Vanguard 3 (designación de Harvard: 1959 Eta 1 [4] ) es un satélite científico que fue lanzado a la órbita terrestre por el Vanguard SLV-7 el 18 de septiembre de 1959, el tercer lanzamiento exitoso de Vanguard de once intentos . Cohete Vanguard: Vanguard Satellite Launch Vehicle-7 ( SLV-7 ) era un cohete Vanguard TV-4BU (TV-4BU=Test Vehicle-Four BackUp) sin usar, actualizado al Satellite Launch Vehicle (SLV) de producción final. [5]
El Proyecto Vanguard fue un programa gestionado por el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL), y diseñado y construido por la Glenn L. Martin Company (actualmente Lockheed Martin ), que pretendía lanzar el primer satélite artificial a la órbita terrestre utilizando un cohete Vanguard . [6] como vehículo de lanzamiento desde Cabo Cañaveral , Florida . Vanguard 3 fue una parte importante de la carrera espacial entre los EE. UU. y la Unión Soviética .
Antes del lanzamiento exitoso del satélite que se conocería como Vanguard 3 el 18 de septiembre de 1959, se lanzaron otros dos satélites que llevaban el nombre de "Vanguard 3", pero ambos lanzamientos fracasaron y los satélites no alcanzaron la órbita. Los satélites fallidos fueron:
El exitoso satélite que se conoció como Vanguard 3 se conocía como Vanguard 3C antes de su lanzamiento.
El satélite Vanguard 3 era una esfera de 50,8 cm (20,0 pulgadas) de diámetro con un brazo cónico de 66 cm (26 pulgadas) en la parte superior. Las tres cuartas partes inferiores de la esfera estaban recubiertas de magnesio con monóxido de silicio y la cuarta parte superior y la extensión cónica estaban hechas de fibra de vidrio ( resina fenólica de fibra de vidrio ). La masa del satélite era de aproximadamente 23,7 kg (52 libras), la masa total de la nave espacial en órbita con la carcasa de la tercera etapa de 19,2 kg (42 libras) acoplada era de 42,9 kg (95 libras). [2]
La energía era proporcionada por Yardley Silvercels (baterías químicas de AgZn) especialmente construidas con terminales no magnéticos, diseñadas para durar aproximadamente 3 meses. Las baterías estaban contenidas en una lata presurizada montada en los dos tercios inferiores de la esfera. En su parte central superior, la lata también contenía un cilindro más pequeño, que contenía la electrónica para rayos X, memoria de pico, mediciones de temperatura, detector de micrometeoritos y codificador de datos, sobre el cual estaba el transmisor de baliza Minitrack de 30 mW , 108,00 MHz . Otro cilindro, montado en la parte superior del compartimento presurizado, contenía el paquete de instrumentación del magnetómetro, la electrónica asociada, el receptor de comandos y el transmisor de 80 mW, 108,03 MHz más la electrónica que proporcionaba telemetría de ráfagas para el magnetómetro. Se utilizó una grabadora de cinta para almacenar datos para su reproducción durante los pases de la estación terrestre. Cuatro antenas accionadas por resorte se extendían desde el ecuador de la esfera a intervalos de 90°. También se montaron una pequeña célula solar y una célula de sulfuro de cadmio en la pared de la esfera cerca del ecuador. El cabezal del sensor del magnetómetro se montó en el extremo del brazo cónico. La esfera estaba estabilizada por giro y tenía control térmico pasivo . No tenía motores para el control de empuje o de actitud . [2]
El Vanguard 3 fue lanzado a las 05:20:07 GMT (12:20:07 am EST ) el 18 de septiembre de 1959 desde el Campo de Pruebas del Este del Campo de Misiles del Atlántico en Cabo Cañaveral a una órbita geocéntrica . Luego, a las 05:29:49 GMT, el satélite fue inyectado en una órbita terrestre con una inclinación de 33,35° con una altitud de perigeo de 512 km (318 mi), un apogeo de 3.750 km (2.330 mi) y un período orbital de 130,0 minutos. La tercera etapa se dejó unida al satélite a propósito, con el fin de producir un largo período de voltereta, para evitar correcciones al magnetómetro que serían necesarias con un satélite que gira rápidamente. El perigeo permaneció en el lado nocturno de la Tierra durante toda la misión. Todos los experimentos funcionaron normalmente y las baterías duraron 84 días, hasta el 11 de diciembre de 1959, momento en el que cesó toda comunicación con la nave espacial. Todavía se siguió su rastro ópticamente con telescopios para el experimento de arrastre atmosférico. [2]
Los objetivos del vuelo eran medir el campo magnético de la Tierra , la radiación solar de rayos X y sus efectos en la atmósfera de la Tierra , y el entorno de micrometeoroides cercano a la Tierra . La instrumentación incluía un magnetómetro de protones , cámaras de ionización de rayos X y varios detectores de micrometeoroides. La nave espacial era una esfera de magnesio de 50,8 cm (20,0 pulgadas) de diámetro. El magnetómetro estaba alojado en un tubo cónico de fibra de vidrio / resina fenólica unido a la esfera. Los datos obtenidos proporcionaron un estudio completo del campo magnético de la Tierra sobre el área cubierta, definieron el borde inferior del cinturón de radiación de Van Allen y proporcionaron un recuento de los impactos de micrometeoroides. [7]
Este experimento tenía un magnetómetro de precesión de protones para medir el campo magnético de la Tierra a altitudes que iban desde 514 km (319 mi) a 3.714 km (2.308 mi) y en latitudes entre ± 33,4°. Las mediciones se realizaron por orden mientras la nave espacial pasaba por siete estaciones Minitrack en América del Norte y del Sur y una en Australia y Sudáfrica . Cuando se encendió por orden, la bobina de polarización alrededor de la muestra de protones ( hexano normal ) se encendió durante 2 segundos seguido de una lectura de 2 segundos de la señal de precesión. Se tomaron varias lecturas durante cada paso sobre una estación. El experimento funcionó bien durante sus 84 días de vida activa y se registraron aproximadamente 4300 lecturas. El experimento se describe en JC Cain et al., "Medidas del campo geomagnético por el satélite Vanguard 3", NASA TN D-1418, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, 1962. La precisión general de las mediciones de campo fue de aproximadamente 10 nT (gammas). [8]
El objetivo de este experimento era medir la emisión de rayos X del Sol y sus efectos en la atmósfera de la Tierra . Los detectores eran dos cámaras de ionización idénticas sensibles a las longitudes de onda de los rayos X producidos en las erupciones solares (2 a 8 Å , o 200 a 800 pm). Las cámaras de ionización estaban ubicadas a 120° de distancia en el plano ecuatorial del satélite y recibían una señal máxima cuando un tubo de la cámara de ionización "miraba" hacia el Sol. La instrumentación fue diseñada para medir el flujo de rayos X de 2 a 8 Å (200 a 800 pm) y registrar la intensidad máxima de la erupción solar por medio de un dispositivo de memoria de lectura de picos, durante la porción de luz diurna de cada órbita. [9] Sin embargo, debido a la abrumadora radiación de fondo de los cinturones de Van Allen , sus sensores estaban saturados y no se recopiló información útil sobre los rayos X solares. [10]
Este experimento contenía dos zonas de presión selladas, que se extendían a lo largo de las paredes interiores del satélite, que fueron diseñadas para registrar el impacto de micrometeoritos lo suficientemente grandes como para perforar la carcasa del satélite. Estas zonas de presión eran vacíos parciales, cada uno a una presión diferente, y estaban protegidas por paredes de magnesio de 0,66 mm que presentaban una superficie expuesta de 0,162 m 2 , que era el 20% del área de la carcasa. Una perforación en las paredes de cualquiera de las zonas era detectada por un manómetro de presión diferencial montado entre ellas, y telemedida como un cambio en la longitud de uno de los canales de telemetría. La erosión de la carcasa del satélite a través del bombardeo de polvo espacial , micrometeoritos y otras partículas fue registrada por tres medidores de erosión de tira de cromo montados en la superficie del satélite, y por un detector fotosensible. Las resistencias eléctricas de los medidores cambiaban a medida que sus superficies cambiaban por la erosión. El detector fotosensible, una celda de sulfuro de cadmio protegida por una cubierta opaca de película de PET aluminizada , también mostró un cambio de resistencia a medida que la cubierta se erosionaba o penetraba. Las mediciones de erosión también se midieron por telemetría como longitudes de canal, lo que permitió estimar las tasas de erosión. Cuatro micrófonos de tipo titanato de bario registraron impactos de micrometeoritos en la superficie del satélite. La salida del micrófono se amplificó, se moldeó y se introdujo en una unidad de contador magnético, que proporcionó de forma continua, en tres dígitos decimales, el recuento acumulado de impactos. La unidad contó hasta 1000 y luego se puso a cero. El satélite registró 6600 impactos de micrometeoritos durante 66 días de operación, de los cuales 2800 ocurrieron durante un intervalo de 70 horas del 16 al 18 de noviembre de 1959, casi con certeza debido al paso anual de la Tierra a través de los escombros del cometa Tempel-Tuttle , que da lugar a la lluvia de meteoros Leónidas , cuyo pico se da el 17 de noviembre de 1959. No se registraron penetraciones ni fracturas en los sensores del experimento de penetración en la superficie. Debido a que los sensores de erosión no se vieron afectados, no se pudieron extraer resultados definitivos de ese experimento. [11]
Debido a su forma simétrica, los experimentadores seleccionaron a Vanguard 3 para su uso en la determinación de las densidades atmosféricas superiores en función de la altitud , la latitud , la estación y la actividad solar . A medida que la nave espacial orbitaba continuamente, se retrasaba ligeramente con respecto a sus posiciones previstas, acumulando un retraso cada vez mayor debido al arrastre de la atmósfera residual. Al medir la velocidad y el momento de los cambios orbitales, se podían calcular a posteriori los parámetros de la atmósfera relevante conociendo las propiedades de arrastre del cuerpo. Se determinó que las presiones atmosféricas, y por lo tanto el arrastre y la descomposición orbital, eran más altas de lo previsto, a medida que la atmósfera superior de la Tierra se estrechaba gradualmente hacia el espacio. [12]
Este experimento fue planeado antes del lanzamiento. Las propuestas iniciales del Laboratorio de Investigación Naval para el Proyecto Vanguard incluían cuerpos satelitales cónicos; esto eliminó la necesidad de un carenado separado y mecanismos de expulsión, y sus modos de peso y 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 , basado solo en el tamaño, mientras que un cono variaría con la orientación. James Van Allen propuso un cilindro , que finalmente voló ( Explorer 1 ). El Proyecto Vanguard finalmente aceptó satélites de 16 cm (6,3 pulgadas) y 50,8 cm. [13]
Después de que la misión científica terminara con el cese de la transmisión de datos el 11 de diciembre de 1959, después de 84 días de operación, Vanguard 3 y dos piezas de la etapa superior del cohete utilizado para lanzar el satélite se convirtieron en objetos abandonados . Vanguard 3 permanece en órbita. [3] Las piezas de la etapa superior reingresaron a la atmósfera el 3 de abril de 2014 y el 4 de febrero de 2015. [14] [15] 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. Vanguard 3 tiene una vida útil esperada de 300 años. [2]
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