На состоявшемся в Нью-Йорке собрании общества прибористов исследовательской лаборатории военно-морского флота США была продемонстрирована модель проекта малого автоматизированного ИСЗ (рис. 32).
ИСЗ помещается в головную часть ракеты-носителя (длина ракеты 21,6 м, а вес 11 т), с помощью которой и предполагается его запустить на заранее рассчитанную орбиту с перигеем в 550 км и апогеем в 2200 км.
Проектируемый искусственный спутник Земли представляет собой шар диаметром 508 мм с общим весом 9,5 кг. Он имеет 4 выдвижные антенны 3, представляющие собой четвертьволновые вибраторы, расположенные по сфере спутника через 90°. Все они примут рабочее положение, т. е. выдвинутся из корпуса ИСЗ наружу, в момент, когда ИСЗ будут находиться на своей заранее рассчитанной орбите.
Сообщается, что первые спутники будут иметь только передатчик «Минитрек», однако последующие модели спутников будут включать в себя как систему «Минитрек», так и телеметрическую систему. Радиопередатчик типа «Минитрек» предназначен для пеленгации спутника. Это однокаскадный генератор, собранный на одном полупроводниковом триоде и непрерывно излучающий радиосигналы.
Мощность радиопередатчика 0,01 вт, его вес вместе с батареями не превосходит 400 г. Рабочая частота передатчика (108 мггц) обеспечивает приемлемые вес и КПД генератора, с одной стороны, и достаточно малое влияние ионосферы на условия распространения радиоволн, — с другой. На предполагаемой высоте полета спутника порядка 480 км ионизированный слой газов является своеобразным окном для электромагнитных волн, имеющих частоту 108 мггц. Однако при этом будет некоторая рефракция радиоволн и при приеме сигналов наземными станциями угловая ошибка в определении положения спутника. При увеличении частоты радиоволн эта угловая ошибка может быть уменьшена, но увеличение частоты приводит к уменьшению КПД и увеличению веса передатчика.
В печати сообщалось, что инженеры научно-исследовательской лаборатории ВМФ США разработали схему, которая позволяет ставить научные эксперименты с применением телеметрической аппаратуры на разных спутниках без нарушения конструктивной основы. Вся радиоаппаратура выполнена с применением печатного монтажа. Система креплений аппаратуры спроектирована таким образом, что позволяет легко менять высоту приборов при сохранении их диаметра.
Для передачи измеренных системой телеметрии параметров предполагается использовать специальный передатчик мощностью 100 мвт, имеющий рабочую частоту 220 мгц. Модуляция в телеметрическом передатчике осуществляется по амплитуде в соответствии с сигналами кодирующего входного устройства.
Энергия телеметрического передатчика расходуется только после приема запрашиваемого импульса с Земли. Электропитание на ИСЗ осуществляется от ртутных батарей 8. Емкость этих батарей рассчитана на две недели непрерывной работы.
Вся основная аппаратура для наблюдений и передатчик помещены в легкий изолированный цилиндр 7, 130×75 мм, который прикреплен к внутреннему кольцу ИСЗ, как показано на рис. 32.
Для разрешения ряда научных задач на этом первом ИСЗ имеются специальные приборы. Основными из них являются:
— чувствительный микрофон 4, воспринимающий удары метеоритной пыли о поверхности ИСЗ;
— приборы 9, регистрирующие эрозию оболочки, возникающую в результате воздействия метеоритной пыли;
— индикатор давления 12, регистрирующий попадания в ИСЗ метеоритов;
— электрические термометры 5, измеряющие температуру от +150℃ до -140℃;
— газовая камера 10, измеряющая ультрафиолетовое излучение Солнца.
Один из упомянутых термометров 5 будет измерять внутреннюю температуру спутника в диапазоне 0℃ – +80℃. Два других, на оболочке спутника, будут измерять температуру вследствие аэродинамического нагрева и изменения температуры по мере движения спутника по орбите. Аэродинамический нагрев, как ожидается, не будет превышать +150℃, а температура в разных точках орбиты будет изменяться от -40℃ до +75℃.
Для получения информации о бомбардировке спутника метеоритными частицами могут быть использованы следующие методы.
На ракете устанавливается кристаллический микрофон 4 и усилитель для регистрации ударов частиц. Этот метод дает данные о числе частиц и их скорости. На спутнике будет использоваться усилитель на транзисторах и счетчик, способный регистрировать удары частиц величиной от 1 микрона до видимых размеров. Блок весит 1,2 кг и может работать в течение 30 дней.
Измерение сопротивления материала обшивки спутника с помощью специального прибора позволит определить интенсивность ударов частиц через эрозию (разрушение) оболочки спутника.
Использование радиоактивных материалов и счетчиков Гейгера также позволит определить результаты бомбардировки спутника частицами по величине поверхностной эрозии.
Для исследования солнечной радиации предусматривается измерение освещенности на «светлой» и «темной» сторонах спутника (сферы), а также изучение водородной линии Лайман-Альфа. Прибор для обнаружения спектральной линии Лайман-Альфа представляет собой ионизационную камеру, чувствительную к ультрафиолетовому излучению с максимальной чувствительностью к водородной линии Лайман-Альфа (1215,7 Å[26]). Эта камера заполнена окисью азота. Солнечное излучение поступает в камеру через окно из фтористого лития, которое является фильтром, обеспечивающим проникновение в камеру излучения только требуемой длины волны. Известно, что внезапные ионосферные возмущения, ослабление радиосвязи связаны с солнечными пятнами. Интенсивность водородной линии Лайман-Альфа зависит от интенсивности солнечных пятен, и поэтому ее изучение представляет большой интерес. Информация о линии Лайман-Альфа будет запоминаться на борту с помощью прибора, а затем передаваться по телеметрии на Землю. Установленное на внешней поверхности спутника окно камеры будет проходить мимо Солнца один раз за один оборот спутника вокруг Земли. При этом будет заряжаться электрометр. Пиковое значение выходного сигнала электрометра сохраняется в качестве заряда на емкости. Запрос во время телеизмерения импульсом с Земли замыкает переключатель, соединяющий заряженный конденсатор со входом телеметрической системы. Конденсатор разряжается и приготовляется к следующему прохождению мимо Солнца.
Информация об облачном покрове Земли может быть получена с помощью трех фотоэлементов 6, установленных на внешней поверхности сферы. Фотоэлементы могут осмотреть Землю от горизонта до горизонта по мере движения спутника вокруг Земли. Так как отражение сигналов от облаков составляет около 55%, а отражения от Земли составляют около 10–35%, то образования облаков могут быть различимы. Форму облаков также можно определить с помощью информации о положении спутника и сигналов фотоэлементов. Ожидается, что эта аппаратура будет полезна для раннего обнаружения ураганных образований.
Сообщается, что люки для измерительных приборов располагаются в экваториальной плоскости спутника, причем люки для наблюдения Солнца расположены на 180° от люков для ионизационной камеры. Складывающиеся диполи антенны располагаются под углом 45° к указанным люкам. Такое расположение должно помочь определению ориентации четырех четвертьволновых диполей по отношению к Земле. Это необходимо для целей изучения верхних слоев ионосферы, вызывающей рефракцию радиоволн.
Искусственный спутник Земли имеет блестящую металлическую позолоченную поверхность 11, рассчитанную на максимальную отражательную способность, что значительно облегчит задачу наблюдения за ним с Земли.
Спутники, подготавливаемые американскими учеными, представляют резкий контраст по весу даже с первым советским спутником (83,6 кг). Этот факт больше всего доставляет беспокойства за рубежом, как неоспоримое доказательство могущества советской ракетной техники. Как сообщали газеты, после запуска второго советского искусственного спутника Земли весом свыше 500 кг, оснащенного совершенной исследовательской аппаратурой, в Пентагоне царила «атмосфера, граничащая с паникой».
Широко разрекламированная буржуазной прессой попытка запустить в штате Флорида американский искусственный спутник Земли «Авангард» окончилась 6 декабря 1957 г. полной неудачей. В момент запуска трехступенчатая ракета «Авангард», заключавшая в себе полуторакилограммовый спутник размером в небольшой детский мяч, поднялась над основанием площадки всего на один метр, затем упала на прежнее место, взорвалась и сгорела. Огромное пламя и клубы дыма явились для сотен собравшихся вдали корреспондентов и публики первым известием о конце представления, продолжавшегося всего около двух секунд. Человеческих жертв не оказалось лишь потому, что осуществлявшие запуск 42 техника, в том числе 20 представителей фирмы «Мартин компани», строившей ракету «Авангард» по заказу военно-морского ведомства, были заблаговременно укрыты за массивными блиндажами на почтительной дистанции от ракеты.
Журнал «Тайм» привел подробное описание провала попытки США запустить свой искусственный спутник Земли.
6 декабря 1957 года, пишет журнал, на протяжении нескольких миль вокруг мыса, примерно в трех милях от стартовой площадки, на улицы, во дворы, на дороги и общественные пляжи высыпали школьники, домашние хозяйки, солдаты, служащие.