Sputnik-1

Sputnik-1 (no  — 'pavadonis'), oficiālais nosaukums Iskusstvenyj sputnik Zemli (Искусственный спутник Земли), kodētais nosaukums PS-1 (no Prosteišij Sputnik — Простейший Спутник-1 „vienkāršākais pavadonis”) bija pirmais Zemes mākslīgais pavadonis (ZMP), kas ievadīts ģeocentriskā orbītā. Tas tika palaists no Padomju Savienības teritorijas  ar starpkontinentālās ballistiskās raķetes (SKBR) R-7 nedaudz modificētu variantu R-7 PS. Ar Sputnik startu iesākās „kosmiskā ēra”.

Pavadonis nepārtraukti raidīja radio signālus, kurus varēja uztvert zinātnieki un radioamatieri visā pasaulē, līdz 26. oktobrim (22 dienas), kamēr baterijās bija pietiekama elektroenerģija. Pēc tam Sputnik bija novērojams tikai vizuāli.  Sputnik iegāja atmosfēras blīvajos slāņos un sadega, kosmosā atrodoties 92 dienas.

Starts un pavadoņa darbība notika Starptautiskā ģeofiziskā gada laikā.
Lai arī pirmais ZMP nebija aprīkots ar zinātniskajiem instrumentiem, ar to tika veikti atmosfēras un kosmiskās telpas pētījumi. Sputnik palaišanai bija milzīga politiskā nozīme PSRS prestiža celšanā.

Vēsture 
Pēc Otrā pasaules kara PSRS ieguva vācu ballistisko raķešu V-2 daļas un raķešu konstruktorus. Padomju Savienībā tieši kosmiskās telpas pētījumi sākās pēc 1948. gada, kad no vietējiem materiāliem tika izgatavotas raķetes R-1 (V-2 kopija), vēlāk arī R-2 un R-5. Šīs raķetes zinātniskos instrumentus varēja pacelt 100–500 km augstumā virs Zemes virsmas, tomēr labākajā gadījumā eksperiments ilga 10 minūtes. Raķešu galvenais konstruktors šajā laikā bija Sergejs Koroļovs. Lai gan Koroļova galvenais uzdevums bija radīt raķetes militāriem mērķiem, viņš neatmeta cerību kādreiz palaist Zemes mākslīgo pavadoni (par to viņš bija iepazinies jaunībā, lasot Konstantīna Ciolkovska darbus), kas orbītā atrastos mēnešiem un pat gadiem ilgi.

Līdz ar pirmās SKBR R-7 konstruēšanu S. Koroļovam radās iespēja izmantot to pavadoņa palaišanai. Lai to izdarītu, bija nepieciešama valsts augstāko amatpersonu piekrišana.
 PSRS Zinātņu akadēmijas lietišķās matemātikas nodaļā notika pirmā sanāksme par uzdevumiem, kas būtu veicami ar ZMP palīdzību. Šis jaunais novirziens Zinātņu akadēmijā tika atbalstīts.  Sergejs Koroļovs aizsardzības rūpniecības ministram Dmitrijam Ustinovam iesniedza OKB-1 darbinieka Mihaila Tihonravova sagatavoto ziņojumu par Zemes mākslīgā pavadoņa izveides nepieciešamību.

ASV tajā laikā jau tika veikti priekšdarbi ZMP izveidei un palaišanai (Vanguard projekts).  ASV prezidents Dvaits Eizenhauers paziņoja, ka Savienotās Valstis plāno palaist pavadoni Starptautiskā ģeofiziskā gada (1957.—1958.) laikā. Jau tad starp abām valstīm valdīja saspīlējums, un 3. augustā 6. Starptautiskajā astronautikas federācijas kongresā Kopenhāgenā padomju akadēmiķis L. Sedovs paziņoja par to, ka arī PSRS gatavojas ģeofiziskajā gadā palaist pavadoni.

 PSKP Centrālā komiteja atbalstīja ideju palaist Zemes mākslīgo pavadoni.  SKBR R-7 raķetes izmēģinājumu valsts komisijas priekšsēdētājs Vasilijs Rjabikovs sasauca sapulci, kurā S. Koroļovs prezentēja aprēķinus, kādam būtu jābūt kosmiskajam aparātam lidojumam uz Mēnesi. Tam vajadzētu modificēt R-7 raķeti trīs pakāpju variantā, ko varētu izmantot arī pavadoņu palaišanai.

 Koroļovs nosūtīja galvenajiem konstruktoriem un valdībai zinātniskā pavadoņa parametrus un tā izveides plānu.  PSKP CK un PSRS Ministru padome pieņēma lēmumu, pēc kura bija jāizgatavo neorientējams ZMP ar masu 1000–1400 kg, kurā atrastos 200–300 kg smaga zinātniskā aparatūra. Pavadoņa palaišanai jāpielāgo R-7, un pirmajam izmēģinājuma startam jānotiek 1957. gadā (Starptautiskā ģeofiziskā gada laikā). Pavadoņa slepenais nosaukums bija „objekts D” (обьект Д).

Sarežģītā projekta realizācijas gaitā radās problēmas ar zinātniskās aparatūras izstrādi, kā arī raķetes dzinēju jauda bija par mazu. 1956. gada beigās kļuva skaidrs, ka „objekta D” palaišanu nevarēs realizēt paredzētajā termiņā. Līdz ar to „objekta D” startam noteica jaunu termiņu — 1958. gada aprīli.

1956. gada novembrī OKB-1 ierosināja steidzamības kārtā izgatavot tā saucamo „vienkāršāko pavadoni” (Простейший Спутник jeb обьект ПС) ar masu 100 kg, kuru varētu palaist 1957. gada aprīlī—maijā R-7 izmēģinājumu laikā.  tika izdots rīkojums par vienkāršākā neorientēta ZMP palaišanu, tā novērošanas iespēju pārbaudi un radiosignālu saņemšanu no tā. "Objekta PS" palaišanu atļāva tikai pēc diviem R-7 sekmīgiem lidojumiem. Par PS galveno konstruktoru tika iecelts Mihails Homjakovs.

„Objekta PS” izstrāde notika tik strauji, ka izgatavotāju un konstruktoru darbi notika vienlaicīgi.
 bija saskaņoti radioraidītāja gabarīti. Februāra beigās tika izgatavots PS makets ar antenu imitētājiem, lai veiktu raidītāja izmēģinājumus.
Galvenās problēmas kosmiskā aparāta izgatavošanā radās, izstrādājot hidroizvērsēju sfēriskajām čaulām, metinot tās pie stiprinājumiem, kā arī ārējo virsmu pulēšanā. Izstrādājot konstrukciju, tika veikta iekārtu izvietojuma maketēšana, metinājuma šuvju rentgena kontrole, kā arī to hermētiskuma pārbaude ar hēlija sūču meklētāju. Aprīlī un maijā notika radioraidītāju raidīšanas pārbaudes, aparātu iekarinot 200 m garā trosē zem helikoptera.

Pavadoņa pārbaudei un sagatavošanai startam poligonā tika ierīkota īpaša telpa. Raķetes R-7 sagatavošana notika īpaši rūpīgi, galvenā uzmanība tika pievērsta pareizai komandu secībai — raķetes priekšgala nomešanai un pavadoņa atdalīšanai.
 kosmodromā notika speciālās komisijas sanāksme, kurā tika apstiprināta nesējraķetes un pavadoņa gatavība startam. Tur tika nolemts, ka par pirmā ZMP palaišanu publiski paziņos tikai pēc pavadoņa pirmā apriņķojuma ap Zemi.

Pirmā ZMP palaišana tika plānota , bet Koroļovam bija aizdomas, ka ASV palaidīs savu pavadoni Vanguard dienu agrāk. Tika atceltas vairākas pirmsstarta pārbaudes operācijas, un raķeti izveda uz starta laukumu divas dienas agrāk.

Uzbūve 

Sputnik bija hermētiska 585 mm diametra sfēra ar masu 83,6 kg. To veidoja divas puslodes čaulas no 2 mm bieza alumīnija sakausējuma, kuras tika savienotas ar 36 tapām. Savienojuma hermētiskumu nodrošināja vakuuma gumijas blīve. Pie priekšējās (augšējās) puslodes tika piestiprinātas četras antenas, no kurām divas bija 2,9 m un pārējās divas — 2,4 m garas. Lai pēc pavadoņa atdalīšanās no nesējraķetes antenas tiktu izvērstas 35° leņķī, bija paredzēts īpašs atsperes mehānisms.

Pavadonī tika pielietota oriģināla shēma siltumapmaiņai ar kosmisko vidi. Priekšējā puslode bija siltumizolēta, bet aizmugurējā kalpoja kā siltuma izstarotājs. Pavadoņa korpuss tika rūpīgi nopulēts un īpaši apstrādāts, lai tiktu nodrošināta nepieciešamā izolācija no Saules radiācijas vienā pusē un siltuma izstarošana no otras puslodes. Pavadoņa iekšienē tika iepildīts slāpeklis ar spiedienu 1,3 atm. Korpusa iekšienē bija ventilators, kas nodrošināja siltuma režīmu. To ieslēdza termorelejs, ja temperatūra sasniedza 30 °C. Slāpeklis pārnesa siltumu uz auksto aizmugurējo sieniņu, kas izstaroja to kosmosā. Temperatūrai pazeminoties līdz 20—23 °C, ventilators izslēdzās, lai atjaunotu gaisa cirkulāciju.

Korpusa iekšienē bija izvietoti divi radioraidītāji ar jaudu 1W un masu 3,5 kg, barošanas bloks ar masu 51 kg, attālinātais pārslēdzējs, termoregulācijas ventilators, termoregulācijas releji un barorelejs (spiediena kontroles sensors).
Radioraidītāji darbojās frekvencēs 20,005 MHz un 40,002 MHz ar impulsiem no 0,2 līdz 0.6 s. Tie bija uzbūvēti, izmantojot speciālas miniatūras radiolampas - stienīšu lampas. Viens raidītājs strādāja otra pauzēs. Atvienojoties un saslēdzoties baroreleja un termoreleja kontaktiem, mainījās signālu frekvence un to ilgumu un paužu attiecība. Ja spiediens pavadonī strauji kristos, to secinātu pēc signālu impulsiem, un tas nozīmētu, ka notikusi korpusa dehermetizācija mikrometeorīta trieciena rezultātā.
Barošanas bloks sastāvēja no trim baterijām ar sudraba—cinka elementiem; to nepārtrauktas darbības laiks bija paredzēts ne mazāk kā divām nedēļām. Barošanas elementi tika izgatavoti gredzena veidā.

Lai savienotu pavadoni ar raķeti, tika izstrādāta īpaša pārejas sekcija.
Palaišanas laikā PS atradās zem koniska raķetes augšgala. Antenas tika nostiprinātas pie raķetes pārejas ārējās virsmas. Pavadoņa atdalīšana notika ar pneimatisku iekārtu ar ātrumu 2,73 m/s. Rezerves variants bija pirotehniska iekārta, kas nodrošināja atdalīšanu ar ātrumu 1,45 m/s. Vienlaicīgi ar atsperu mehānismu notika raķetes augšgala nomešana ar ātrumu 0,643 m/s.

Lidojuma gaita 

Lai palaistu pavadoni Zemes orbītā, raķetei R-7 PS bija nepieciešama citāda ciklogramma (lidojuma programma) nekā SKBR variantā. Startējot raķetei bija jāatrodas pilnīgi vertikālā stāvoklī, lai cauri atmosfēras blīvajiem slāņiem izietu, cik vien ātri iespējams. Savukārt, lai sasniegtu orbītu, ātruma (gandrīz 8 km/s) vektoram bija jābūt perpendikulāram vertikālei. Šo lidojuma programmu aprēķināja Steklova lietišķās matemātikas institūts.

Starts notika  19.28.34 UTC (22.28.34 pēc Maskavas laika jeb 5. oktobrī 00.28.34 pēc vietējā laika) no PSRS Aizsardzības ministrijas Piektā zinātniski pētnieciskā poligona (vēlāk pārdēvēts par Baikonuras kosmodromu). 116,38 sekundē atdalījās raķetes sānu bloki. 294,6 s tika iedarbināta otrā pakāpe (centrālais bloks), un 295,4 s pēc starta tā kopā ar pavadoni jau bija orbītā. Orbītas sākotnējie parametri:
 orbītas slīpums — 65,1°;
 perigejs — 228 km;
 apogejs — 947 km;
 orbitālais periods — 96,17 min.

Sakarā ar vairākām nelielām kļūmēm nesējraķetes darbībā orbītas apogejs bija zemāks (par 80–90 km) nekā bija paredzēts.

314,5 s pēc pacelšanās notika pavadoņa atdalīšanās no raķetes pakāpes. Pēc 20 s uz zemes tika uztverti pirmie Sputnik radiobākas signāli.

Pirmā ZMP radioraidītāji darbojās trīs nedēļas. Pavadoni nakts debesīs varēja redzēt kā 6., bet nesējraķetes 2. pakāpes bloku „A” — kā 1. zvaigžņlieluma objektu.

Sputnik kosmosā atradās 92 dienas, līdz , veicot 1400 apriņķojumus ap Zemi. Raķešbloks „A” lidoja 60 dienas (līdz , 882 apriņķojumi). Abi objekti iegāja atmosfēras blīvajos slāņos un sadega.

Lidojuma zinātniskie un inženiertehniskie uzdevumi tika izpildīti pilnībā. Raidītāji nodrošināja pavadoņa orbītas sistemātiskus novērojumus. Tika veikti pētījumi radioviļņu izplatīšanai jonosfērā, kas bija maz pētīta. ZMP un raķešpakāpes bremzēšanās atmosfēras augšējos slāņos ļāva novērtēt tās blīvumu.

Politiskā nozīme 
PSRS vadība un pirmām kārtām Ņikita Hruščovs novēroja pasaules reakciju uz pirmā ZMP palaišanu. Pasaulē šajā laikā bija aukstā kara saspīlējums, kas kuru katru brīdi varēja pārvērsties „karstajā karā”. Sputnik Padomju Savienībai deva spēcīgu trumpi padomju un sociālistiskās sistēmas propagandai.

ASV uzskatīja sevi par tehniski un militāri attīstītāko valsti pasaulē, bet Sputnik palaišana mainīja šo uzskatu. Ja pēc pirmās padomju SKBR palaišanas 1957. gada augustā Savienotās valstis vēl neaptvēra tās draudus, tad Sputnik oktobra lidojums rādīja, ka PSRS ir raķete, kas ir daudz jaudīgāka par jebkuru Savienotajās valstīs radīto; tā spējīga nogādāt kodolieročus uz jebkuru vietu ASV, un tas jau radīja potenciālus draudus ASV.
Aizsardzības ministrs bija spiests konstatēt, ka „neierobežoti mērķi un pilnīga uzvara karā [pret PSRS] nav iespējami”.

Pēc sekmīgās Sputnik palaišanas sākās tā saucamā „kosmiskā sacensība” starp ASV un PSRS aukstā kara laikā, abām valstīm kosmonautiku izvirzot prioritāro mērķu sarakstā. 
ASV jau 1958. gada izveidoja DARPA — Aizsardzības ministrijas aģentūru, kas nodarbotos ar jaunu tehnoloģiju izstrādi.

Nākamie pavadoņi 

Pēc Sputnik starta Hruščovs uzaicināja Koroļovu pie sevis, un šajā tikšanās reizē Koroļovs apsolīja līdz Oktobra svētkiem (7. novembrim) palaist nākamo pavadoni. Tas tika izgatavots rekordīsā laikā, izmantojot Sputnik-1 rezerves aparatūru.  orbītā tika palaists pavadonis Sputnik-2 ar dzīvu būtni (suni) tajā.

Sākotnēji pirmā ZMP startam būvēto pavadoni Objekt D ar zinātniskiem instrumentiem tika mēģināts palaist , bet nesējraķete avarēja. Rezerves pavadonis veiksmīgi startēja .

Tā kā ASV ZMP palaišanas Vanguard projekts bija cietis neveiksmi, jau 5. oktobrī Verners fon Brauns Aizsardzības ministrijai piedāvāja palaist pavadoni 60 dienu laikā. Lai gan neiekļāvies termiņā, pirmais amerikāņu pavadonis Explorer 1 startēja .

Atsauces un piezīmes

Skatīt arī 
 Sergejs Koroļovs
 R-7 raķete
 Vanguard projekts

Ārējās saites 

 Don P. Mitchell. Sputnik: Pirms 50 gadiem 
 Г.С. Ветров. "Открытие космоса" 
 Mark Wade. Encyclopedia Astronautica. 
 Mark Wade. Encyclopedia Astronautica. 
 NASA. Sputnik un kosmosa laikmeta pirmsākumi 
 www.russianspaceweb.com 

Zemes mākslīgie pavadoņi
Valstu pirmie Zemes mākslīgie pavadoņi