СОЛРАД 1 - SOLRAD 1

СОЛРАД 1
Спутник "Галактическое излучение и фон" 1.jpg
Имена GRAB 1
СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
SR 1
GREB 1
Тип миссии Солнечные рентгеновские лучи
Оператор Лаборатория военно-морских исследований (NRL)
Обозначение Гарварда 1960 Эта 2
COSPAR ID 1960-007B
SATCAT нет. 00046
Продолжительность миссии 5 месяцев (достигнуто)
Свойства космического корабля
Тип космического корабля СОЛРАД
Производитель Лаборатория военно-морских исследований
Стартовая масса 19,05 кг (42,0 фунта)
Габаритные размеры 51 см (20 дюймов) в диаметре
Мощность 6 Вт
Начало миссии
Дата запуска 22 июня 1960 г., 05:54 мск
Ракета Тор-Ablestar
Запустить сайт Мыс Канаверал , LC-17B
Подрядчик Компания Douglas Aircraft
Конец миссии
Деактивировано Апрель 1961 г.
Параметры орбиты
Справочная система Геоцентрическая орбита
Режим Низкая околоземная орбита
Высота перигея 614 км (382 миль)
Высота апогея 1,061 км (659 миль)
Наклон 66,69 °
Период 101,7 мин.
 
GRAB 2  →

SOLRAD ( СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ) 1 - это общественное обозначение SOLRAD / GRAB 1, комбинированного спутника науки и наблюдения, запущенного на орбиту 22 июня 1960 года. Это был первый спутник, который успешно наблюдал солнечные рентгеновские лучи , и первый спутник, проводивший наблюдение с орбиты. и первый, который будет запущен с другим спутником с инструментами (несвязанный навигационный спутник Transit 2A ).

, Разработанная ВМС США «s Научно - исследовательской лаборатории военно - морских (NRL), спутник был во многих отношениях является прямым преемником NRL в проекте Vanguard , первой американской спутниковой программы. Научная миссия спутника увенчалась успехом, и до ноября 1960 года он отправлял полезные данные, которые определяли нормальный выход солнечного рентгеновского излучения и подтверждали связь между повышенной солнечной рентгеновской активностью и радиозатуханием.

Научный пакет SOLRAD на борту спутника обеспечивал прикрытие пакета электронного наблюдения за галактическим излучением и фоном (GRAB) , задачей которого было нанесение на карту радиолокационной сети Советского Союза . Миссия GRAB также была успешной, действовала до 22 сентября 1960 года и показала, что советская радиолокационная сеть ПВО была более обширной, чем ожидалось. SOLRAD / GRAB 1 был отключен в апреле 1961 года, что сделало его первым спутником, который был удален из строя.

Задний план

Четверо мужчин позируют у сферического спутника
СОЛРАД 1 на вершине Транзита 2А с четырьмя его создателями. Слева направо: Мартин Дж. Вотоу, Джордж Г. Кронмиллер, Альфред Р. Коновер и Рой А. Хардинг.

В 1957 году Советский Союз начал развертывание ракеты класса «земля-воздух» С-75 «Двина » , управляемой радарами управления огнем « Фань Сун» . Это сделало более опасным проникновение американских бомбардировщиков в советское воздушное пространство. Военно- воздушные силы США начали программу каталогизации приблизительного местоположения и отдельных рабочих частот этих радаров с использованием самолетов электронной разведки, пролетавших за пределами Советского Союза. Эта программа предоставляла информацию о радарах на периферии Советского Союза, но информация о местах внутри страны отсутствовала. Некоторые эксперименты проводились с использованием радиотелескопов для поиска случайных советских радарных отражений от Луны , но это оказалось неадекватным решением проблемы.

В марте 1958 года, когда Лаборатория военно-морских исследований США (NRL) активно участвовала в проекте Vanguard , во время попытки ВМС США запустить спутник, инженер NRL Рейд Д. Мэйо определил, что производная Vanguard может быть использована для картографирования Советского Союза. ракетные площадки. Мэйо ранее разработал систему для подводных лодок, с помощью которой они могли уклоняться от противолодочных самолетов, улавливая их радиолокационные сигналы. Физически маленький и механически прочный, его можно было приспособить для размещения внутри небольшой рамы Vanguard.

Мэйо представил идею Ховарду Лоренцену, главе подразделения противодействия NRL. Лоренцен продвигал эту идею в Министерстве обороны, и шесть месяцев спустя концепция была одобрена под названием «Tattletale». Президент Эйзенхауэр одобрил полную разработку программы 24 августа 1959 года.

После утечки новостей The New York Times Эйзенхауэр отменил проект. Проект был перезапущен под названием «Walnut» (спутниковый компонент, получивший название «DYNO») после того, как были реализованы повышенные меры безопасности, включая усиление надзора и ограничение доступа для «необходимого» персонала. Американские космические запуски в то время не были засекречены, и совместный полет прикрытия, который будет делить пространство с DYNO, должен был скрыть миссию электронного наблюдения DYNO от намеченных целей.

Изучение электромагнитного спектра Солнца предоставило идеальную возможность для прикрытия. Военно-морской флот хотел определить роль солнечных вспышек в сбоях радиосвязи и уровень опасности для спутников и космонавтов, создаваемый ультрафиолетовым и рентгеновским излучением . Такое исследование ранее было невозможно, поскольку атмосфера Земли блокирует рентгеновское и ультрафиолетовое излучение Солнца от наземных наблюдений. Кроме того, солнечная энергия непредсказуема и быстро колеблется, что делает суборбитальные зондирующие ракеты неадекватными для задачи наблюдения. Спутник требовался для длительного непрерывного исследования полного солнечного спектра.

Световые волны с длиной волны заблокированы атмосферой Земли.

В NRL уже была специально построенная солнечная обсерватория в виде Vanguard 3 , которая была запущена в 1959 году. Vanguard 3 имел детекторы рентгеновского и ультрафиолетового излучения, хотя они были полностью насыщены фоновым излучением излучения Ван Аллена. пояс . Разработкой спутника DYNO по проекту Vanguard руководил инженер NRL Мартин Вотоу, возглавляющий группу инженеров и ученых проекта Vanguard, которые не перешли в НАСА . Спутник двойного назначения был переименован в GRAB («Галактическое излучение и фон»), иногда назывался GREB («Предпосылки экспериментов по галактическому излучению») и в научных целях упоминался как SOLRAD («СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ»).

Имитатор фиктивной массы СОЛРАД был успешно запущен 13 апреля 1960 года, прикрепленный к Транзиту 1В , что доказало технику запуска двух спутников. С 5 мая 1960 года, всего через четыре дня после того, как был сбит с Гэри Пауэрса U-2 полет над СССР подчеркнул уязвимость самолета на основе наблюдения, президент Эйзенхауэр одобрил запуск оперативного SOLRAD спутника.

Космический корабль

Схема SOLRAD 1

Как и Vanguard 3, SOLRAD / GRAB 1 был примерно сферическим, диаметром 51 см (20 дюймов) и питался от шести круглых участков солнечных элементов . SOLRAD / GRAB 1 был немного легче, массой 19,05 кг (42 фунта) (в отличие от Vanguard 23,7 кг (52 фунта)). Солнечные элементы питали девять последовательно соединенных батарей типа D (всего 12 вольт ), обеспечивая мощность 6 Вт.

Научный пакет спутника SOLRAD включает два фотометра Lyman-alpha ( ионные камеры оксида азота ) для исследования ультрафиолетового света в диапазоне длин волн 1050-1350 Å и один рентгеновский фотометр (камера с ионами аргона) в диапазоне длин волн 2-8 Å. диапазон, установленный вокруг экватора спутника.

Аппаратура наблюдения спутника GRAB была разработана для обнаружения советских РЛС ПВО, ведущих вещание в S-диапазоне (1550–3900 МГц ). над круговой областью диаметром 6500 км (4000 миль) под ним. Приемник на спутнике был настроен на приблизительную частоту радаров, и его выход использовался для включения отдельного передатчика очень высокой частоты (VHF) в космическом корабле. Во время полета над Советским Союзом спутник обнаруживал импульсы от ракетных радаров и немедленно ретранслировал их на американские наземные станции в пределах досягаемости, которые записывали сигналы и отправляли их в NRL для анализа. Хотя приемник GRAB был всенаправленным, путем поиска одних и тех же сигналов на нескольких проходах и сравнения их с известным местоположением спутника можно было определить приблизительное местоположение радаров, а также их точную частоту повторения импульсов .

«Сокращение данных АНБ», указывающее на разведку, которая должна быть получена при обработке спутниковой линии связи.

Телеметрия передавалась через четыре штыревых антенны длиной 63,5 см (25,0 дюйма), установленных на экваторе SOLRAD. Научная телеметрия передавалась на 108 МГц, стандартной частоте Международного геофизического года, используемой Vanguard . Команды с земли и электронного наблюдения собирались через антенны меньшего размера на 139 МГц. Данные, полученные на земле, были записаны на магнитную ленту и доставлены обратно в NRL, где они были проанализированы, скопированы и отправлены в Агентство национальной безопасности (АНБ) в Форт-Мид , штат Мэриленд , и в Управление стратегической авиации на базе ВВС Оффут. Омаха , Небраска , для дальнейшего анализа и обработки.

Как и большинство ранних автоматических космических аппаратов, SOLRAD / GRAB 1, хотя и со стабилизированным вращением, не имел систем управления ориентацией и, таким образом, сканировал все небо, не фокусируясь на конкретном источнике. Чтобы ученые могли правильно интерпретировать источник рентгеновских лучей, обнаруженных SOLRAD / GRAB 1, на космическом корабле был установлен вакуумный фотоэлемент, чтобы определить, когда Солнце падает на его фотометры, и под углом, под которым солнечный свет падает на них.

Запуск и выход на орбиту

Старт ракеты Thor-Ablestar со спутниками Transit 2A и SOLRAD 1.

SOLRAD / GRAB 1 был запущен в 05:54 по Гринвичу 22 июня 1960 года с помощью системы запуска Thor-Ablestar с мыса Канаверал LC-17B . Запуск ознаменовал собой первый раз, когда два спутника с инструментами были выведены на орбиту на одном ускорителе. Изначально SOLRAD / GRAB 1 облетал Землю каждые 101,7 минуты с высотой от 614 км (382 миль) до 1046 км (650 миль); это было отклонение от запланированной круговой орбиты 930 км (580 миль), вызванное сбоями на второй ступени ракеты-носителя, но это не повлияло на цели спутника.

Научные результаты

SOLRAD / GRAB 1, первая в мире орбитальная солнечная обсерватория, передала более 500 пакетов научных данных в период с июня по ноябрь 1960 года, после чего стало невозможно определить угол падения Солнца в экспериментах SOLRAD. Тем не менее, SOLRAD / GRAB 1 продолжал отправлять данные до апреля 1961 года, когда космический корабль был отключен от земли. Это был первый случай, когда спутник был удален из строя.

Спутник передавал результаты в режиме реального времени, а это означало, что данные могли быть получены только тогда, когда в пределах досягаемости находилась станция слежения - либо одна из станций Vanguard Minitrack , либо несколько других изолированных приемников. Таким образом, всего от одной до десяти минут на орбиту, примерно 1,2% активного времени спутника, были получены солнечные наблюдения. Магнитные дефлекторы доказали свою эффективность, позволив SOLRAD / GRAB 1 стать первым спутником, успешно наблюдающим солнечные рентгеновские лучи . Однако они также взаимодействовали с магнитным полем Земли , вызывая прецессию спутника (колебание вокруг своей оси, как волчок), так что его датчики находились в тени половину времени, когда спутник находился на солнечном свете.

Рентгеновские лучи

Примерно 20% передач данных SOLRAD содержали измерения рентгеновского излучения, достаточного для установления нормальных уровней рентгеновского излучения Солнца (в диапазоне обнаружения 2-8 Å) во время бездействия: менее 6x10 -11 Дж / см 2 / сек. Когда рентгеновское излучение сильно превышало эту базовую линию, оно обычно коррелировало с солнечной активностью, видимой с земли. Данные также показали, что выход рентгеновского излучения может значительно измениться всего за одну минуту, что подчеркивает необходимость постоянного наблюдения.

Когда обнаруживаемая мощность рентгеновского излучения в три раза превышала нормальную норму, происходило радиозатухание, подтверждая связь между изменчивостью солнечного рентгеновского излучения и силой ионизированных слоев термосферы Земли. Было обнаружено, что эти затухания были вызваны не только солнечными вспышками, но также активными областями солнечного выступа, яркими выбросами и субвспышками на краю (или краю) Солнца.

Ультрафиолетовый

SOLRAD / GRAB 1 не обнаружил корреляции между солнечным ультрафиолетовым излучением и термосферными возмущениями, а детекторы Lyman-alpha были исключены из более поздней миссии SOLRAD 3 / GRAB 2 .

Мониторинг ядерных испытаний

Во время проектирования и разработки надеялись, что SOLRAD / GRAB 1 сможет идентифицировать надземные атомные испытания, которые производили сильное излучение рентгеновских лучей в диапазонах, которые мог обнаружить спутник. Если бы договор о запрещении ядерных испытаний между Соединенными Штатами и Советским Союзом вступил в силу, SOLRAD / GRAB 1 или его преемники могли бы обнаружить несанкционированные советские испытания. Однако в данных SOLRAD / GRAB 1 не было обнаружено никаких всплесков, соответствующих известным советским атомным испытаниям. В Vela-отель Спутники были позже специально построенным для этой задачи после ратификации Договора Частичного запрещения ядерных испытаний в 1963 году.

Хижина радиоуправления и группа за границей Внизу слева направо: руководитель отдела по противодействию Говарда О. Лоренцена CDR Ирвинг Э. Уиллис Исполнительный директор Уильям Эдгар Витроу Инженер радиоуправляющей хижины В центре слева направо: PO2 Оператор допроса Ли PO1 Оператор допроса Хилберта Р. Хаббла Вверху Слева направо: Рид Д. Мэйо, руководитель проекта GRAB
Хижина радиоуправления GRAB и команда за границей

Результаты GRAB

SOLRAD / GRAB 1 был первым в мире спутником оперативного наблюдения. Из страха, что Советы обнаружат шпионскую миссию спутника, и помня о проблемах, вызванных инцидентом с U-2, президент Эйзенхауэр настаивал на том, чтобы каждая передача GRAB была лично одобрена им, и чтобы передачи не производились при последовательных проходах. Таким образом, хотя аппаратура наблюдения спутника работала в течение 92 дней с момента запуска до отказа 22 сентября 1960 г., GRAB-1 вернула только 22 пакета данных, первая из которых была доставлена ​​5 июля 1960 г. на станцию ​​в Вахиаве , Гавайи , далеко за пределами зоны обслуживания. дальность советского обнаружения. Даже это первое ограниченное наблюдение ограничило способность наземных групп анализировать и обрабатывать данные и дало ценную информацию, включая открытие того, что деятельность советской ПВО была более обширной, чем ожидалось.

Наследие и статус

Серия SOLRAD / GRAB совершила еще четыре полета, завершившись миссией SOLRAD 4B, запущенной 26 апреля 1962 года. Из пяти миссий SOLRAD / GRAB только SOLRAD / GRAB 1 и SOLRAD 3 / GRAB 2 были успешными, остальные не смогли достичь орбиты. В 1962 году все американские проекты воздушной разведки были объединены в рамках Национального разведывательного управления (NRO), которое приняло решение продолжить и расширить миссию GRAB, начиная с июля 1962 года, с помощью набора спутников следующего поколения под кодовым названием POPPY . С запуском POPPY эксперименты SOLRAD больше не будут проводиться на электронных спутниках-шпионах; скорее, теперь они получат свои собственные спутники, запускаемые вместе с миссиями POPPY, чтобы обеспечить некоторую степень прикрытия миссии. Начиная с SOLRAD 8 , запущенного в ноябре 1965 года, последние пять спутников SOLRAD были научными спутниками, запущенными по отдельности, трем из которых также были присвоены номера программ NASA Explorer . Последний из этой последней серии спутников SOLRAD полетел в 1976 году. Всего в серии SOLRAD было тринадцать действующих спутников. Программа GRAB была рассекречена в 1998 году.

По состоянию на 2020 год SOLRAD / GRAB 1 (COSPAR ID 1960-007B) все еще находится на орбите. Резервная копия миссии SOLRAD / GRAB 1 выставлена ​​в Смитсоновском национальном музее авиации и космонавтики .

Рекомендации