El 4 oktober 1957 Mänskligheten korsade en gräns som dittills bara existerat inom science fiction: för första gången fullbordade ett människoskapat objekt en omloppsbana runt jorden. Den lilla apparaten, en metallisk sfär med fyra antenner, gick till historien som Sputnik 1 och sparkade igång rymd race mitt under kalla kriget, vilket tänder lika mycket larm, entusiasm och drömmar.
Bakom de där kända personerna ”pip-pip-pip” Mättnaden av radiovågor i veckor var resultatet av åratal av hemligt arbete, politiska beslut, militär rivalitet och banbrytande ingenjörskonst. Sputnik var mer än bara en satellit: den blev en symbol för Sovjetunionens tekniska skicklighet, ett förstklassigt propagandaverktyg och startpunkten för en serie milstolpar som skulle ta mänskligheten in i omloppsbana och senare till månen.
Vad var egentligen Sputnik 1?
Sputnik 1 var den första konstgjorda satelliten framgångsrikt uppskjuten i omloppsbana. Dess officiella ryska namn översätts till ”Artificiell jordsatellit”, även om den blev allmänt känd som Sputnik, ett ord som på ryska betyder något i stil med ”medresenär” och att det redan hade använts i årtionden som en synonym för satellit.
Fysiskt sett var satelliten en 58 centimeter aluminiumsfär Den hade en polerad, glänsande kupol med en diameter på 1,5 meter, från vilken fyra mycket tunna antenner, mellan 2,4 och 2,9 meter långa, stack ut. Dessa antenner, lutande cirka 35 grader, gav enheten det omisskännliga ”bollen med ett morrhår”-utseendet som har blivit ikoniskt i rymdens historia.
Sputnik 1:s totala massa var 83,6 kgMerparten av den vikten kom från silver-zinkbatterierna, som totalt vägde cirka 51 kilogram och utgjorde nästan 60 % av den totala vikten. Enbart silvret som användes i dessa batterier, cirka 10 kilogram, översteg redan massan i omloppsbana av den första amerikanska satelliten, Explorer 1, som vägde 8,3 kg. Inuti sfären, trycksatt med kväve, fanns radioutrustningen, termiskt styrsystem och temperatur- och trycksensorerna.
Satelliten som medfördes ombord två radiosändare Dessa sändare sände växelvis på frekvenser på 20,005 MHz och 40,002 MHz (ungefär 15 och 7,5 meter i våglängd) med en effekt på 1 watt vardera. De skickade de berömda radiopulserna i grupper om några tiondels sekunder, vars längd berodde på enhetens innertemperatur, vilket gjorde det möjligt för ingenjörer på marken att kontrollera att allt fungerade korrekt.
Eftersom sfären var full av trycksatt kväveSputnik hade en rudimentär metod för att upptäcka potentiella mikrometeoritnedslag. En tryckminskning orsakad av en punktering i höljet skulle ha förändrat det interna termiska beteendet och därmed radiosignalerna, även om inga bevis för sådana nedslag registrerades under dess livslängd.
Från Objekt D till den ”enklaste satelliten”
Det märkliga är att Sputnik 1 Den var inte avsedd att bli den första sovjetiska satellitenDen ursprungliga planen för OKB-1:s designbyrå, under ledning av Sergej Korolev, var att skjuta upp en mycket större och mer sofistikerad satellit, känd som Objekt D, med en massa på mellan 1000 och 1400 kilogram och 200 till 300 kilogram vetenskapliga instrument.
Detta projekt, som utformades i mitten av 50-talet under ledning av den akademiska Mstislav KeldyshSyftet var att göra detaljerade mätningar av atmosfärens densitet, jonsammansättningen i de övre lagren, solvinden, magnetfältet och kosmisk strålning. Sovjetunionens vetenskapsakademi Den vetenskapliga ledningen skulle hanteras av OKB-1, byggandet av satelliten av ministeriet för radioteknisk industri, kontroll- och telemetrisystemet av ministeriet för marinindustrin, gyroskopen av ministeriet för maskinbyggnad, markuppskjutningsutrustningen av försvarsministeriet och uppskjutningsverksamheten av försvarsministeriet.
I slutet av 1956 stod det dock klart att det ambitiösa Objekt D inte skulle bli klart i tid. Det fanns allvarliga problem med att utveckla vetenskapliga instrument och den specifika dragkraften hos R-7-raketmotorerna var något lägre än väntat (304 sekunders specifik impuls jämfört med de förväntade 309-310). Den sovjetiska regeringen beslutade att skjuta upp uppskjutningen av Objekt D till 1958, ett uppdrag som senare skulle flygas som Sputnik 3.
I det sammanhanget föreslog Korolevs team, mycket oroligt över att USA skulle kunna gå vidare med sitt Vanguard-program, i april 1957 att bygga en satellit mycket enklare och lättareutformad enbart för att demonstrera förmågan att nå omloppsbana. Således föddes det så kallade PS-objektet, en akronym för Prosteishi Sputnik, vilket kan översättas till ”den enklaste satelliten”.
Den 15 februari 1957 godkände Sovjetunionens ministerråd formellt Object PS. Den nya satelliten fick inte väga mer än 100 kilogram och skulle vara klar på bara några månader. Den avstod från den sofistikerade vetenskapliga utrustningen från Object D och valde en robust design, snabb konstruktion och ett extremt tillförlitligt radiosystem, som kunde spåras av både sovjetiska och internationella stationer. amatörradiooperatörer från hela världen.
R-7-raketen och hemligheten bakom Baikonur Cosmodrome
För att få Sputnik i omloppsbana tillgrep Sovjetunionen R-7 interkontinental ballistisk missil (ICBM), känd i väst som SS-6 eller T-3, och under sin beteckning GRAU 8K71. Det var världens första operativa ICBM och föddes med ett tydligt militärt syfte: att transportera ett stort kärnvapenstridsspets tusentals kilometer.
Beslutet att bygga R-7 hade fattats den Maj 20 1954 av kommunistpartiets centralkommitté och ministerrådet. Den konstruerades med en mycket generös dragkraftsmarginal eftersom sovjetiska ingenjörer inte var säkra på hur mycket en vätebombs nyttolast faktiskt skulle väga. Denna ”överkraft” visade sig vara nyckeln till att anpassa missilen för uppskjutning av satelliter.
Platsen som valdes för R-7-testerna var Tyuratams 5:e polygoni Kazakstan, numera världsberömt som Baikonur Cosmodrome. Platsvalet godkändes i februari 1955, men byggarbetet skulle fortsätta fram till 1958. Vid den tiden var det en topphemlig anläggning, identifierad genom dess närhet till en enkel järnvägsstation mitt i stäppen.
De första lanseringarna av R-7 var inte direkt en dans på rosor. Maj 15 1957 Den första prototypen kraschade efter att en brand utbröt i en av sidomodulerna (Block D) 98 sekunder efter uppskjutning. Det tredje försöket, den 12 juli, slutade också illa på grund av en kortslutning som orsakade kontrollförlust och för tidig separation av modulerna, där missilen kraschade cirka 7 km från uppskjutningsplattan. Det fanns till och med en andra raket som misslyckades med att skjutas upp på grund av ett monteringsfel.
Ändå hölls [evenemang] den 21 augusti och 7 september två lyckade lanseringarvilket visade att R-7 fungerade tillräckligt bra för att, enligt Korolevs åsikt, riskera en av dessa missiler i ett försök att sätta PS-1 i omloppsbana. Militären gick med på villkoret att raketen hade ackumulerat dessa två på varandra följande framgångar och att en försening av dess militära utnyttjande accepterades.
Utveckling och design av ”PS-1”
PS-satellitens specifika konfiguration definierades i ett viktigt samtal, 25 November 1956mellan Sergej Korolev och ingenjören Michail Tikhonravov. Den senare hade i åratal förespråkat vikten av att skjuta upp en artificiell satellit och pressat på att Object D skulle överges, åtminstone tillfälligt, till förmån för en mycket enklare och snabbare design.
Den detaljerade utformningen av satelliten föll på Nikolaj KutyrkinUrsprungligen valde han en konisk form anpassad till den aerodynamiska spetsen på R-7:ans kåpa. Korolev insisterade dock på att den skulle vara en perfekt sfär, både av estetiska skäl och för att underlätta observation från alla vinklar, och det beslutet vann slutligen.
Resultatet blev en sfärisk satellit med en diameter på 58 cm, med två 2,4-metersantenner och ytterligare två på 2,9 meter, vilka bildade en stråle lutande i förhållande till axeln. två halvklot av aluminium De var sammanfogade med 36 skruvar och deras insida trycksattes med kvävgas. Inuti installerades batterierna, D-200-tvillingsändaren, termiskt styrsystem och telemetrisensorerna som ansvarar för att övervaka intern och extern temperatur och tryck.
Radioutrustningen utvecklades av laboratoriet för Vjatjeslav Lappo vid NII-885-institutet, lett av Mikhail Ryazansky. Den var konstruerad för att sända ut korta pulser vid två frekvenser, 20,005 MHz och 40,002 MHz, växelvis. Pulslängden varierade mellan 0,2 och 0,6 sekunder beroende på satellitens interna temperatur, enligt tre intervall (under 0 °C, mellan 0 och 50 °C och över 50 °C). På så sätt kunde ingenjörer från marken verifiera om satelliten fungerade inom de förväntade förhållandena.
Paradoxalt nog, vid en tidpunkt då det idag för enkelhetens skull skulle verka logiskt att skjuta upp satelliten som var fäst vid den övre scenen, bestämde Korolev att PS skulle separat från Block A av R-7, just för att det inte skulle råda någon tvekan om dess status som ett oberoende objekt i omloppsbana. I praktiken satte Sovjetunionen tre objekt i omloppsbana den dagen: Sputnik, kåpan och raketens enorma centrala steg, 18 meter långt och vägande cirka 7,5 ton.
Lanseringen den 4 oktober 1957
Den viktiga natten kom 4 oktober 1957Klockan 22:28:47 Moskva-tid (tidig morgon den 5:e enligt kazakisk lokal tid) lyfte 8K71PS-raketen med serienummer M1-1, en något modifierad variant av R-7 anpassad för satellituppskjutningar, från område 1 på NIIP-5-testområdet. I kontrollbunkern vred en 24-årig löjtnant vid namn Boris Chekunov om nyckeln som initierade tändningssekvensen.
Flygningen var inte perfekt in på millimetern, men den var tillräckligt bra. Vid 116 sekunder separerades missilens fyra sidoboostermotorer, och Block A:s huvudmotor stängdes av en sekund tidigare än planerat, vid 295,4 sekunder. Den lilla skillnaden innebar att hela systemet var i en något lägre omloppsbana av det planerade: 228 x 947 km, jämfört med de ursprungligen beräknade 225 x 1450 km, med en lutning på 65,1 grader och en period på cirka 96,2 minuter.
Ungefär 20 sekunder efter att motorn stängts av separerade den lilla PS-satelliten från Block A-steget. Satelliten stabiliserades i sin elliptiska bana och började sända ut sina omisskännliga radiosignaler. Korolev och hans team andades dock inte lätt förrän ta emot signalen igen Efter en fullständig omloppsbana och verifiering av att satelliten fortfarande ”levde” ringde Korolev Nikita Chrusjtjov, som var i Kiev, för att informera honom om framgången.
Sputnik 1:s sändare fungerade i ungefär 21 dagar…tills de kemiska batterierna tog slut. Under den tiden kunde tusentals amatörradiooperatörer runt om i världen höra satellitens pipsignaler, ibland till och med före de officiella spårningsstationerna i vissa västländer, som snabbt var tvungna att justera sin utrustning till de frekvenser som användes av Sovjetunionen.
Satelliten förblev i omloppsbana utan radioaktivitet tills 4 januari 1958Den dagen sönderföll den när den återinträdde i atmosfären efter 92 dagar i rymden, cirka 1 440 fullbordade varv och cirka 70 miljoner kilometer. Dess apogeum minskade gradvis i höjd och sjönk från initiala 947 km till cirka 600 km i början av december.
Spårning och observation av Sputnik runt om i världen
Sovjetunionen upprättade ett ganska sofistikerat spårningssystem för den tiden. En [oklart – möjligen ”hänvisar det till en rymdstation” eller liknande struktur] byggdes i närheten av kosmodromen. observatoriumkomplex med teleskop och radar, och i Moskva, i Bolsjevo, centraliserade försvarsministeriets NII-4-institut mottagandet av data och beräkningen av orbitalparametrar.
På nationell nivå, ett andra komplex, Kommando-mätningskomplexDen hade ett koordinationscenter vid själva NII-4 och sju spårningsstationer utspridda längs omloppsbanan: Tyuratam, Sary-Shagan, Yeniseysk, Klyuchi, Yelizovo, Makat och Ishkup. Dessa stationer var utrustade med radar, optiska instrument och telegrafkommunikationssystem för att skicka mätningar till Moskva, vilka användes för att beräkna den exakta omloppsbanan för både Block A-scenen och satelliten.
För att spåra raketens bana under uppstigningen användes ett system som kallas spårSystemet, som utvecklades av Moskvas energiinstitut (OKB MEI), möjliggjorde mottagning och kontroll av data från transpondrarna som var installerade i R-7:ans kärnsteg. Även efter att Sputnik separerades hjälpte stegets position till att förfina beräkningen av satellitens omloppsbana, eftersom de följde en mycket liknande bana på ett känt avstånd.
När det gäller observationer från utlandet upptäckte amatörradiooperatörer i ett flertal länder Sputniks sändningar utan större svårigheter, och boosterraketen spårades med radar från Storbritannien med hjälp av Lovell-teleskopet vid Jodrell Bank, det enda radioteleskopet som då var kapabelt till en sådan uppgift. I Kanada var Newbrook-observatoriet först med att fotografera satelliten från Nordamerika.
En detalj som ofta glöms bort är att det som de flesta såg lysa på natthimlen Det var inte den lilla SputnikDet var inte det första steget, med en visuell magnitud nära 6, vid gränsen för mänsklig syn, utan snarare det gigantiska Block A-steget, som nådde magnitud 1 och hade utrustats med ytterligare reflekterande element för att göra det mer synligt. I åratal skulle det steget vara det största objektet som sattes i omloppsbana.
Sputnik 1:s vetenskapliga mål
Även om PS var utformad som en förenklad satellit var den inte på något sätt bara ett ”skräp” i omloppsbana. Dess uppdrag hade en tydlig vetenskaplig aspekt. Genom analys av radiosignaler erhölls data om elektrondensiteten i jonosfären och om radiovågors utbredning i de övre lagren av jordens atmosfär.
Pipens längd och mönster gav information om intern och extern temperatur av sfären, vilket gör det möjligt för forskare att observera hur ett trycksatt fordon beter sig i rymdens extrema miljö: uppvärmnings- och kylcykler, solstrålning, passage genom jordens skugga, etc. Om sfären hade förlorat tryck skulle temperaturavläsningarna ha förändrats, vilket avslöjat mikrometeoritpunkteringar, vilka i slutändan inte inträffade.
Denna data fungerade som en experimentell grund för efterföljande satelliter, som skulle komma att innehålla mycket mer komplexa instrument. Själva Sputnikprogrammet var en del av Sovjetiskt bidrag till det internationella geofysiska året från 1957-1958, ledd av FN, som försökte samordna insatserna från tusentals forskare från dussintals länder för att studera jorden och dess kosmiska miljö.
Dessutom gav rymdfarkosten indirekt information om luftdensiteten i de övre lagren Tack vare studier av variationen i dess omloppsbana över tid, bromsade friktion med den återstående atmosfären gradvis satelliten, vilket fick dess apogeum att sjunka och slutligen ledde till dess återinträde.
Ur ett mer praktiskt perspektiv möjliggjorde Sputnik testning av teknologier för telemetri, termisk styrning och strukturdesign Dessa skulle visa sig vara grundläggande för nästa generations satelliter och, kort därefter, för den första bemannade rymdfarkosten. Det var en ovärderlig testplats för sovjetiska ingenjörer.
Sputnikprogrammet och efterföljande milstolpar
Sputnik 1 var den första av en serie av fyra satelliter integrerades i Sputnikprogrammet. Av dessa lyckades tre nå omloppsbana: Sputnik 1, Sputnik 2 och Sputnik 3. Den första inledde rymdåldern; den andra skulle bli den första omloppsfärden med en levande varelse; och den tredje skulle försöka sig på ett mycket mer komplext vetenskapligt uppdrag.
Mindre än en månad efter den första lanseringen, 3 November 1957År 1968 skickade Sovjetunionen upp Sputnik 2 med hunden Laika. Hon var den första levande varelsen som placerades i omloppsbana runt jorden. Uppdraget, som var hastigt utformat, inkluderade inte en kontrollerad återinträde, och Laika dog några timmar efter uppskjutningen på grund av att kapseln överhettades, även om den officiella versionen var annorlunda i årtionden.
Sputnik 3, som slutligen skulle flyga 1958, införlivade många av idéerna från Objekt D Det ursprungliga uppdraget var en stor och komplex satellit, utrustad med flera vetenskapliga instrument för att bland annat studera strålningen från Van Allen-bältena, ett område med laddade partiklar som fångas av jordens magnetfält. Ironiskt nog, trots sin ambition, misslyckades uppdraget med att noggrant mäta dessa bälten, en uppgift som så småningom skulle utföras av den amerikanska Explorer 1.
Programmets första stora misslyckande kom med ett tidigare försök att skjuta upp Sputnik 3, vilket slutade i katastrof. Trots detta gjorde Sputnik-uppdragen det möjligt för Sovjetunionen att sammanställa en serie effekter vilket stärkte både hans vetenskapliga prestige och hans politiska image i världen.
Utöver dessa satelliter banade erfarenheterna med R-7 och med designen av rymdfarkoster väg för en kaskad av milstolpar: Jurij Gagarins flygning ombord på Vostok 1 År 1961, den första människan i rymden; Valentina Tereshkovas uppdrag 1963, den första kvinnan i omloppsbana; de första sonderna som nådde månen och Venus och den första rymdpromenaden, utförd av Alexei Leonov 1965.
Politisk påverkan och den så kallade ”Sputnikeffekten”
Uppskjutningen av Sputnik 1 var en brutal chock för västvärlden, och särskilt för USA. Kalla krigetAtt Sovjetunionen hade lyckats placera en satellit i omloppsbana innebar inte bara ett vetenskapligt framsteg, utan också beviset att de hade en missil som kunde nå mål på andra sidan planeten.
År 1955 tillkännagav både Washington och Moskva sin avsikt att skjuta upp satelliter under det internationella geofysiska året. Amerikanerna gav offentligt stöd åt projektet. Förtruppav delvis civil karaktär, medan armén, tillsammans med Wernher von Brauns team, arbetade med varianter av Jupiter C-missilen som i teorin redan var kapabla att nå omloppsbana om de hade utrustats med ett aktivt slutsteg istället för en enkel ballast, vilket hände vid testuppskjutningen i september 1956.
Sovjetunionen hade för sin del i åratal förespråkat idén om den artificiella satelliten bland sina ledare, med personer som Tikhonravov och Keldysh försvara projektet. I väst tog dock ingen de sovjetiska tillkännagivandena på särskilt stort allvar förrän Sputniks pipljud bröt ut på radioapparater runt om i världen. Känslan av att USA hade hamnat på efterkälken teknologiskt genererade det som kallas ”Sputnikeffekten”.
Den psykologiska effekten var enorm. För första gången kände den amerikanska allmänheten möjligheten av ett direkt hot från rymden, då de förstod att samma missil som hade satt satelliten i omloppsbana kunde användas för att avfyra en atombomb mot deras territorium. Den politiska reaktionen var snabb: NASA grundades 1958Atlas- och Titan-missilprogrammen accelererades och investeringarna i vetenskaplig och teknisk utbildning fördubblades.
Symboliskt sett förstärkte den sovjetiska framgången bilden av Sovjetunionen som alternativ modell av samhället och det politiska systemet. För många utvecklingsländer tolkades Sputnik som ett bevis på att en socialistisk stat kunde konkurrera med och överträffa USA inom högteknologi. Detta gjorde det möjligt för Moskva att framställa sig som en ”fyra” för framsteg för delar av den så kallade tredje världen.
Samma maktdemonstration utlöste dock en rymd- och vapenkapplöpning av kolossala proportioner. Tävlingen, som skulle fortsätta åtminstone fram till mitten av 70-talet, inkluderade milstolpar som dockning i stridsvagnar. Apollo-Soyuz År 1975 ökade det geopolitiska spänningar, men det stimulerade också utvecklingen av teknologier som nu är en del av våra dagliga liv.
Minnen, repliker och kulturellt arv från Sputnik
Den lilla metalliska satelliten satte sina spår inte bara i historieböcker och geopolitik, utan även i populärkultur och kollektivt minne. I Ryssland självt, flera replikor av Sputnik 1 De ställs ut på museer, såsom Kosmonautikmuseet i Moskva eller anläggningarna för RKK Energia, efterträdaren till Korolevs OKB-1.
Utanför Ryssland kan man även se kopior av den ikoniska satelliten. En hänger bredvid den ryska ambassaden i Madrid, medan en annan visas på National Air and Space Museum Från Smithsonian i Washington DC. Till och med FN fick en fullstor modell som gåva, som idag pryder lobbyn på deras högkvarter i New York, en permanent påminnelse om rymdålderns början.
År 2003 lades en reserv-Sputnik 1-enhet, känd som ”PS-1-modellen”, ut till försäljning på eBay. Den kom från ett vetenskapligt institut nära Kiev där den hade ställts ut i åratal, dock utan sin radioutrustning, som hade tagits bort på 60-talet på grund av sina militära tillämpningar. Det uppskattas att mellan [antal saknas] tillverkades. tjugofyra funktionella modeller för integrationstestning och jordprovning.
Sputniks eko har även nått litteratur och populärvetenskap. År 2001, Paul Dickson publicerade boken Sputnik: Århundradets chocksom analyserar den lilla satellitens politiska, kulturella och teknologiska inverkan på det amerikanska samhället och världshistorien. Många författare och popularisatörer har sedan dess återupptagit ämnet och betonat hur ”Sputnik-ögonblicket” omdefinierade hela nationella prioriteringar.
I Ryssland lever minnet av Sputnik vidare bland de generationer som växte upp under mytologin om kosmonautikMånga besökare på Kosmonautikmuseet i Moskva har hört talas om bedriften, även om de ibland bara minns datumet och det faktum att Sovjetunionen var det första landet att skjuta upp en satellit. För andra är det en källa till nationell stolthet och en påminnelse om en tid då landet ledde några av världens mest spektakulära vetenskapliga framsteg.
Än idag är Baikonur-kosmodromen, varifrån Sputnik 1 sköts upp, ett av de viktigaste nervcentrumen i världsastronautikDärifrån avgår Soyuz-rymdfarkoster till den internationella rymdstationen, och satelliter av alla slag fortsätter att skjutas upp. Samtidigt utvecklar den ryska rymdstyrelsen Roscosmos nya projekt, såsom Orjol-kapseln (tidigare känd som Federationen) för rymdfärder och Vostochny-kosmodromen som en delvis ersättning för Baikonur.
Sputnik-erans rivalitet har gett vika för ett scenario av internationellt samarbete På många fronter, med gemensamma uppdrag mellan Roscosmos, NASA och ESA, såsom ExoMars-programmet eller månutforskningsprojekt. Ändå finns minnet av den lilla satelliten kvar när nya rymdprogram och möjligheten att etablera baser på månen eller resor till Mars diskuteras.
När man ser tillbaka kondenserar Sputnik 1 till 83,6 kilogram metall, en hel eraförändring: det var en teknologisk demonstration, ett vetenskapligt instrument, ett propagandavapen och utlösande faktor för en djup förvandling i hur mänskligheten ser sig själv, inte längre begränsad till sin planets yta, utan kapabel att ge sig ut i rymden, befolka omloppsbana med hundratals satelliter och drömma om allt avlägsnare destinationer.
