Explorer 1

Vēsture

Tūlīt pēc PSRS pirmā Zemes mākslīgā pavadoņa palaišanas Verners fon Brauns un Armijas ballistisko raķešu aģentūras (ABMA) ģenerālis Džons Medariss (John Medaris) piedāvāja ASV Aizsardzības ministrijai ļaut izgatavot nesējraķeti pavadoņa palaišanai uz Jupiter C bāzes, jo analoģiska Jūras kara flotes projekta Vanguard realizācija aizkavējās, un Jupiter C bija jau lidotspējīga. Tika noslēgts 16,2 miljonu USD līgums par četru ZMP palaišanu (Project 416). Jau mēnesi pirms tam ABMA bija sākusi darbus pie Jupiter C modernizācijas. Pēc Vanguard TV3 avārijas 1957. gada 6. decembrī Armijai tika dotas lielākas pilnvaras, lai palaistu pirmo ASV pavadoni.
Lai gan Verners fon Brauns gribēja izgatavot arī pavadoni, tas tika uzticēts Kalifornijas Tehnoloģiju institūta Reaktīvās kustības laboratorijai (JPL), kuras direktors bija Viljams Pikerings. Explorer 1 projekta vadītajs bija Džeks Frēlihs (Jack Froehlich). Zinātniskos instrumentus izstrādāja un izgatavoja Aiovas universitāte Džeimsa Van Alena vadībā.

Pavadoņa uzbūve

Pavadoņa aparatūra atradās pēdējās (ceturtās) pakāpes augšgalā, neatdalāmā konteinerā. Tas tika darīts tādēļ, lai nesarežģītu raķetes konstrukciju ar gaisa plūsmvirzi, tādējādi palielinot derīgās kravas masu. Pakāpei pamatā bija cietās devielas raķete Sergeant, kas bija 2,03 m gara un 0,152 m diametrā. Tās korpuss bija izgatavots no nerūsošā tērauda, kuru nopulēja un noklāja ar baltām un tumši zaļām alumīnija oksīda joslām, kas bija paredzētas pasīvajai termoregulācijai. Instrumentu konteiners atradās raķešpakāpes priekšdaļā, bet pārējo daļu aizņēma pati pakāpe, kas orbītā jau bija tukša (raķešdegviela tika izlietota orbītas sasniegšanai). Lai saglabātu orientāciju un izvērstu antenas, pakāpe griezās apkārt garenasij 750 apgriezienus minūtē. Tā, kopā ar otro un trešo pakāpi, tika iegriezta tieši pirms starta uz zemes.
Zinātniskās aparatūras konteinerā (4,82 kg) atradās kosmisko staru reģistrācijas bloks (Geigera-Millera skaitītājs). Mikrometeoru detektēšana bija paredzēta gan ar vadu tīkliņu (izvietots apkārt raķešpakāpes pakaļgalam) gan ar ultraskaņas mikrofonu (atradās vidussekcijā). Vēl bija viens iekšējās temperatūras sensors, trīs ārējās temperatūras un viens raķetes konusa temperatūras sensors.
Pavadonī bija 60 mW raidītājs, kas darbojās 108,03 MHz frekvencē, un 10 mW raidītājs (108,00 MHz). Antenas bija divu veidu: divas stiklašķiedras spraugās, kas atradās tieši aparāta korpusā, un četras 0,559 m garumā elastīgu stieņu veidā. Pavadoņa rotācija saglabāja antenām izvērstu stāvokli. Dati no instrumentiem tika nepārtraukti nosūtīti uz zemi, bet to uztveršana bija iespējama tikai tajā laikā, kad Explorer 1 atradās virs zemes uztveršanas stacijām. Zemes stacijas uztvēra viena raidītāja signālus sistēmā MINITRACK, kuru tika izstrādājusi Kara flote Vanguard projektam, bet otra — sistēmā MICROLOCK, kuru izstrādāja JPL.
Explorer 1 aparatūrā tika izmantota pusvadītāju elektronika, kurā bija gan germānija, gan silīcija tranzistori. Šis ir pirmais dokumentētais tranzistoru pielietojums kosmonautikā. Pavisam bija izmantoti 29 tranzistori pavadoņa instrumetu konteinerā, un vēl viens mikrometeorītu detektora pastiprinātājā.
Elektroenerģiju deva niķeļa-kadmija akumulatoru baterijas, kuras sastādīja aptuveni 40% derīgās kravas masas. Tas nodrošināja jaudīgākā raidītāja darbību 31 dienu, bet mazākā — 105 dienas.

Lidojuma gaita

Explorer 1 tika palaists ar nesējraķeti Juno 1 no Kanaveralas zemesraga Gaisa spēku stacijas 1958. gada 1. februārī 03:48 UTC. 117 minūtes pēc starta stacija Kalifornijā uztvēra pavadoņa pirmos signālus. Sākotnējie orbītas parametri bija 360 x 2534 km, slīpums 33,3°, periods 114,9 min. Pavadoņa darba nosaukums bija RTV-7 vai Deal 1, bet jau orbītā tam deva nosaukumu "Explorer" ("pētnieks").
Pavadoņa jaudīgākais raidītājs darbojās aptuveni divas nedēļas, bet otrs pārstāja raidīt 1958. gada 23. maijā. Neskatoties uz tik īsu darbības laiku, tika iegūti svarīgi dati par kosmisko vidi.
Lidojuma laikā instrumenti reizēm reģistrēja paredzēto kosmisko starojumu (apmēram 30 skaitījumi sekundē), bet reizēm tas nokritās līdz nullei. Aiovas grupa (Van Allena vadībā) ievēroja, ka visi nulles mērījumi bijuši virs 2000 km augstumā virs Dienvidamerikas, bet kad tas atradās 500 km augstumā, kosmiskā starojuma līmenis bija paredzētajā līmenī. Tikai pēc Explorer 3 lidojuma grupa secināja, ka Explorer 1 Geigera skaitītājs ticis "pārpludināts" ar stipru radiāciju, un instruments pārstājis darboties. Šo starojumu deva lādētu daļiņu josla, ko ap Zemi bija noķēris magnētiskais lauks. Vēlāk šī josla tika nosaukta par Van Allena radiācijas joslu.
Par pārsteigumu misijas sagatavotājiem, Explorer 1 mainīja rotācijas asi pēc starta. Bija paredzēts, ka garenais kosmiskais aparāts griezīsies ap tā garenasi, bet sākās precesija no lokano antenu enerģijas disipācijas. Tas mudināja zinātniekus dziļāk pētīt cietu ķermeņu precesiju, kuru aprakstīja Eilers pirms gandrīz 200 gadiem.
1970. gada 31. martā pavadonis virs Klusā okeāna iegāja atmosfēras blīvajos slāņos un sadega.