人類的第一個人造衛星,附它的7個有趣事實(1957年)|人造衛星|月球|...

2020-12-13 騰訊網

你想知道人類宇航伊始時代的故事嗎,來看看關於人類第一顆衛星斯普特尼克一號的七個有趣事實吧

斯普特尼克一號的藝術

第一顆人造衛星於1957年10月4日升空。

蘇聯的斯普特尼克一號衛星的發射開啟了冷戰時期的太空競賽以及人類的太空時代,前 者在1969年7月阿波羅11號太空人尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林登上月球表面時達到白熱化。

斯普特尼克一號(/ˈspʊtnɪk /或/ˈspʌtnɪk /;「Satellite-1」或「PS-1」,ПростейшийСпутник1或Prosteyshiy 斯普特尼克 1,「Elementary Satellite 1」)是第一顆人造地球衛星。1957年10月4日,蘇聯將它送入橢圓形近地軌道,在電池耗盡之前,它在軌道上運行了三周,然後又靜默了兩個多月,最後又回到了大氣層。它是一個直徑58釐米(23英寸)的拋光金屬球體,有四個外部無線電天線來發射無線電脈衝。它的無線電信號很容易被業餘無線電愛好者探測到,它在軌飛行期間的65°傾角使得它的飛行路徑幾乎覆蓋了整個有人居住的地球。這顆衛星出人意料並成功引發了美國的人造衛星危機,從而引發了太空競賽,這是冷戰的一部分。這次發射是政治、軍事、技術和科學發展新時代的開始。斯普特尼克這個名字在俄語中是配偶或旅行夥伴的意思,在天文學背景下是衛星的意思

從地球上追蹤和研究斯普特尼克一號為科學家們提供了寶貴的信息。

上層大氣的密度可以從其在軌道上受到的阻力推斷出來,而其無線電信號的傳播則提供了電離層的數據。

「斯普特尼克一號」是在國際地球物理年期間從哈薩克斯坦SSR的第5秋拉塔姆區第1/5號地點發射的(現在稱為拜科努爾航天發射場)。該衛星的飛行時速約為每小時2.9萬公裡(每小時1.8萬英裡,約為8100米/秒),每繞地球一圈需要96.2分鐘。它在20.005至40.002兆赫茲之間發射無線電波信號,可被世界各地的無線電操作員監測(包括業餘無線電用戶)。信號持續了21天,直到1957年10月26日發射機電池耗盡。斯普特尼克一號在1958年1月4日重返地球並在大氣層中燒毀。它在軌的三個月時間裡,共圍繞地球轉了1400多圈,路程大約7000萬公裡。

1954年12月17日,蘇聯首席火箭科學家謝爾蓋·科羅廖夫向國防工業部長迪米特裡·烏斯季諾夫提出了一項研製人造衛星的計劃。科羅廖夫轉發了一份Mikhail Tikhonravov的報告,概述了國外類似的項目。Tikhonravov強調,軌道衛星的發射是發展火箭技術的一個不可避免的階段

(蘇聯簡易木板,描繪了斯普特尼克 1繞

地球,地球繞太陽,太陽系繞銀河系中心)

1955年7月29日,美國總統德懷特·艾森豪通過他的新聞秘書宣布,在國際地球物理年期間,美國將發射一顆人造衛星。四天後,蘇聯著名物理學家列昂尼德·I·塞多夫宣布他們也將發射一顆人造衛星。8月8日,蘇聯共產黨政治局批准了製造人造衛星的提議。8月30日,R-7火箭測試發射國家委員會主席瓦西裡·裡亞比科夫舉行了一次會議,科羅廖夫在會上介紹了飛往月球的太空飛行軌跡的計算數據。他們決定研製R-7三級火箭,用於發射衛星

這把金屬鑰匙是斯普特尼克 1衛星的最後一部分。它防止了發射前電池和發射器之間的接觸。目前正在史密森國家航空航天博物館展出

1956年1月30日,部長理事會核准了關於人造地球軌道衛星的實際工作。這顆衛星,命名為「D物體」,計劃在1957年完成;它的質量將達到1000到1400公斤(2200到3100磅),將攜帶200到300公斤(440到660磅)的科學儀器。「D物體」的第一次試射定於1957年。衛星相關的工作將在各機構間進行如下分配

蘇聯科學院負責一般的科學領導和研究儀器的供應

國防工業部及其主設計局OKB-1被分配建造衛星的任務

無線電技術工業部將發展控制系統、無線電/技術儀器和遙測系統

造船工業部將開發陀螺儀裝置

機器建設部將開發地面發射、加油和運輸手段

國防部負責進行發射

1956年7月完成了初步設計工作,確定了衛星要執行的科學任務。這些測量包括大氣密度及其離子組成、太陽風、磁場和宇宙射線。這些數據對未來製造人造衛星很有價值;一套地面站系統將用於收集衛星傳送的數據,觀察衛星的軌道,並向衛星傳送指令。由於時間範圍有限,觀測計劃只有7至10天,所以軌道計算預計不會非常精確

「嘟嘟……嗶嗶的聲音……到鮑勃的「宇宙飛船

廣告惡搞1958年加州理工學院年鑑上的人造

衛星」。

到1956年底,很明顯,雄心勃勃的設計的複雜性意味著「D物體 」無法及時出世,因為製造科學儀器的困難和已完成的R-7發動機預期之外的低比衝(304秒而不是計劃的309到310秒)。因此,政府將發射時間調整到1958年4月。對象D稍後會以斯普特尼克三號的形式發射

蘇聯的40戈比郵票,顯示了衛星的軌道

由於擔心美國會先於蘇聯發射衛星,OKB-1建議在1957年4月至5月,即IGY於1957年7月開始之前,創建並發射一顆衛星。新衛星將變得更簡單、更輕(100公斤或220磅)、易於建造,放棄複雜、笨重的科學設備,而採用簡單的無線電發射機。1957年2月15日蘇聯部長會議批准了這個簡單的衛星,指定對象PS。這種型號的衛星可以被地球上的觀察者可視化地跟蹤,並且可以向地面接收站傳輸跟蹤信號。兩顆衛星,PS-1和PS-2,連同兩枚R-7火箭(8K71)的發射被批准,前提是R-7完成至少兩次成功的試飛

這裡有一些你可能不知道的關於斯普特尼克一號和它簡短但改變世界的任務的有趣事實。

斯普特尼克一號人造衛星重184磅。(83公斤)和23英寸(58釐米)寬。(此數據是指衛星的本體;斯普特尼克一號還有兩個雙管天線,較大的那個長12.8英尺(3.9米)。

所以,與今天的太空飛行器相比,這顆衛星是相當小的,比如美國宇航局的卡西尼土星軌道飛行器,它大約有一輛校車那麼大。但是在1957年10月,發射像斯普特尼克一號這樣重的物體是一項壯舉。兩個月後,美國試圖發射第一顆3.5磅(1.6kg)的衛星先鋒測試車3 (TV3) -失敗。

斯普特尼克1號蘇聯太空官員曾希望該國的第一顆衛星比沙灘球大得多。最初的計劃是放樣將近3000磅。裝有各種科學儀器的(1,400公斤)衛星。

但是,這顆代號為「D物體」的衛星的開發進展比預期的要慢,蘇聯官員越來越擔心,美國可能會在太空領域擊敗他們。因此,他們決定在發射「D物體」之前先發射一顆「最簡單的衛星」,或者俄語中的「斯普特尼克」。的確,斯普特尼克一號也被稱為PS-1, Anatoly Zak在RussianSpaceWeb上指出。(順便說一下,「斯普特尼克」的俄語直譯是「旅行伴侶」。)

斯普特尼克一號沒有攜帶任何科學儀器。然而,通過研究衛星發出的嗶嗶嗶的無線電信號,研究人員確實了解了一些關於地球大氣層的事情。

人造衛星1號發射幾乎失敗

1957年12月6日,美國的TV3衛星發射失敗,斯普特尼克一號差點遭遇同樣的命運。

斯普特尼克一號是由R-7火箭發射升空的,該火箭由4個一級助推器(B、V、G和D)捆綁在第二級核心助推器(a)上。在發射過程中,G助推器的主引擎比預期更晚達到預定的推力水平。

扎克寫道:「因此,在發射6.5秒後,火箭開始偏轉,在發射8秒後,火箭偏離了理論上的軌道約1度。」「在努力糾正增加的俯仰角,轉向引擎2號,在核心級上旋轉了多達8度;類似的發動機在捆綁助推器V和D上旋轉了17-18度,而尾部的空氣舵旋轉了10度。

他補充說:「只剩下一剎那的時間,接著飛行控制系統將終止這枚動力不足的火箭的飛行。」「幸運的是,發動機最終恢復了正常性能,火箭在起飛約18-20秒後完全回到了標準軌道。」

斯普特尼克一號最終進入了橢圓軌道,這使得該衛星與地球表面的最近距離達到了142英裡(228公裡),與地球表面的最遠距離達到了588英裡(947公裡)。這顆衛星每96分鐘繞地球一圈。

斯普特尼克一號由三個銀鋅電池提供動力,設計壽命為兩周。在衛星連續22天發送無線電信號的過程中,電池的使用超出了預期。

在接下來的幾個月裡,飛船繼續無聲地拍打著地球,它的動力逐漸衰減,使飛船不斷地靠近地球。這顆衛星最終於1958年1月4日在大氣層中燒毀。

實際上大多數人造衛星觀測者觀察到了它

儘管斯普特尼克一號很小,但它具有很強的反射性,因此在地球上用雙筒望遠鏡就可以看到它(如果你視力好,且知道應該看什麼地方,甚至可以用肉眼看到它)。

許多人報告說在1957年末看到了這顆衛星,但專家認為大多數的目擊事件實際上與R-7有關。火箭85英尺(26米)長的核心段也進入了軌道,上面覆蓋著反射板以便於跟蹤。據扎克說,這個火箭體於1957年12月2日墜落到地球上。

斯普特尼克一號導致了美國宇航局和DARPA的成立

斯普特尼克一號羅德尼·格拉布/美國國家航空航天局

「作為一項技術成就,斯普特尼克吸引了全世界的關注,同時也讓美國公眾措手不及,」美國宇航局的歷史學家在2007年紀念這一裡程碑50周年的一篇文章中寫道。它的質量比先鋒號打算的3.5磅(約0.45千克)更大。此外,公眾擔心蘇聯發射衛星的能力也會轉化為能夠將核武器從歐洲發射到美國的彈道飛彈的能力。」

在美國於1958年1月31日成功發射其第一顆衛星「探索者一號」之後,這種擔憂並沒有消散。美國官員採取了幾項措施來提高國家的技術能力。其中包括在1958年2月創建了高級研究計劃局(後來更名為國防高級研究計劃局,簡稱DARPA),並在同年10月創建了NASA。(NASA的前身組織國家航空航天諮詢委員會(National Advisory Committee for Aeronautics)成立於1915年。)

1958年9月,國會頒布了《國防教育法》,旨在幫助提高美國科學家和工程師的數量和質量。

斯普特尼克一號的巨大文化影響可以從其發射引發的大量「nik」新詞中看出,其中一些新詞至今仍在使用。「Peacenik」是一個著名的例子,但最著名的無疑是「beatnik」,這是舊金山報紙專欄作家Herb Caen在1958年創造的。(而「垮掉的一代」又引發了另一個新詞——「整潔的一代」。)

儘管斯普特尼克一號使「nik」在美國聲名鵲起。實際上,它並沒有把英語中的「er」後綴引入美國詞典;但一些俄語和依地語詞彙已經做到了這一點。比如,根據Merriam-Webster.com的說法,「no-goodnik」這個詞早在1936年就已經出現了。

作者:Mike Wal

FY:常Skybridge

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