Vanguardia 1

Vanguard 1 (designación de Harvard: 1958-Beta 2, COSPAR ID: 1958-005B) es un satélite estadounidense que fue el cuarto Se lanzó con éxito un satélite artificial en órbita terrestre, después de Sputnik 1, Sputnik 2 y Explorer 1. Fue lanzado el 17 de marzo de 1958. Vanguard 1 fue el primer satélite en tener energía eléctrica solar. Aunque las comunicaciones con el satélite se perdieron en 1964, sigue siendo el objeto más antiguo fabricado por el hombre que sigue en órbita, junto con la etapa superior de su vehículo de lanzamiento.

Vanguard 1 se diseñó para probar las capacidades de lanzamiento de un vehículo de lanzamiento de tres etapas como parte del Proyecto Vanguard y los efectos del entorno espacial en un satélite y sus sistemas en órbita terrestre. También se utilizó para obtener medidas geodésicas a través del análisis de órbitas. El Vanguard 1, que es lo suficientemente pequeño y liviano como para llevarlo con una mano, fue descrito por el primer ministro soviético, Nikita Khrushchev, como "el satélite de la toronja".

Diseño de naves espaciales

La nave espacial es una esfera de aluminio de 1,46 kg (3,2 lb) de 6 pulgadas (152 mm) de diámetro, con antenas que se extienden 3 pies. Contiene un transmisor de 10 mW y 108 MHz alimentado por una batería de mercurio y un transmisor de 5 mW y 108,03 MHz alimentado por seis células solares montadas en el cuerpo del satélite. De la esfera sobresalían seis antenas de 30 cm (12 pulgadas) de largo y 0,8 cm (0,31 pulgadas) de diámetro de aleación de aluminio accionadas por resorte. Los transmisores se utilizaron principalmente para datos de ingeniería y seguimiento, pero también para determinar el contenido total de electrones entre el satélite y las estaciones terrestres.

Una versión de respaldo de Vanguard 1 está en exhibición en el Museo Nacional Smithsonian del Aire y el Espacio, Centro Steven F. Udvar-Hazy en Chantilly, Virginia.

Misión

El 17 de marzo de 1958, el vehículo de lanzamiento de tres etapas colocó a Vanguard en una órbita elíptica de 654 km × 3969 km (406 mi × 2466 mi) y 134,27 minutos con una inclinación de 34,25°. Las estimaciones originales tenían una duración de la órbita de 2000 años, pero se descubrió que la presión de la radiación solar y el arrastre atmosférico durante los altos niveles de actividad solar producían perturbaciones significativas en la altura del perigeo del satélite, lo que provocó una disminución significativa en su vida útil esperada a alrededor de 240 años. Vanguard 1 transmitió sus señales durante más de seis años mientras orbitaba la Tierra.

Radiobaliza

Un transmisor de telemetría alimentado por una batería de mercurio de 10 mW en la banda de 108 MHz que se usa para los satélites científicos del Año Geofísico Internacional (IGY) y un transmisor Minitrack de 5 mW y 108,03 MHz alimentado por seis celdas solares se usaron como parte de una radio sistema de seguimiento de ángulo de comparación de fase. El sistema transmitía señales a través de las seis antenas de aleación de aluminio con resorte del satélite. El rastreo satelital se logró utilizando estos transmisores y estaciones terrestres Minitrack ubicadas en todo el mundo.

Estas señales de radio se usaron para determinar el contenido total de electrones entre el satélite y las estaciones receptoras terrestres seleccionadas. El transmisor alimentado por batería proporcionó la temperatura interna del paquete durante unos 16 días y envió señales de seguimiento durante 20 días. El transmisor alimentado por células solares funcionó durante más de seis años. Las señales se debilitaron gradualmente y se recibieron por última vez en la estación Minitrack en Quito, Ecuador, en mayo de 1964. Desde entonces, la nave espacial ha sido rastreada ópticamente desde la Tierra, a través de un telescopio.

Diseño para medidas de densidad atmosférica

Debido a su forma simétrica, los experimentadores utilizaron Vanguard 1 para determinar las densidades atmosféricas superiores en función de la altitud, la latitud, la estación y la actividad solar. A medida que el satélite orbitara continuamente, se desviaría ligeramente de sus posiciones previstas, acumulando un desplazamiento cada vez mayor debido al arrastre de la atmósfera residual. Al medir la velocidad y el momento de los cambios orbitales, junto con las propiedades de arrastre del cuerpo, los parámetros relevantes de la atmósfera podrían volver a calcularse. Se determinó que las presiones atmosféricas y, por lo tanto, el arrastre y el decaimiento orbital, eran más altos de lo previsto, ya que la atmósfera superior de la Tierra se reduce gradualmente hacia el espacio.

Este experimento se planificó ampliamente antes del lanzamiento. Las propuestas iniciales del Laboratorio de Investigación Naval (NRL) para el proyecto incluían cuerpos satelitales cónicos; esto eliminó la necesidad de un carenado y mecanismos de eyección separados, y sus modos de falla y peso asociados. El seguimiento por radio reuniría datos y establecería una posición. Al principio del programa, se agregó el seguimiento óptico (con una red de cámaras Baker-Nunn y observadores humanos). Un panel de científicos propuso cambiar el diseño a esferas, de al menos 50,8 cm (20,0 pulgadas) de diámetro y, con suerte, 76,2 cm (30,0 pulgadas).

Una esfera tendría un reflejo óptico constante y un coeficiente de arrastre constante, basándose únicamente en el tamaño, mientras que un cono tendría propiedades que variarían con su orientación. James Van Allen de la Universidad de Iowa propuso un satélite cilíndrico basado en su trabajo con rockoons, que se convirtió en Explorer 1, el primer satélite estadounidense. El Laboratorio de Investigación Naval finalmente aceptó una esfera con un diámetro de 16,5 cm (6,5 pulgadas) como 'Vehículo de prueba', con un diámetro de 50,8 cm (20,0 pulgadas) establecida para los satélites de seguimiento. El ahorro de peso, tanto por el tamaño reducido como por la disminución de la instrumentación en los primeros satélites, se consideró aceptable.

Como Vanguard 1, Vanguard 2 y Vanguard 3 todavía están en órbita con sus propiedades de arrastre esencialmente sin cambios, forman un conjunto de datos de referencia sobre la atmósfera de la Tierra que tiene más de 60 años y continúa.

Después de la misión

Esbozo de satélite Vanguard 1

Después de que su misión científica terminara en 1964, Vanguard 1 se convirtió en un objeto abandonado, al igual que la etapa superior del cohete de lanzamiento, después de que terminó la maniobra delta-v para poner Vanguard 1 en órbita en 1958. Ambos objetos permanecen en órbita. Se proyectó que Vanguard 1 permanecería en el aire hasta 2.000 años, pero la presión de la radiación solar y las perturbaciones de arrastre atmosférico durante los períodos de alta actividad solar afectaron su perigeo, lo que redujo su vida útil y se espera quemarse en la atmósfera a unos 240 años, en algún momento a finales de siglo 22

50 aniversario

El satélite Vanguard 1 y la etapa de lanzamiento superior tienen el récord de estar en el espacio más tiempo que cualquier otro objeto hecho por el hombre y, como tal, han viajado más lejos sobre la superficie de la Tierra que cualquier otro objeto hecho por el hombre.

Un pequeño grupo de ex trabajadores de la NRL y la NASA se habían comunicado entre sí, y se pidió a varias agencias gubernamentales que conmemoraran el evento. El Laboratorio de Investigación Naval conmemoró el evento con una reunión de un día de duración en NRL el 17 de marzo de 2008. La reunión concluyó con una simulación de la trayectoria del satélite cuando pasó al área orbital visible desde Washington, D.C., (donde es visible desde la superficie de la Tierra). La Academia Nacional de Ciencias programó seminarios para conmemorar el 50 aniversario del Año Geofísico Internacional, que fueron las únicas celebraciones oficiales conocidas.