Космос всегда был для человечества мечтой, иной миром, полным загадок и неизвестности. Но 1 февраля 1958 года стал знаковым днем в истории, когда Соединенные Штаты Америки осуществили запуск своего первого спутника в космос. Это событие стало началом новой эры, которое открыло двери к исследованию космоса и изменило многие аспекты жизни на Земле. Давайте подробно разберем, как именно проходил этот запуск, его значение и последствия для всего человечества.
- Предыстория: Холодная война и космическая гонка
- Инициатива «Орбитер» («Orbiter»)
- Предшественник первого американского спутника. Проект «Авангард» («Vanguard»)
- «Explorer 1» — первый в истории Соединенных Штатов спутник, который вышел в космос
- Наследие Explorer 1
- Почему это событие остается важным по сей день?
- Заключение
Предыстория: Холодная война и космическая гонка
В начале 1950-х, во время пика «холодной войны» между США и СССР, международный научный комитет объявил о старте первого Международного геофизического года (МГГ). Это способствовало частичному снижению интереса мирового сообщества к «гонке вооружений» и позволило сместить фокус на научные исследования.
Период проведения МГГ был установлен с 1 июля 1957 года по 31 декабря 1958 года. В рамках этой программы ученые из 67 стран должны были осуществить ряд исследований физических процессов, происходящих в земной коре, океанах и атмосфере Земли: изучить метеоры, ионосферу, полярные сияния и провести несколько экспедиций в глубь Антарктиды.
Два непримиримых противника — СССР и США — стали участниками программы и сразу установили высокие стандарты. Делегаты обеих стран рассказали миру, что в рамках Международного геофизического года, помимо изучения земной поверхности, они намерены запустить в космос первый искусственный спутник. Военное соперничество временно трансформировалось в научное, сосредоточив усилия на разработке устройства, которое помогло бы человеку приблизиться к звездам.
В Советском Союзе разработкой данного устройства (вместе с ракетой-носителем для него) занималось конструкторское бюро «ОКБ-1», руководимое Сергеем Королевым. В то время как в США подобной работой охватила несколько конкурирующих ведомств: создание спутника велось как армией, так и военно-морскими силами.
Заранее отметим, что именно такая внутренняя конкуренция стала одной из причин, по которым США не удалось первыми вывести на орбиту искусственный спутник.
Инициатива «Орбитер» («Orbiter»)
В 1954 году Соединенные Штаты начали разработку космического спутника и ракеты-носителя, передав эту задачу армии. Проект получил название «Орбитер». Работы над ним вели две организации: Лаборатория реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL), которая тогда была частью Калифорнийского технологического института в Пасадене и в основном занималась оборонными заказами для армии, и Агентство по баллистическим ракетам, расположенное в Алабаме. Это агентство возглавлял ракетчик Вернер фон Браун, который был вывезён из Германии.

Задача JPL заключалась в подготовке ступеней для ракеты-носителя, предназначенной для вывода аппарата на орбиту. В соответствии с мнением фон Брауна, для этой цели можно было использовать комбинацию из двух систем: в качестве первой ступени немецкий инженер предложил баллистическую ракету «Редстоун», а для последующих — ракеты «Локи». Инженеры Лаборатории планировали оснастить каждую ступень твердотопливными ракетными двигателями, которые были ранее разработаны для управляемой тактической ракеты «Сержант» класса «земля-земля». Кроме того, JPL должна была заниматься приемом и передачей сигнала с космического корабля.

Запуск спутника планировался на лето 1957 года. Однако к этому сроку появились другие, более привлекательные проекты, из-за чего «Орбитер» оказался в тени.
Предшественник первого американского спутника. Проект «Авангард» («Vanguard»)
В 1955 году Военно-морские силы США представили правительству свою модификацию искусственного спутника Земли, получившую название «Авангард» (это название было выбрано намеренно, поскольку спутник должен был стать первым в мире). По плану, это представляло собой аппарат весом 9 килограммов, оснащённый детектором космических лучей, источником питания и фотокамерой.
В тот же год Джеймс Хэгерти, пресс-секретарь Белого дома, сообщил о том, что проект ВМС признан приоритетным. Примечательно, что «Авангард» изначально планировался исключительно как американская программа, и ни фон Браун, ни другие немецкие инженеры не были допущены к его реализации по политическим и идеологическим причинам.
Изначально в проекте рассматривались различные методы запуска спутника. Исследователи из Университета штата Айова предложили вариант запуска устройства с помощью воздушного шара. Позже другие эксперты высказали идею заменить шар на реактивный самолет.
В своей книге «Секреты американской космонавтики» Александр Железняков отмечает, что запуск с реактивного самолета, хоть и имел определенные недостатки, все же предоставлял ряд преимуществ по сравнению с воздушным шаром:
- прежде всего, воздушное судно способно было обеспечить ракете скорость около 1000 км/ч;
- во-вторых, запуск мог осуществляться под требуемым углом;
- в-третьих, запуск с самолета был технически проще в осуществлении и более экономически оправданным.
Однако правительство США отвергло все эти предложения. Администрация президента Дуайта Эйзенхауэра намеревалась отправить космический аппарат не с помощью самолета, аэростата или баллистической ракеты, а используя совершенно новую систему, созданную с нуля. Нескольким частным компаниям было поручено разработать новую трехступенчатую ракету, которая будет стартовать вертикально. Позднее ее назовут так же, как и спутник — «Авангард».

На первой ступени ракеты был установлен жидкостный двигатель, который мог развивать тягу в 8,2 тонны на протяжении 150 секунд. Для работы использовались керосин и жидкий кислород в качестве топлива. На второй ступени также находился жидкостный двигатель, но в отличие от первого, он использовал другое топливо — несимметричный диметилгидразин. На третью ступень установили твердотопливный двигатель.
США потратили $110 млн на строительство ракеты, и одним из ее основных недостатков была грузоподъемность — на орбиту она могла вывести лишь до 10 кг полезного груза (в дальнейших модификациях грузоподъемность увеличили более чем в два раза).
В процессе строительства инженеры обнаружили, что масса спроектированного спутника превышает допустимую для ракеты, поэтому его конструкцию нужно было изменить. В окончательном варианте устройство стало 1,37-килограммовой алюминиевой сферой, оснащенной ртутно-цинковой батареей и двумя передатчиками, размещенными внутри, а также несколькими терморезисторами. Передатчики получали энергию от аккумулятора (мощность 10 мВт) и шести солнечных панелей (общая мощность 5 мВт), которые были установлены на корпусе. Эти устройства были необходимы для отслеживания траектории полета спутника. Терморезисторы выполняли функцию измерения внутренней температуры, что было важно для оценки эффективности тепловой защиты.
Американские эксперты планировали, что старт миссии “Авангард” пройдет в первой половине 1958 года. Однако США столкнулись с неприятной неожиданностью. 4 октября 1957 года их главный противник Советский Союз первым вывел в космос искусственный спутник «ПС-1».
Админиcтрации президента Эйзенхауэра было необходимо принять срочные меры: чиновники запросили ускорения работы над проектом, и всего через девятнадцать дней после успеха СССР американцы провели пробный суборбитальный полет (это испытание стало третьим по счету для данного носителя). Во время испытания проверялась только первая ступень, в качестве второй и третьей использовались макеты. Тест прошел успешно — ракета сумела подняться на высоту 175 км.
Через месяц после испытательного запуска была предпринята попытка орбитального полета: 6 декабря 1957 года с мыса Канаверал стартовала ракета-носитель “Авангард”, на борту которой находился первый американский искусственный спутник «Vanguard TV3» (к этому времени СССР уже вывел в космос свой второй спутник, внутри которого была собака Лайка). Спустя ровно две секунды после старта, едва взлетев, ракета немного отклонилась в сторону и взорвалась. Тем не менее, спутник упал в заросли и начал передавать сигнал (в настоящее время аппарат выставлен в Национальном музее авиации и космонавтики).

Несмотря на ожидаемый провал в США, американские ученые продолжали борьбу, и правительство снова обратилось за поддержкой к армии.
«Explorer 1» — первый в истории Соединенных Штатов спутник, который вышел в космос
Военнослужащим выдали указание — за три месяца подобрать ракету-носитель и осуществить запуск первого американского спутника в космос.
В Агентстве, расположенном в Алабаме, существовала ракета — трехступенчатая «Юпитер-С» (также именуемая «Юнона-1»). Этот носитель был разработан в 1956 году и обладал потенциалом опередить Советский Союз в гонке за создание «первого спутника», если бы на данную систему обратили внимание ранее.
Представители властей напомнили о фон Брауне, отце-основателе «Юпитера-С», и его команде. В 1957 году немецкий инженер, ставший к тому времени гражданином США, предложил правительству свой проект, в котором настаивал на улучшении носителя.

В обновленной версии ракета представлена в виде четырехступенчатой конструкции. В качестве начальной ступени была использована та же жидкотопливная ракета «Редстоун», разработанная по технологиям, применяемым для создания первой баллистической ракеты в нацистской Германии «Фау-2». Вторая ступень включала одиннадцать твердотопливных ракет «Сержант». Третья ступень состояла из трех ракет «Сержант». Четвертая ступень – из одной ракеты и полезной нагрузки.
Измененная версия «Юпитер-С», также известная как «Юнона-1», весила почти 29 тонн и имела длину приблизительно 22 метра.
Если первые три ступени техники были собраны достаточно быстро, то работа над четвертой потребовала значительно больше усилий. Под руководством директора JPL Уильяма Пикеринга более ста инженеров, специалистов по электронике и механиков пытались “превратить” ее в спутник, получивший название «Альфа», а позже «Эксплорер-1». Эта ступень представляла собой своего рода “капсулу” диаметром 16 см и длиной чуть более 2 метров, большую часть которой занимал твердотопливный двигатель, обеспечивающий выход на финальную орбиту.
Наиболее трудной задачей в процессе работы стало размещение научных инструментов на спутнике: они занимали 94,62 см от общей длины ступени, которая составляет 205,12 см.
Оборудование для устройства создал Джеймс ван Аллен, ученый из Айовского университета. В комплект входили:
- Гейгер-Мюллеровский счетчик — прибор для обнаружения космических лучей, используемый для оценки радиационной ситуации на орбите;
- датчики температуры: внутренние, наружные и конические;
- устройство для записи микрометеоритов;
- датчики эрозии микрометеоритов в виде кольца;
- двойные передатчики.
Данные должны были поступать без перерыва с четырех гибких штыревых антенн. Энергию для передатчиков обеспечивали ртутные батареи, которые составляли 40% от всей массы полезной нагрузки (почти 14 кг).
Ракета-носитель «Юпитер-С» с спутником «Эксплорер-1» была запущена с мыса Канаверал 31 января 1958 года. Аппарат был выведен на орбиту с высотой перигея (ближайшая к Земле точка орбиты) около 350 км и высотой апогея (наиболее удаленная точка орбиты) 2515 км.
Некоторое время спустя после начала миссии, когда «Эксплорер-1» должен был выйти на орбиту, станция слежения на Антигуа не смогла зафиксировать сигнал от спутника. Специалисты не получили сигнала даже в тот момент, когда аппарат проходил над Калифорнией. Ученые пришли к выводу, что, вероятно, у «Эксплорера-1» возникли неполадки, возможно, сломались некоторые приборы.
Радиолюбители, находящиеся близ городка Темпл Сити (штат Калифорния), первыми «восприняли сигнал» спутника. Впоследствии стало известно, что «Эксплорер-1» задержался с передачей на 8 минут.
На протяжении последующих нескольких недель космический зонд сохранял связь с Землей, однако в его «голосе» наблюдалась одна особенность. Каждый раз, когда он достигал апогея, детектор космического излучения на некоторое время замолкал. Физик ван Аллен предположил, что этому причиной является высокий уровень излучения. Ученый вычислил, что в апогее, вероятнее всего, находятся протоны солнечного света с энергией до 3 МэВ, которые были захвачены магнитным полем Земли.
Позднее американский спутник подтвердил гипотезу ван Алена. Установлено, что Земля окружена поясом радиации, который в основном состоит из протонов. Другой спутник, «Эксплорер-3» (запущен 26 марта 1958 года), способствовал более глубокому изучению этого пояса. Кроме того, данные с аппаратов «Пионер-3» (старт 6 декабря 1958 года) и «Эксплорер-4» (старт 26 июля 1958 года) привели к открытию еще одного радиационного пояса — внешнего, который в основном состоит из электронов.
В настоящее время эти пояса (внутренний и внешний) называются поясами ван Аллена. Несмотря на то, что они представляют опасность для здоровья астронавтов, они выполняют защитную функцию для Земли от высокоэнергетических частиц. Некоторые эксперты считают, что эти пояса, возможно, сыграли значительную роль в создании условий, необходимых для жизни на нашей планете.
«Эксплорер-1» функционировал в космосе почти 4 месяца. Завершение передачи последнего сигнала произошло 23 мая 1958 года. Спустя 12 лет аппарат вышел из орбиты и сгорел в густых слоях земной атмосферы.
Наследие Explorer 1
Важно отметить, что Explorer 1 продемонстрировал, что даже одна успешная программа может вдохновить на создание более сложных миссий. Он положил начало новой эре для NASA и привел к созданию целого ряда других спутников и космических аппаратов. Каждый новый запуск увеличивал интерес к космосу и вдохновлял новые поколения ученых. Запуск первого американского спутника также открывал двери для международного сотрудничества в области космических исследований. Этот процесс стал неотъемлемой частью научной жизни и в конечном итоге привел к созданию таких проектов, как Международная космическая станция.
Почему это событие остается важным по сей день?
Размышляя о запуске спутника Explorer 1, мы можем увидеть, что его значение не ограничивается лишь историей космической гонки. Это событие символизирует неустанное стремление человека к познанию, желанию исследовать пределы своего существования. Запуск 1 февраля 1958 стал важным этапом в развитии науки и техники, открыл новую страницу в книге человечества и положил начало многим важным исследованиям. Спутники сегодня используются не только для исследований, но и для прогнозирования погоды, связи, навигации и многих других областей. Таким образом, спутник Explorer 1 обеспечил важнейшую основу для создания новых технологий, которые преобразили повседневную жизнь людей на Земле. «Человечество, исследующее космос, становится более верным объединением» — сказал астронавт Джон Гленн.
Заключение
Запуск первого американского спутника Explorer 1 1 февраля 1958 года стал важным событием, которое изменило ход истории. Он показал, что сотрудничество различных научных институтов и правительственных организаций может вести к великим свершениям. Возникновение новых технологий открывает новые горизонты для будущего, и на этом пути важно помнить о тех, кто делал первый шаг – тех, кто мечтал и созидал. Сегодня, когда мы смотрим на звезды, можем лишь благодарить тех, кто в 1958 году запустил тот первый спутник, ведь именно он стал символом устремлений человечества к новым открытиям и покорению космоса. Куда бы ни вели нас наши исследовательские пути, нам стоит помнить и чтить эту историческую дату, как определяющий момент в нашем стремлении к знаниям.
Как говорил астронавт Нил Армстронг:
Это маленький шаг для человека, но это огромный шаг для всего человечества.
Таким образом, 1 февраля 1958 года стал одним из тех шагов, который запустил космическую эпоху, в которой мы живем сейчас.