Днес в науката: Стартиране на Explorer 1

Космически кораб във формата на ракета с четири теленообразни антени в орбита със Земята на заден план.

Концепцията на художника за Explorer 1 в орбита. Изображение чрезНАСА.


31 януари 1958 г.Първият американски спътник,Explorer 1, беше изстрелян в космоса на тази дата, около четири месеца след товаSputnik 1стана първият спътник, обиколил Земята. Успехът на мисията на Explorer 1 беше важен етап в първите дни на космическата надпревара с бившия Съветски съюз. Explorer 1, третият създаден от човека обект в космоса, също носи научни инструменти, които откриват поясите на Ван Алън, които обвиват Земята.

Explorer 1 тежеше само 30 килограма (14 килограма) и беше дълъг под 7 фута (203 см). Бяха необходими 114.8 минути, за да завършите една обиколка на Земята - това е 12.54 орбити на ден. Орбитата му се спуска на 354 км и достига максимална височина от 2515 км. Един научен инструмент на борда, детектор на космически лъчи, е проектиран да прави измервания на радиацията, докато космическият кораб обикаля около Земята. Данните, които предоставиха, накараха Джеймс Ван Алън, водещият учен на мисията, и неговия екип да заключат, че са открили заредени частици, уловени от магнитното поле на Земята, което е потвърдено в данни от други спътници. Тези зони с уловени зарядни частици сега носят името на Ван Алън.


Въздействието на Explorer 1 беше огромно; това помогна да се стимулира онова, което щеше да стане цялостнокосмическо състезание.

Първа страница на вестника с заглавие „Юпитер-С поставя Луната“ и още заглавия, свързани с Explorer.

Explorer 1 направи заглавията вХънтсвил Таймсна 1 февруари 1958 г. Изображение чрезНАСА.

Русия пусна Sputnik 1, първият в света изкуствен спътник, на 4 октомври 1957 г. Explorer 1 беше изстрелян в бърза реакция от САЩ. Той беше проектиран и построен за по -малко от три месеца в Лабораторията за реактивни двигатели (JPL) от екип, ръководен отУилям Хейуърд Пикеринг. Той беше директор на JPL 22 години, до пенсионирането си през 1976 г.

Explorer 1 стартира сРакета Юпитер С.предоставени отАмериканската агенция за балистични ракетипод ръководството на известния ракетен ученВернер фон Браун. Той е работил за нацистите по време на Втората световна война, но след това започва да работи за САЩ. По време наПрограма Аполо, фон Браун е главен архитект наSaturn V, гигантската ракета, която в крайна сметка изпрати хората на Луната.




На борда на Explorer 1 имаше няколко научни инструмента: температурни датчици, детектори за откриване на удари от микрометеорит и детектор на космически лъчи. Последният трябваше да направи научна история чрез откриване на радиационните пояси, които заобикаляха Земята, зони на заредени частици - предимно електрони и протони - уловени от слънчевия вятър от магнитното поле на Земята.

Изрязана фигура на Explorer, показваща етикетирани научни инструменти вътре в нея.

Научните инструменти на Explorer 1: измерватели на температурата, микрометеоритни сензори и детектор на космически лъчи. Изображение чрезНАСА.

Детекторът на космически лъчи на Explorer 1 е създаден от екип, ръководен отДжеймс Ван Алънв университета в Айова. С изкачването на ракетата Explorer 1 откри очаквания брой на космическите лъчи. Но на орбита, между периодите на очакваните скорости на броя на космическите лъчи,учените бяха озадачениза да видите периоди с много голям брой и нула. Добавянето на объркването беше затруднено при улавяне на сателитни предавания и проследяване на орбиталната пътека на сателита.

Абитуриент на Ван Алън,Карл Макилвейн, предполага, че нулевият брой може да се дължи на много висока концентрация на заредени частици, които са причинили насищането на детектора и следователно записват нулевия брой. Макилвен тества и потвърждава тази идея в лаборатория, като подлага подобен детектор на интензивен източник на рентгенови лъчи. Това накара учените да осъзнаят, че са открили пояс от заредени частици, уловени от магнитното поле на Земята, хипотеза, която беше предложена преди време от други учени, като напримерКристиан БиркеландиКарл Стомермър.


Друг спътник,Explorer 3, стартира само два месеца по -късно (след като Explorer 2 се провали). Той беше почти идентичен с Explorer 1, но имаше магнетофон, който можеше да възпроизведе данните от детектора на космическите лъчи обратно на земята, осигурявайки отчитания на радиацията по всяка орбита. Използвайки тези данни с по -високо качество, учените успяха да потвърдят наличието на радиационен пояс.

Последващите космически мисии върнаха данни, които по -добре характеризиратКолани на Ван Алън. Има два основни пояса: вътрешният пояс на Van Allen обикновено се простира от 620 мили (1000 километра) до 7500 мили (12 000 километра) над Земята, но може да варира в зависимост от слънчевата активност. Външният колан може да бъде още по -променлив по форма и размер, обикновено се простира на надморска височина от 8 100 до 37 300 мили (13 000 до 60 000 километра). През февруари 2013 г. атрети радиационен поясбеше обявено. Това беше преходно явление, свързано със слънчевата активност. Новият временен колан е открит отСонди на Ван Алън, Спътници на НАСА, които бяха разгърнати, за да направят подробно проучване на радиационните пояси.

Широки, дебели концентрични пръстени с форма на поничка около Земята.

Този изрезка показва триизмерен изглед на двата основни радиационни пояса на Ван Алън: вътрешния пояс (червен), доминиран от протони, и външният (син) от електрони. Изображение чрез НАСА/Уикимедия Commons.

Вижте този документален филм от 1958 г. за сателита Explorer 1 (28 минути).


Сега знаем, че радиационните колани са доста често срещани; други планети в нашата Слънчева система, като Юпитер, Сатурн и Уран, също имат радиационни пояси, подобни на земните. Най -общо казано, космическата радиация представлява риск както за астронавтите, така и за космическите кораби.

Explorer 1 предава данни за около четири месеца, докато батериите му умрат на 21 май 1958 г. Но той остава в орбита в продължение на 12 години, обикаляйки 58 376 пъти около Земята, преди да изгори при повторно влизане в атмосферата на 31 март 1970 г.

Трима мъже в костюми, държащи ракета над главите си.

Уилям Пикетинг, Джеймс Ван Алън и немският учен Вернер фон Браун (отляво надясно) държат модел на първия американски спътник Explorer 1. Това е направено след успешното изстрелване на спътника на 31 януари 1958 г. от Юпитер Ракета C на нос Канаверал, Флорида. Изображение чрез НАСА/JPL.

В крайна сметка: Explorer 1 е първият спътник, изстрелян от САЩ. Той беше изпратен на орбита на Земята от ракета Юпитер С на 31 януари 1958 г. Това даде на САЩ голям тласък в първите дни на американско-съветската космическа надпревара. Този пионер -спътник също носи научен инструмент, който открива това, което сега знаем като поясите на Ван Алън.