Vanguard 1 (designación de Harvard: 1958-Beta 2 , [3] ID COSPAR : 1958-002B [1] ) es un satélite estadounidense que fue el cuarto satélite artificial en órbita terrestre en ser lanzado con éxito, después del 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 . [4] Aunque las comunicaciones con el satélite se perdieron en 1964, sigue siendo el objeto creado por el hombre más antiguo que aún se encuentra en órbita, junto con la etapa superior de su vehículo de lanzamiento. [1]
El Vanguard 1 fue diseñado 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 mediciones geodésicas a través del análisis de la órbita. [5] El Vanguard 1, al ser pequeño y lo suficientemente ligero como para llevarlo con una mano, fue descrito por el primer ministro soviético , Nikita Khrushchev , como "el satélite pomelo ". [6]
La nave espacial es una esfera de aluminio de 1,46 kg (3,2 lb) de seis pulgadas (150 mm) de diámetro, con antenas que se extienden tres pies (0,91 m). Contiene un transmisor de 10 mW , 108 MHz alimentado por una batería de mercurio y un transmisor de 5 mW, 108,03 MHz que fue alimentado por seis células solares montadas en el cuerpo del satélite. [7] Seis antenas de aleación de aluminio de 30 cm (12 pulgadas) de largo , 0,8 cm (0,31 pulgadas) de diámetro accionadas por resorte sobresalen de la esfera. Los transmisores se utilizaron principalmente para datos de ingeniería y seguimiento, pero también se utilizaron para determinar el contenido total de electrones entre el satélite y las estaciones terrestres. [1]
Una versión de respaldo del Vanguard 1 está en exhibición en el Museo Nacional del Aire y el Espacio Smithsonian , Centro Steven F. Udvar-Hazy en Chantilly, Virginia . [8]
El 17 de marzo de 1958, el vehículo de lanzamiento de tres etapas colocó al Vanguard en una órbita elíptica de 654 km × 3969 km (406 mi × 2466 mi) con una duración de 134,27 minutos y una inclinación de 34,25°. Las estimaciones originales indicaban que la órbita duraría 2000 años, pero se descubrió que la presión de la radiación solar y la resistencia atmosférica durante los altos niveles de actividad solar producían perturbaciones significativas en la altura del perigeo del satélite, lo que provocó una disminución significativa de su vida útil prevista a unos 240 años. [1] El Vanguard 1 transmitió sus señales durante más de seis años mientras orbitaba la Tierra. [9]
Se utilizó un transmisor de telemetría alimentado por batería de mercurio de 10 mW en la banda de 108 MHz utilizada para los satélites científicos del Año Geofísico Internacional (AGI), y un transmisor Minitrack de 5 mW, 108,03 MHz alimentado por seis células solares como parte de un sistema de seguimiento de ángulos por comparación de fase de radio. El sistema transmitía señales a través de las seis antenas de aleación de aluminio accionadas por resorte del satélite. El seguimiento de los satélites se logró utilizando estos transmisores y estaciones terrestres Minitrack ubicadas en todo el mundo. [10]
Estas señales de radio se utilizaron 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 . [10]
Debido a su forma simétrica, Vanguard 1 fue utilizado por los experimentadores para determinar las densidades atmosféricas superiores en función de la altitud , la latitud , la estación y la actividad solar . A medida que el satélite orbitaba continuamente, se desviaba 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 desplazamientos orbitales, junto con las propiedades de arrastre del cuerpo, se pudieron calcular a posteriori los parámetros relevantes de la atmósfera. Se determinó que las presiones atmosféricas, y por lo tanto el arrastre y la descomposición orbital, eran más altas de lo previsto, ya que la atmósfera superior de la Tierra se va reduciendo gradualmente hacia el espacio. [11]
Este experimento se planeó en profundidad antes del lanzamiento. Las propuestas iniciales del Laboratorio de Investigación Naval (NRL) para el proyecto incluían cuerpos satelitales cónicos; esto eliminaba la necesidad de un carenado y mecanismos de expulsión separados, y sus pesos y modos de falla asociados . El seguimiento por radio recopilaría 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 una reflexión óptica 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 cohetes roqueros , 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) establecido para los satélites posteriores. El ahorro de peso, debido al tamaño reducido, así como a la menor 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 existiendo.
Tras finalizar su misión científica en 1964, el Vanguard 1 se convirtió en un objeto abandonado , al igual que la etapa superior del cohete de lanzamiento, después de que terminara la maniobra delta-v para colocarlo en órbita en 1958. Ambos objetos permanecen en órbita. Se proyectó que el Vanguard 1 permanecería en el aire durante hasta 2000 años, pero la presión de la radiación solar y las perturbaciones de arrastre atmosférico durante períodos de alta actividad solar afectaron su perigeo, reduciendo su vida útil, y ahora se espera que se queme en la atmósfera en unos 240 años, en algún momento a fines del siglo XXII. A medida que los viajes espaciales se vuelven rutinarios, y especialmente cuando se acerca la fecha de su reingreso, algunos han sugerido que el satélite podría ser recuperado como un valioso artefacto de la exploración espacial temprana. [12]
El satélite Vanguard 1 y su etapa de lanzamiento superior tienen el récord de haber permanecido en el espacio más tiempo que cualquier otro objeto creado por el hombre, [13] [14] y, como tal, han viajado más lejos sobre la superficie de la Tierra que cualquier otro objeto creado por el hombre. [15]
Un pequeño grupo de ex trabajadores del NRL y la NASA habían estado en comunicación 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 en el NRL el 17 de marzo de 2008. [16] La reunión concluyó con una simulación de la trayectoria del satélite a medida que pasaba por el área orbital visible desde Washington, DC (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 . [17]
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