Vanguarda 1

Vanguard 1 (designação Harvard: 1958-Beta 2, COSPAR ID: 1958-002B) é um satélite americano que foi o quarto satélite artificial em órbita da Terra a ser lançado com sucesso, após o Sputnik 1, Sputnik 2 e Explorer 1. Foi lançado em 17 de março de 1958. O Vanguard 1 foi o primeiro satélite a ter energia elétrica solar. Embora as comunicações com o satélite tenham sido perdidas em 1964, ele continua a ser o objeto mais antigo de fabricação humana ainda em órbita, juntamente com o estágio superior do seu veículo de lançamento.

O Vanguard 1 foi projetado para testar as capacidades de lançamento de um veículo de lançamento de três estágios como parte do Projeto Vanguard e os efeitos do ambiente espacial em um satélite e seus sistemas na órbita da Terra. Também foi utilizado para obter medições geodésicas por meio de análise de órbita. O Vanguard 1, sendo pequeno e leve o suficiente para ser carregado com uma mão, foi descrito pelo primeiro-ministro soviético, Nikita Khrushchev, como “o satélite toranja”.

Projeto de nave espacial

A espaçonave é uma esfera de alumínio de 1,46 kg (3,2 lb) e 152 mm (6 polegadas) de diâmetro, com antenas medindo 3 pés. Ele contém um transmissor de 10 mW e 108 MHz alimentado por uma bateria de mercúrio e um transmissor de 5 mW e 108,03 MHz alimentado por seis células solares montadas no corpo do satélite. Seis antenas de 30 cm (12 pol.) de comprimento e antenas de liga de alumínio acionadas por mola com 0,8 cm (0,31 pol.) de diâmetro se projetam da esfera. Os transmissores foram usados principalmente para dados de engenharia e rastreamento, mas também foram usados para determinar o conteúdo total de elétrons entre o satélite e as estações terrestres.

Uma versão de backup do Vanguard 1 está em exibição no Smithsonian National Air and Space Museum, Steven F. Udvar-Hazy Center em Chantilly, Virgínia.

Missão

Em 17 de março de 1958, o veículo de lançamento de três estágios colocou o Vanguard em uma órbita elíptica de 654 km × 3.969 km (406 mi × 2.466 mi) e 134,27 minutos inclinada a 34,25°. As estimativas originais previam que a órbita durasse 2.000 anos, mas descobriu-se que a pressão da radiação solar e o arrasto atmosférico durante altos níveis de atividade solar produziam perturbações significativas na altura do perigeu do satélite, o que causou uma diminuição significativa na sua vida útil esperada para cerca de 240 anos. anos. O Vanguard 1 transmitiu seus sinais por mais de seis anos enquanto orbitava a Terra.

Radiofarol

Um transmissor de telemetria alimentado por bateria de mercúrio de 10 mW na banda de 108 MHz usado para satélites científicos do Ano Geofísico Internacional (IGY) e um transmissor Minitrack de 5 mW e 108,03 MHz alimentado por seis células solares foram usados como parte de um rádio sistema de rastreamento de ângulo de comparação de fase. O sistema transmitiu sinais através das seis antenas de liga de alumínio com mola do satélite. O rastreamento por satélite foi conseguido usando esses transmissores e estações terrestres Minitrack situadas em todo o mundo.

Esses sinais de rádio foram usados para determinar o conteúdo total de elétrons entre o satélite e estações receptoras terrestres selecionadas. O transmissor alimentado por bateria forneceu a temperatura interna da embalagem por cerca de 16 dias e enviou sinais de rastreamento por 20 dias. O transmissor alimentado por células solares operou por mais de seis anos. Os sinais enfraqueceram gradualmente e foram recebidos pela última vez na estação Minitrack em Quito, Equador, em maio de 1964. Desde então, a espaçonave tem sido rastreada opticamente a partir da Terra, via telescópio.

Projeto para medições de densidade atmosférica

Devido à sua forma simétrica, o Vanguard 1 foi usado por experimentadores para determinar as densidades atmosféricas superiores em função da altitude, latitude, estação do ano e atividade solar. À medida que o satélite orbitava continuamente, ele se desviaria ligeiramente de suas posições previstas, acumulando deslocamentos cada vez maiores devido ao arrasto da atmosfera residual. Ao medir a taxa e o tempo das mudanças orbitais, juntamente com as propriedades de arrasto do corpo, os parâmetros relevantes da atmosfera poderiam ser calculados retroativamente. Foi determinado que as pressões atmosféricas e, portanto, o arrasto e o decaimento orbital, eram mais elevados do que o previsto, uma vez que a atmosfera superior da Terra diminui gradualmente em direção ao espaço.

Este experimento foi planejado extensivamente antes do lançamento. As propostas iniciais do Laboratório de Pesquisa Naval (NRL) para o projeto incluíam corpos satélites cônicos; isso eliminou a necessidade de mecanismos de carenagem e ejeção separados, e seus pesos e modos de falha associados. O rastreamento por rádio reuniria dados e estabeleceria uma posição. No início do programa, o rastreamento óptico (com uma rede de câmeras Baker-Nunn e observadores humanos) foi adicionado. Um painel de cientistas propôs mudar o design para esferas, com pelo menos 50,8 cm (20,0 pol.) de diâmetro e, esperançosamente, 76,2 cm (30,0 pol.).

Uma esfera teria uma reflexão óptica constante e um coeficiente de arrasto constante, baseado apenas no tamanho, enquanto um cone teria propriedades que variavam de acordo com sua orientação. James Van Allen, da Universidade de Iowa, propôs um satélite cilíndrico baseado em seu trabalho com rockoons, que se tornou o Explorer 1, o primeiro satélite americano. O Laboratório de Pesquisa Naval finalmente aceitou uma esfera com 16,5 cm (6,5 pol) de diâmetro como um "Veículo de Teste", com um diâmetro de 50,8 cm (20,0 pol) definido para os satélites subsequentes. A economia de peso, resultante do tamanho reduzido e da instrumentação diminuída nos primeiros satélites, foi considerada aceitável.

Como o Vanguard 1, o Vanguard 2 e o Vanguard 3 ainda estão orbitando com suas propriedades de arrasto essencialmente inalteradas, eles formam um conjunto de dados de base sobre a atmosfera da Terra que tem mais de 60 anos e continua.

Depois da missão

Após o término de sua missão científica em 1964, o Vanguard 1 tornou-se um objeto abandonado – assim como o estágio superior do foguete de lançamento, após a conclusão da manobra delta-v para colocar o Vanguard 1 em órbita em 1958. Ambos os objetos permanecem em órbita.. O Vanguard 1 foi projetado para permanecer no ar por até 2.000 anos, mas a pressão da radiação solar e as perturbações do arrasto atmosférico durante períodos de alta atividade solar afetaram seu perigeu, reduzindo sua vida útil e a queima esperada na atmosfera para cerca de 240 anos, em algum momento no final do ano. Século XXII.

50º aniversário

O satélite Vanguard 1 e o estágio de lançamento superior detêm o recorde de permanecer no espaço por mais tempo do que qualquer outro objeto feito pelo homem e, como tal, viajaram mais longe na superfície da Terra do que qualquer outro objeto feito pelo homem.

Um pequeno grupo de ex-funcionários do NRL e da NASA manteve comunicação entre si, e várias agências governamentais foram convidadas a comemorar o evento. O Laboratório de Pesquisa Naval comemorou o evento com uma reunião de um dia no NRL em 17 de março de 2008. A reunião foi concluída com uma simulação da trajetória do satélite ao passar pela área orbital visível de Washington, D.C., (onde é visível da superfície da Terra). A Academia Nacional de Ciências programou seminários para marcar o 50º aniversário do Ano Geofísico Internacional.