El 4 oktober 1957 Menneskeheten krysset en grense som frem til da bare hadde eksistert i science fiction: for første gang fullførte et menneskeskapt objekt en bane rundt jorden. Den lille enheten, en metallisk kule med fire antenner, gikk inn i historien som Sputnik 1 og startet … romkappløp midt under den kalde krigen, som tente alarmer, entusiasme og drømmer i like stor grad.
Bak de kjente menneskene «Pip-pip-pip» Metningen av radiobølger i flere uker var et resultat av årevis med hemmelig arbeid, politiske avgjørelser, militær rivalisering og banebrytende ingeniørkunst. Sputnik var mer enn bare en satellitt: den ble et symbol på Sovjetunionens teknologiske dyktighet, et førsteklasses propagandaverktøy og utgangspunktet for en rekke milepæler som skulle bringe menneskeheten i bane rundt jorden og senere til månen.
Hva var egentlig Sputnik 1?
Sputnik 1 var den første kunstige satellitt vellykket oppskyting i bane. Dets offisielle russiske navn ble oversatt til «Kunstig jordsatellitt», selv om den ble populært kjent som Sputnik, et ord som på russisk betyr noe sånt som “medreisende” og at det allerede hadde blitt brukt i flere tiår som et synonym for satellitt.
Fysisk sett var satellitten en 58 centimeter aluminiumskule Den hadde en polert, skinnende kuppel med en diameter på 1,5 meter, hvorfra fire svært tynne antenner stakk ut, mellom 2,4 og 2,9 meter lange. Disse antennene, som var skråstilt på omtrent 35 grader, ga enheten det umiskjennelige «ballen med et værhår»-utseendet som har blitt ikonisk i romfartens historie.
Den totale massen til Sputnik 1 var 83,6 kiloMesteparten av vekten kom fra sølv-sink-batteriene, som til sammen veide omtrent 51 kilogram og utgjorde nesten 60 % av totalen. Sølvet som ble brukt i disse batteriene alene, omtrent 10 kilogram, oversteg allerede massen i bane til den første amerikanske satellitten, Explorer 1, som veide 8,3 kg. Inne i kulen, under trykk med nitrogen, var radioutstyret plassert, termisk kontrollsystem og temperatur- og trykksensorene.
Satellitten som ble fraktet om bord to radiosendere Disse senderne sendte vekselvis på frekvenser på 20,005 MHz og 40,002 MHz (omtrent 15 og 7,5 meter bølgelengde) med en effekt på 1 watt hver. De sendte de berømte radiopulsene i grupper på noen få tidels sekunder, hvis varighet avhengte av enhetens indre temperatur, slik at ingeniører på bakken kunne sjekke at alt fungerte som det skulle.
Ettersom sfæren var full av nitrogen under trykkSputnik hadde en rudimentær metode for å oppdage potensielle mikrometeorittnedslag. En trykkavlastning forårsaket av en punktering i foringsrøret ville ha endret den interne termiske oppførselen og dermed radiosignalene, selv om det ikke ble registrert tegn til slike nedslag i løpet av dens levetid.
Fra Objekt D til den «enkleste satellitten»
Det merkelige er at Sputnik 1 Den var ikke ment å være den første sovjetiske satellittenDen opprinnelige planen til designbyrået OKB-1, ledet av Sergej Korolev, var å skyte opp en mye større og mer sofistikert satellitt, kjent som Objekt D, med en masse på mellom 1000 og 1400 kilogram og 200 til 300 kilogram vitenskapelige instrumenter.
Dette prosjektet, unnfanget på midten av 50-tallet under ledelse av den akademiske Mstislav KeldyshDen hadde som mål å gjøre detaljerte målinger av atmosfærisk tetthet, den ioniske sammensetningen av de øvre lagene, solvinden, magnetfeltet og kosmiske stråler. Sovjetunionens vitenskapsakademi Den vitenskapelige ledelsen ville bli håndtert av OKB-1, byggingen av satellitten av departementet for radioteknisk industri, kontroll- og telemetrisystemet av departementet for sjøfartsindustri, gyroskopene av departementet for maskinbygging, bakkeoppskytningsutstyret av Forsvarsdepartementet og oppskytningsoperasjonene av Forsvarsdepartementet.
Men ved utgangen av 1956 ble det klart at det ambisiøse Objekt D ikke ville bli klart i tide. Det var alvorlige problemer med utviklingen av vitenskapelige instrumenter og den spesifikke skyvekraften til R-7 rakettmotorene var litt lavere enn forventet (304 sekunder med spesifikk impuls mot de forventede 309–310). Den sovjetiske regjeringen bestemte seg for å utsette oppskytningen av Objekt D til 1958, et oppdrag som senere skulle fly som Sputnik 3.
I den sammenhengen foreslo Korolevs team, som var svært bekymret for at USA kunne komme videre med Vanguard-programmet, i april 1957 å bygge en satellitt. mye enklere og letteredesignet utelukkende for å demonstrere evnen til å nå bane. Dermed ble det såkalte PS-objektet født, et akronym for Prosteisji Sputnik, som kan oversettes til «den enkleste satellitten».
15. februar 1957 godkjente Sovjetunionens ministerråd formelt Object PS. Den nye satellitten skulle ikke veie mer enn 100 kilogram og måtte være klar på bare noen få måneder. Den ga avkall på det sofistikerte vitenskapelige utstyret til Object D og valgte en robust design, rask konstruksjon og et ekstremt pålitelig radiosystem, som kunne spores av både sovjetiske og internasjonale stasjoner. amatørradiooperatører fra hele verden.
R-7-raketten og hemmeligheten bak Baikonur-kosmodromen
For å sende Sputnik i bane, tydde Sovjetunionen til R-7 interkontinentalt ballistisk missil (ICBM), kjent i Vesten som SS-6 eller T-3, og med betegnelsen GRAU 8K71. Det var verdens første operative ICBM og ble født med et klart militært formål: å transportere et stort atomstridshode tusenvis av kilometer.
Beslutningen om å bygge R-7 ble tatt 1. May 20 1954 av sentralkomiteen i kommunistpartiet og ministerrådet. Den ble designet med en svært generøs skyvekraftmargin fordi sovjetiske ingeniører ikke var sikre på hvor mye nyttelasten til en hydrogenbombe faktisk ville veie. Denne «overmakten» viste seg å være nøkkelen til å tilpasse missilet for oppskyting av satellitter.
Stedet som ble valgt for R-7-testene var 5. polygon av Tyuratami Kasakhstan, nå verdensberømt som Baikonur Cosmodrome. Valget av tomt ble godkjent i februar 1955, men byggearbeidene fortsatte til 1958. På den tiden var det et topphemmelig anlegg, identifisert ved nærheten til en enkel jernbanestasjon midt på steppen.
De første oppskytningene av R-7 var ikke akkurat en lett sak. May 15 1957 Den første prototypen krasjet etter at det brøt ut brann i en av sidemodulene (blokk D) 98 sekunder etter oppskytning. Det tredje forsøket, 12. juli, endte også dårlig på grunn av en kortslutning som forårsaket tap av kontroll og for tidlig separasjon av modulene, og missilet styrtet omtrent 7 km fra oppskytningsrampen. Det var til og med en andre rakett som ikke klarte å skytes opp på grunn av en monteringsfeil.
Likevel ble det holdt [arrangementer] 21. august og 7. september to vellykkede lanseringernoe som demonstrerte at R-7 fungerte bra nok til, etter Korolevs mening, å risikere et av disse missilene i et forsøk på å sette PS-1 i bane. Militæret gikk med på betingelse av at raketten hadde akkumulert disse to suksessene på rad, og at en utsettelse av den militære utnyttelsen ble akseptert.
Utvikling og design av «PS-1»
Den spesifikke konfigurasjonen av PS-satellitten ble definert i en viktig samtale, 25 november 1956mellom Sergej Korolev og ingeniøren Mikhail Tikhonravov. Sistnevnte hadde i årevis argumentert for viktigheten av å skyte opp en kunstig satellitt og presset på for at Object D skulle forlates, i hvert fall midlertidig, til fordel for et mye enklere og raskere design.
Den detaljerte utformingen av satellitten falt på Nikolai KutyrkinI utgangspunktet valgte han en konisk form tilpasset den aerodynamiske spissen av R-7-kåpen. Korolev insisterte imidlertid på at den skulle være en perfekt kule, både av estetiske årsaker og for å gjøre det lettere å observere den fra alle vinkler, og den avgjørelsen vant til slutt.
Resultatet var en sfærisk satellitt med en diameter på 58 cm, med to 2,4-meters antenner og to til på 2,9 meter, som dannet en stråle som skrånet i forhold til aksen. to halvkuler av aluminium De var skjøtet sammen med 36 skruer, og innsiden ble trykksatt med nitrogen. Inni var batteriene, D-200-tvillingsenderen og termisk kontrollsystem og telemetrisensorene som er ansvarlige for å overvåke intern og ekstern temperatur og trykk.
Radioutstyret ble utviklet av laboratoriet til Vjatsjeslav Lappo ved NII-885-instituttet, ledet av Mikhail Ryazansky. Den var designet for å sende ut korte pulser med to frekvenser, vekselvis 20,005 MHz og 40,002 MHz. Pulsvarigheten varierte mellom 0,2 og 0,6 sekunder avhengig av satellittens indre temperatur, i henhold til tre områder (under 0 °C, mellom 0 og 50 °C, og over 50 °C). På denne måten kunne ingeniører bekrefte fra bakken om satellitten opererte innenfor de forventede forholdene.
Paradoksalt nok, på et tidspunkt da det i dag ville virke logisk å skyte opp satellitten som var festet til det øvre trinnet for enkelhets skyld, bestemte Korolev at PS skulle separat fra blokk A av R-7, nettopp slik at det ikke skulle være noen tvil om dens status som et uavhengig objekt i bane. I praksis sendte Sovjetunionen tre objekter i bane den dagen: Sputnik, kåpen og det enorme sentrale trinnet i raketten, 18 meter langt og med en vekt på omtrent 7,5 tonn.
Lanseringen 4. oktober 1957
Den viktigste natten kom 4 oktober 1957Klokken 22:28:47 Moskva-tid (tidlig morgen den 5. ifølge kasakhisk lokal tid) lettet 8K71PS-raketten med serienummer M1-1, en noe modifisert variant av R-7 tilpasset for satellittoppskytninger, fra område 1 av NIIP-5-testområdet. I kontrollbunkeren vred en 24 år gammel løytnant ved navn Boris Chekunov om nøkkelen som startet tenningssekvensen.
Flyturen var ikke perfekt ned til millimeteren, men den var god nok. Etter 116 sekunder skilte missilets fire sideboostere seg, og hovedmotoren i blokk A slo seg av et sekund tidligere enn planlagt, etter 295,4 sekunder. Den lille forskjellen betydde at hele systemet var i en litt lavere bane av det planlagte: 228 x 947 km, sammenlignet med de opprinnelig beregnede 225 x 1450 km, med en helning på 65,1 grader og en periode på omtrent 96,2 minutter.
Omtrent 20 sekunder etter at motoren stanset, skilte den lille PS-satellitten seg fra Block A-trinnet. Satellitten stabiliserte seg i sin elliptiske bane og begynte å sende ut sine umiskjennelige radiosignaler. Korolev og teamet hans pustet imidlertid ikke lettet ut før motta signalet igjen Etter en fullstendig omløpstid og bekreftelse på at satellitten fortsatt var «i live», ringte Korolev Nikita Khrusjtsjov, som var i Kiev, for å informere ham om suksessen.
Senderne til Sputnik 1 fungerte i omtrent 21 dager…til de kjemiske batteriene gikk tomme. I løpet av den tiden kunne tusenvis av radioamatører over hele verden høre satellittens pipelyder, noen ganger til og med før de offisielle sporingsstasjonene i noen vestlige land, som raskt måtte justere utstyret sitt til frekvensene som ble brukt av sovjeterne.
Satellitten forble i bane uten radioaktivitet frem til 4 januar 1958Den dagen gikk den i oppløsning da den gikk tilbake til atmosfæren etter 92 dager i rommet, rundt 1440 fullførte omløp og omtrent 70 millioner kilometer. Dens apogeum sank gradvis i høyde, fra opprinnelige 947 km til omtrent 600 km i begynnelsen av desember.
Sporing og observasjon av Sputnik rundt om i verden
Sovjetunionen etablerte et ganske sofistikert sporingssystem for den tiden. En [uklart – muligens “refererer til en romstasjon” eller lignende struktur] ble bygget i nærheten av kosmodromen. observatoriumskompleks med teleskoper og radarer, og i Moskva, i Bolsjevo, sentraliserte NII-4-instituttet i Forsvarsdepartementet mottak av data og beregning av orbitalparametere.
På nasjonalt nivå, et annet kompleks, Kommando-målingskompleksDen hadde et koordinasjonssenter ved selve NII-4 og sju sporingsstasjoner fordelt langs baneområdet: Tyuratam, Sary-Shagan, Yeniseysk, Klyuchi, Yelizovo, Makat og Ishkup. Disse stasjonene var utstyrt med radar, optiske instrumenter og telegrafkommunikasjonssystemer for å sende målinger til Moskva, som ble brukt til å beregne den nøyaktige banen til både Block A-trinnet og satellitten.
For å spore rakettens bane under oppstigning, ble det brukt et system som heter TralDette systemet, som ble utviklet av Moskvas energiinstitutt (OKB MEI), muliggjorde mottak og kontroll av data fra transponderne som var installert i kjernetrinnet til R-7. Selv etter at Sputnik skilte seg ut, bidro trinnets posisjon til å forbedre beregningen av satellittens bane, ettersom de fulgte en veldig lik bane på en kjent avstand.
Når det gjelder observasjon fra utlandet, oppdaget amatørradiooperatører i en rekke land Sputniks sendinger uten store problemer, og boosterraketten ble sporet av radar fra Storbritannia ved hjelp av Lovell-teleskopet ved Jodrell Bank, det eneste radioteleskopet som da var i stand til å utføre en slik oppgave. I Canada var Newbrook-observatoriet det første som fotograferte satellitten fra Nord-Amerika.
En detalj som ofte blir glemt er at det folk flest så skinne på nattehimmelen Det var ikke den lille SputnikDet var ikke det første trinnet, med en visuell magnitude nær 6, på grensen av menneskelig syn, men snarere det gigantiske Block A-trinnet, som nådde magnitude 1 og hadde blitt utstyrt med ekstra reflekterende elementer for å gjøre det mer synlig. I årevis skulle dette trinnet være det største objektet som ble sendt i bane.
Vitenskapelige mål for Sputnik 1
Selv om PS ble designet som en forenklet satellitt, var den på ingen måte bare et «skrotstykke» i bane. Oppdraget hadde et klart vitenskapelig aspekt. Gjennom analyse av radiosignaler ble det innhentet data om elektrontettheten i ionosfæren og om forplantningen av radiobølger i de øvre lagene av jordens atmosfære.
Varigheten og mønsteret til pipelydene ga informasjon om indre og ytre temperatur av sfæren, slik at forskere kan observere hvordan et trykksatt kjøretøy oppførte seg i det ekstreme miljøet i rommet: oppvarmings- og kjølesykluser, solstråling, passasje gjennom jordskyggen, osv. Hvis sfæren hadde mistet trykk, ville temperaturavlesningene ha endret seg, noe som ville avslørt mikrometeorittpunkteringer, som til slutt ikke oppstod.
Disse dataene tjente som et eksperimentelt grunnlag for senere satellitter, som ville inneholde mye mer komplekse instrumenter. Selve Sputnik-programmet var en del av Sovjetisk bidrag til det internasjonale geofysiske året fra 1957–1958, drevet av FN, som forsøkte å koordinere innsatsen til tusenvis av forskere fra dusinvis av land for å studere jorden og dens kosmiske miljø.
I tillegg ga romfartøyet indirekte informasjon om lufttetthet i de øvre lagene Takket være studiet av variasjonen i bane over tid, bremset friksjon med den gjenværende atmosfæren gradvis satellitten, noe som førte til at dens apogeum sank og til slutt førte til at den kom tilbake.
Fra et mer praktisk synspunkt tillot Sputnik testing av teknologier fra telemetri, termisk kontroll og strukturell design Disse skulle vise seg å være grunnleggende for neste generasjon satellitter, og kort tid etter for det første bemannede romfartøyet. Det var et uvurderlig testområde for sovjetiske ingeniører.
Sputnik-programmet og påfølgende milepæler
Sputnik 1 var den første av en serie på fire satellitter integrert i Sputnik-programmet. Av disse klarte tre å nå bane: Sputnik 1, Sputnik 2 og Sputnik 3. Den første åpnet romalderen; den andre skulle bli den første orbitale ferden med et levende vesen; og den tredje skulle forsøke et mye mer komplekst vitenskapelig oppdrag.
Mindre enn en måned etter den første lanseringen, 3 november 1957I 1968 lanserte sovjeterne Sputnik 2 med hunden Laika. Hun var det første levende vesenet som ble plassert i bane rundt jorden. Oppdraget, som var hastig planlagt, inkluderte ikke en kontrollert gjeninntreden, og Laika døde noen timer etter oppskytning på grunn av overoppheting av kapselen, selv om den offisielle versjonen var annerledes i flere tiår.
Sputnik 3, som endelig skulle fly i 1958, innlemmet mange av ideene fra Objekt D Det opprinnelige oppdraget var en stor og kompleks satellitt utstyrt med flere vitenskapelige instrumenter for å studere, blant annet, strålingen fra Van Allen-beltene, et område med ladede partikler fanget av jordens magnetfelt. Ironisk nok, til tross for ambisjonen, klarte ikke oppdraget å måle disse beltene nøyaktig, en oppgave som til slutt skulle utføres av den amerikanske Explorer 1.
Programmets første store fiasko kom med et tidligere forsøk på å skyte opp Sputnik 3, som endte i katastrofe. Likevel gjorde Sputnik-oppdragene det mulig for Sovjetunionen å sette sammen en rekke effekter noe som styrket både hans vitenskapelige prestisje og hans politiske image i verden.
Utover disse satellittene banet erfaringene med R-7 og utformingen av romfartøyer vei for en rekke milepæler: Jurij Gagarins flytur ombord på Vostok 1 I 1961, det første mennesket i rommet; Valentina Tereshkovas oppdrag i 1963, den første kvinnen i bane; de første sondene som nådde Månen og Venus og den første romvandringen, utført av Alexei Leonov i 1965.
Politisk påvirkning og den såkalte «Sputnik-effekten»
Oppskytningen av Sputnik 1 var et brutalt sjokk for den vestlige verden, og spesielt for USA. KaldkrigDet faktum at Sovjetunionen hadde klart å plassere en satellitt i bane, antydet ikke bare et vitenskapelig fremskritt, men også demonstrasjonen av at de hadde et missil som var i stand til å nå mål på den andre siden av planeten.
I 1955 annonserte både Washington og Moskva at de hadde til hensikt å skyte opp satellitter i løpet av det internasjonale geofysiske året. Amerikanerne støttet prosjektet offentlig. Vanguardav delvis sivil karakter, mens hæren, sammen med Wernher von Brauns team, jobbet med varianter av Jupiter C-missilet som i teorien allerede var i stand til å nå bane hvis de hadde vært utstyrt med et aktivt sluttrinn i stedet for en enkel ballast, slik det skjedde i testoppskytningen i september 1956.
Sovjetunionen hadde på sin side fremmet ideen om den kunstige satellitten blant sine ledere i årevis, med figurer som Tikhonravov og Keldysh forsvarte prosjektet. I Vesten tok imidlertid ingen de sovjetiske kunngjøringene så alvorlig før Sputniks pipelyder braste ut på radioer over hele verden. Følelsen av at USA hadde falt bak teknologisk genererte det som er kjent som «Sputnik-effekten».
Den psykologiske effekten var enorm. For første gang følte den amerikanske offentligheten muligheten for en direkte trussel fra verdensrommet, da de forsto at det samme missilet som hadde satt satellitten i bane, kunne brukes til å skyte opp en atombombe mot deres territorium. Den politiske responsen var rask: NASA ble opprettet i 1958Atlas- og Titan-missilprogrammene ble akselerert, og investeringene i vitenskapelig og teknologisk utdanning ble doblet.
Symbolsk sett forsterket den sovjetiske suksessen bildet av Sovjetunionen som alternativ modell av samfunnet og det politiske systemet. For mange utviklingsland ble Sputnik tolket som et bevis på at en sosialistisk stat kunne konkurrere med og overgå USA innen høyteknologi. Dette tillot Moskva å presentere seg selv som et «fyrtårn» for fremskritt for deler av den såkalte tredje verden.
Den samme maktdemonstrasjonen utløste imidlertid et rom- og våpenkappløp av kolossale proporsjoner. Konkurransen, som skulle fortsette minst til midten av 70-tallet, inkluderte milepæler som dokking av ledd. Apollo-Soyuz I 1975 økte det geopolitiske spenninger, men det ansporet også utviklingen av teknologier som nå er en del av hverdagen vår.
Minner, replikaer og kulturarv fra Sputnik
Den lille metalliske satellitten satte sitt preg ikke bare på historiebøker og geopolitikk, men også på populærkultur og kollektiv hukommelse. I Russland selv, flere replikaer av Sputnik 1 De er utstilt på museer, som Kosmonautikkmuseet i Moskva eller anleggene til RKK Energia, etterfølgeren til Korolevs OKB-1.
Utenfor Russland kan man også se kopier av den ikoniske satellitten. En henger ved siden av den russiske ambassaden i Madrid, mens en annen er utstilt på National Air and Space Museum Fra Smithsonian i Washington DC. Selv FN mottok en modell i full størrelse i gave, som i dag pryder lobbyen på hovedkvarteret i New York, en permanent påminnelse om begynnelsen av romalderen.
I 2003 ble en reserve Sputnik 1-enhet, kjent som «PS-1-modellen», lagt ut for salg på eBay. Den kom fra et vitenskapelig institutt i nærheten av Kyiv, hvor den hadde vært utstilt i årevis, men uten radioutstyret, som hadde blitt fjernet på 60-tallet på grunn av militære bruksområder. Det er anslått at mellom [antall mangler] ble produsert. fire og tjue funksjonelle modeller for integrasjonstesting og jordtesting.
Ekkoet av Sputnik har også nådd litteratur og populærvitenskap. I 2001, Paul Dickson publiserte boken Sputnik: Århundrets sjokksom analyserer den politiske, kulturelle og teknologiske innvirkningen den lille satellitten hadde på det amerikanske samfunnet og verdenshistorien. Tallrike forfattere og popularisatorer har siden tatt opp temaet på nytt, og lagt vekt på hvordan «Sputnik-øyeblikket» omdefinerte hele nasjonale prioriteringer.
I Russland lever minnet om Sputnik fortsatt i live blant generasjonene som vokste opp under mytologi om kosmonautikkMange besøkende til Kosmonautikkmuseet i Moskva har hørt om bragden, men noen ganger husker de bare datoen og det faktum at Sovjetunionen var det første landet som lanserte en satellitt. For andre er det en kilde til nasjonal stolthet og en påminnelse om en tid da landet ledet noen av verdens mest spektakulære vitenskapelige fremskritt.
Den dag i dag er Baikonur-kosmodromen, hvorfra Sputnik 1 ble skutt opp, fortsatt et av de viktigste nervesentrene i verdens astronautikkDerfra avgår Sojus-romfartøy til den internasjonale romstasjonen, og satellitter av alle typer fortsetter å bli skutt opp. I mellomtiden utvikler det russiske romfartsorganet Roscosmos nye prosjekter, som Orjol-kapselen (tidligere kjent som Føderasjonen) for romferder og Vostochny-kosmodromen som en delvis erstatning for Baikonur.
Rivaliseringen fra Sputnik-tiden har gitt vei for et scenario av Internasjonalt samarbeid På mange fronter, med felles oppdrag mellom Roscosmos, NASA og ESA, som ExoMars-programmet eller måneutforskningsprosjekter. Likevel forblir minnet om den lille satellitten til stede når nye romprogrammer og muligheten for å etablere baser på månen eller reise til Mars diskuteres.
Når man ser tilbake, kondenserer Sputnik 1 til 83,6 kilo metall – et helt tidsskifte: det var en teknologisk demonstrasjon, et vitenskapelig instrument, et propagandavåpen og utløseren for en dyp transformasjon i hvordan menneskeheten ser seg selv, ikke lenger begrenset til overflaten av planeten sin, men i stand til å reise ut i rommet, befolke bane med hundrevis av satellitter og drømme om stadig fjernere destinasjoner.
