地球的人造卫星。发明和生产的历史

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人造地球卫星（AES）是在地心轨道上绕地球旋转的航天器。

为了在绕地球轨道上移动，该装置的初始速度必须等于或大于第一逃逸速度。 AES 飞行的高度可达数十万公里。人造卫星飞行高度的下限是根据避免在大气层中快速制动过程的需要而确定的。卫星的轨道周期取决于平均飞行高度，可以从一个半小时到几年不等。特别重要的是地球静止轨道上的卫星，其轨道周期严格等于一天，因此对于地面观察者来说，它们一动不动地“悬挂”在天空中，这使得摆脱天线中的旋转装置成为可能。

卫星一词通常指无人航天器，但近地载人航天器和自动货运航天器以及轨道站本质上也是卫星。自动行星际站和行星际航天器都可以绕过卫星级（所谓的赤经），并在初步发射后进入所谓的深空。卫星参考轨道。

第一颗人造地球卫星

甚至在 R-7 弹道导弹的工作正在进行时，就开始考虑在苏联发射第一颗卫星。 1956年，以Mstislav Keldysh院士为首的科学家小组成立，受托为地球第一颗人造卫星制定科学实验计划。在对这颗卫星应该配备的所有机载系统进行初步分析后，发现不可能装入不到 1250 公斤的质量（一个外壳的质量为 250 公斤，电源系统是 450 公斤；此外，大型天线的重量很大）。

当时存在的火箭无法将第一个宇宙速度（约 8 km / s）传达给如此重的设备。然后，在 1956 年底，科罗廖夫的一名雇员米哈伊尔·季洪拉沃夫提出了一个更简单、更轻、质量约为 80 公斤的卫星的项目。 1957 年 XNUMX 月，这颗卫星的最终布局图准备就绪，XNUMX 月底开始测试。

为将卫星送入轨道，科罗廖夫设计局在R-7的基础上研制了一种总质量为267吨的特殊两级火箭，由RD-107火箭发动机的四个侧火箭块和一个中央火箭组成。 RD-108火箭发动机的发动机。开始时所有发动机同时启动。发射后 120 秒，侧挡板被丢弃（此时第二级已达到 50 公里的高度，速度为 2,3 公里/秒）。中央单元继续工作了 180 秒。在 200 公里的高度，中央单元被关闭，之后卫星在弹簧推杆的帮助下与中央单元分离，放下保护隔热罩，开始自由飞行。火箭于 4 年 1957 月 XNUMX 日成功发射。这一天开启了地球历史上一个新的太空时代。

第一颗卫星标志着技术发展的一个关键点。一方面，它象征着弹道导弹研制过程中一个艰难阶段的完成，另一方面，它也是后来所有航天技术的萌芽。

苏联第一颗人造地球卫星总图：1-双热继电器； 2——无线电发射机； 3-控制热继电器和压力继电器； 5——天线； 6——电源； 7——插头连接器； 8——脚跟接触； 9——风扇； 10——扩散器； 11——远程开关； 12 - 屏幕

这颗卫星呈球形，直径为 580 毫米。它的质量为 83,6 公斤。四杆形式的无线电发射天线安装在球的外表面上。其中两个的长度为 2,4 m，其余的为 2 m。杆通过铰链连接到固定在卫星主体上的天线绝缘体上，这使得它们可以以一定的角度转动。所有设备，连同能源，都装在一个密封的铝合金外壳中。在发射之前，卫星充满了氮气。

为了保持稳定的内部温度，开发了氮气强制循环系统。两个无线电发射器连接到天线，每个发射器以自己的频率发射相同的信号，类似于电报。敏感传感器放置在外壳内，随着卫星内部温度和压力的变化，它在一定程度上改变了传输信号（传输脉冲的频率及其持续时间）。无线电发射器的功率足以让全球所有无线电爱好者自信地接收它们的信号。电源应该确保所有设备运行三周。

早在 3 年 1957 月 508 日，重达 3 公斤的第二颗苏联卫星发射到太空。这是运载火箭的最后一级，科学测量设备和带有莱卡狗的隔间被放置在几个容器中。

第二颗苏联人造地球卫星：1 - 防护罩； 2-研究太阳辐射的装置； 3 - 装有设备和无线电发射器的容器； 4 - 用于连接设备的电源框架； 5 - 加压舱

卫星前面是一个用于研究太阳的光谱仪，一个装有无线电发射器的球形容器，以及一个装有狗的加压舱。火箭体内装有两台用于研究宇宙射线的仪器。按照设计，球形容器类似于第一颗卫星。在这里，除了发射器之外，还有一个电源和各种传感器。莱卡所在的密封舱看起来像一个圆柱体。在其可拆卸的底部设置了一个有机玻璃舷窗。机舱由铝合金制成，配有进料装置、空调、再生装置和热管理系统。再生是在吸收二氧化碳和释放氧气的化学元素的帮助下进行的。特殊传感器记录了狗的脉搏、压力和呼吸。

所有这些，以及有关机舱内温度和压力的信息，都使用特殊设备报告给地球，该设备由时钟程序设备打开。观测计划设计了 14 天，但即使在那之后，卫星的飞行还要继续很多天。仅在 1958 年 2370 月 XNUMX 日，第二颗卫星旋转了大约 XNUMX 次，在大气层中燃烧。

当时，第三颗卫星美国探索者一号已经在太空中飞行。美国卫星之所以不是第一颗甚至不是第二颗太空卫星，不仅有技术背景。 1 年，当美国政府决定为发射卫星做准备时，提出了三个相互竞争的计划，每个计划都得到自己强大的军事部门的支持：陆军、空军和海军。最后，获得了特权资金的海军先锋项目获得了优先权。与此同时，当时军队已经拥有最好的美国红石导弹，在布朗的领导下制造。（布朗当时是研制导弹的红石兵工厂的负责人。）

美国第一颗人造地球卫星“探索者一号”设计示意图：1-天线； 1——测量外部温度的设备； 2 - 用于用微陨石记录口音的麦克风； 3——卫星前锥体的温度测量； 4——发射机； 5——玻璃纤维环； 6 - 微陨石和宇宙射线的测量

1956年1094月，陆军成功发射了朱庇特-C型四级弹道导弹，第一级使用布朗红石，第二、三、四级使用军士长号固体推进剂火箭。这种火箭的三级是自然的，第四级在坦克中携带沙子而不是燃料。这个阶段达到了6公里的高度。后来，他们反复尝试证明，如果第四级加油，它很可能成为第一颗卫星，太空时代就会提前一年开始。但尽管如此，这并没有发生。与此同时，从一开始就饱受失败困扰的Avangard项目以惨无人道的失败告终：1957年XNUMX月XNUMX日发射时，Avangard火箭勉强离开发射台，在发射台内坠落地面并燃烧出去。之后，为了保住声望，决定发射一颗基于红石火箭的卫星。

Explorer 1 卫星是在加州理工学院的喷气推进实验室极其仓促地建造的。卫星重量为8,21公斤，设备占5公斤。除了盖革计数器，它还带有一个麦克风，用于记录陨石颗粒、温度传感器、无线电发射器和电源。发射于 31 年 1958 月 1 日成功。这颗卫星已经在轨道上运行了八周。尽管体积很小，探索者 1000 号还是做出了重要的观察。正是由于他的信息，在XNUMX多公里高空环绕地球的辐射带被发现。

同年15月3,5日，苏联发射了第三颗卫星。它已经可以称为真正的自动科学站。卫星的长度为 1,5 m，直径 - 1327 m，重量 - 968 kg，科学设备占 XNUMX kg。这颗卫星的装置和设计比前两颗要仔细得多。为了自动控制所有科学和测量设备的运行，在其上安装了一个完全由半导体元件制成的电子时间程序装置。

第三颗苏联人造地球卫星：1 - 磁力计； 2 - 光电倍增管； 3-太阳能电池板； 4 - 记录宇宙射线中光子的装置； 5——磁力和电离压力表； 6-离子阱； 7——电通量计； 8——质谱管； 9-记录宇宙射线重核的装置； 10-测量初级宇宙辐射强度的装置； 11 - 用于记录微陨石的传感器

除了机载电源外，卫星还配备了太阳能电池。这块电池产生的电压比车载电池大，所以向阳面的所有设备都由它供电。多亏了这一点，第三颗卫星的运行时间比前两颗长得多——它飞行了 691 天，最后一个信号是在 6 年 1960 月 XNUMX 日收到的。

第一艘宇宙飞船以其个性而著称。即使不深入研究它们的设计，仅从外观就可以立即看出它们是完全不同的设备。但是这些设备，每次都是单独订购，价格昂贵。因此，在苏联随后的几年中，决定从单独生产卫星转向批量生产。宇宙成为这样一颗连续的苏联卫星。 16年1962月XNUMX日，该系列的第一颗卫星发射升空。

作者：Ryzhov K.V.

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