים המדעיים העיקריים הראשונים של עידן החלל ושינו את ההבנה שלנו של הסביבה הקרובה לכדור הארץ.

Vanguard 1 וצורת כדור הארץ

לאחר כישלון Vanguard הראשוני, התוכנית הצליחה בסופו של דבר עם FLT:0Vanguard 1FreaLT 1 ב-17 במרץ 1958, לוויין spherical קטן, 1.47-kg היה הראשון להיות מופעל על ידי תאים סולאריים - שישה לוחות סיליקון זעירים ששמרו על סוללות טעונות שהופעלות והרשיו ללווין להעביר במשך שנים ולא שבועות.

Vanguard 1 נשא שני מכשירים מדעיים: המrmistor למדוד טמפרטורה פנימית זוג משדרי רדיו.השלם המדעי האמיתי הגיע מעוקב מדויק של מסלול Vanguard. על ידי ניתוח הפרעות עדין בדרך של הלוויין, גיאדס חושב כי כדור הארץ הוא מעט פענוח בצורת ערפל - hemisphere הדרומי הוא קצת "מנפח" ואת ה hemisre הצפוני "מגובה" של כדור הארץ הוא מעט מאוד גבוה" (ממדכאים) של חומרתמי) על פני כדור הארץ.

משימות מדעיות מוקדמות

השנים 1958-1960 ראו פלורי שיגורים של כוחות העל, כל אחד מהם נושא עומסים מדעיים ממוקדים:

  • (FLT:0)Explorer 3FLT:1 (מרץ 1958): קארי הקליט קלטת לאחסון מדידות קרינה ושיחק אותם חזרה לכדור הארץ, תוך אימות קיומו של חגורת ואן אלן ומספק נתונים מפורטים יותר.
  • [01:0]SCOREFLT:1 [דצמבר 1958]: לוויין התקשורת הראשון - מסר שדרדר את הודעת חג המולד של הנשיא אייזנהאואר.זה הראה כי לווינים יכולים להעביר אותות רדיו, ובכך לנסח את הדרך לתקשורת גלובלית.
  • (FLT:0)Vanguard 2FLT:1 (פברואר 1959): קאריד photocells למדוד כיסוי ענן, אבל הלוויין התנגש בשל פגם עיצוב, הגבלת השימושיות שלו.
  • (FLT:0)Explorerir 6FLT:1 (אוגוסט 1959): ידוע גם בשם "הלווין הדליף", הוא העביר את התמונה הראשונה של כדור הארץ מהחלל ומדד קרני קוסמיות, שדות מגנטיים ומיקרומטראוסטרואידים.
  • (FLT:0TIROS-1FLT:1) (אפריל 1960): לוויין מזג האוויר הראשון שהוקדש על ידי נאס"א, הוא החזיר אלפי תמונות כיסוי ענן וסימן את תחילת המטאורים התפעוליים מהחלל.
  • (FLT:0) Transit 1BoriFLT:1 (אפריל 1960): לוויין הניווט הניסויי הראשון, קודמו של מערכת המיקומים העולמית (GPS) הוא השתמש בשינויי דופלר של אותותיו כדי לאפשר לצוללות לקבוע את עמדותיהם.

טיסות מוקדמות אלה הפגינו את היישומים המדעיים והמעשיים השונים של לווינים מלאכותיים וקבעו את הבמה לתוכניות שאפתניות הרבה יותר בשנות ה-60.

חידושים טכנולוגיים דרבירד מהלוויינים המוקדמים

הללוויינים הראשונים היו יוצאי דופן לא רק עבור התרומות המדעיות שלהם, אלא גם עבור פריצות דרך הנדסיות שהם דרשו.מיניון של אלקטרוניקה - צינורות אבק, מתנגדים, ו capaciacitors - היו צריכים לעמוד ברט של ההשקה ואת הריק של החלל.השליטה הירומית הושג באמצעות בחירה זהירה של ציפויים וחומרים; Sputnik 1 השתמש על פני משטח מלוטש כדי לשמור על טמפרטורות יציבות, בעוד ואן 1 השתמש בשילוב של צבע לבן ורחום עבור רגולציה פסיבית.

תאים סולאריים, שנבדקו לראשונה על Vanguard 1, הפכו למקור הכוח הסטנדרטי של כמעט כל הלוויינים הבאים.מערכות טלמטריות התפתחו ממגדלות גליות פשוטות (Sputnik) ל-Rocker Playback (Explorer 3) ובסופו של דבר לפענח את המודולציה (Explorer 6) שיכולות לשדר הרבה יותר נתונים.

מורשת ושחר עידן החלל

הלוויינים המלאכותיים הראשונים השיגו הרבה יותר מאשר המעצבים שלהם העזו לקוות.הם שינו את מדעי כדור הארץ על ידי מתן פרספקטיבה גלובלית על האווירה, מגנטיוספירה, ושדה הכבידה שלהם.הם פתחו את שדות הפיזיקה של פלזמה חלל, גיאודות לוויין ומחקר מזג אוויר חלל.גילוי חגורה ואן אלן, המדידה של גרר אטמוספרי, והדמית העננים של כדור הארץ היו מבשרים ישירים לאקלים של ימינו, ניטור GPS, וחיזוי מזג האוויר של GPS אמיתי.

מבחינה פוליטית, הלוויינים הראשונים סיימו את האשליה שכל אומה יכולה לשלוט ב"קרקע הגבוהה" של החלל באופן חד-צדדי. הרוח של השנה הגיאו-פיאלית הבינלאומית – שיתוף נתונים ופרסום פתוח – השפיעה על ההסכם מאוחר יותר כדי להפוך את המרחב לשימוש בדרכי שלום, שהגיע לשיאו בהסכם החלל החיצון של 1967.התוכנית הסובייטית ותוכנית החלל הבינלאומית, אף על פי שתחרותית, החלה גם חילופי מדע וסימפופיה משותפת, הנחת הקרקע לשיתוף פעולה על פרויקטים כמו פרויקט החלל הבינלאומי של אפולו-סולקו, ובסופו של פרויקט הניסוי הבינלאומי.

בעשורים שלאחר מכן, לווינים הפכו הכרחיים לתקשורת, ניווט, תצפית כדור הארץ, וחיפוש עמוק בחלל.כל לוויין מודרני - מיחידת GPS במכונית למקפת מאדים - חייב את קיומו לעבודה החלופית של תחומים קטנים ראשונים אלה וציילרים.המהנדסים והמדענים שבנו אותם, לעתים קרובות עם כללים שקופיות ומכרו ברזל, הוכיחו כי האנושות יכולה לעזוב את העריצים וללמוד מלמעלה.

"הלווינים הראשונים לימדו אותנו שהשמים אינם הגבול, אלא רק ההתחלה של גבול גדול בהרבה." ~ ג'יימס ואן אלן, 19583

(ב) ראו את דף הספוילרים של נאס"א (הופנה מהדף קומנדו) 1 (הופנה מהדף אספקט) 1 של מחלקת ההיסטוריה של נאס"א (נאס"א) ו-(FLT:2Jet Propulsion) 1 Mission Review, and the NOAA's Archivesd vanguardd 1 DataFLT:5]