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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Satellites artificiels de la terre. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Un satellite terrestre artificiel (AES) est un engin spatial tournant autour de la Terre sur une orbite géocentrique. Pour se déplacer en orbite autour de la Terre, l'appareil doit avoir une vitesse initiale égale ou supérieure à la première vitesse cosmique. Les vols AES sont effectués à des altitudes pouvant atteindre plusieurs centaines de milliers de kilomètres. La limite inférieure de l'altitude de vol du satellite est déterminée par la nécessité d'éviter le processus de décélération rapide dans l'atmosphère. La période orbitale d'un satellite, en fonction de l'altitude moyenne de vol, peut aller d'une heure et demie à plusieurs années. Les satellites en orbite géostationnaire revêtent une importance particulière, dont la période de révolution est strictement égale à un jour, et donc, pour un observateur au sol, ils "se suspendent" immobiles dans le ciel, ce qui permet de se débarrasser des dispositifs rotatifs dans les antennes. Le concept de satellite, en règle générale, fait référence à un engin spatial sans pilote, mais les engins spatiaux de fret habités et automatiques proches de la Terre, ainsi que les stations orbitales, sont en fait également des satellites. Les stations interplanétaires automatiques et les engins spatiaux interplanétaires peuvent être lancés dans l'espace lointain à la fois en contournant l'étage du satellite (la soi-disant ascension droite) et après une ascension préliminaire vers la soi-disant. l'orbite de référence du satellite.
Le lancement du premier satellite en URSS a commencé à être envisagé même au moment où les travaux étaient en cours sur le missile balistique R-7. En 1956, un groupe de scientifiques dirigé par l'académicien Mstislav Keldysh a été formé, qui a été chargé de développer un programme d'expériences scientifiques pour le premier satellite artificiel de la Terre. Après une analyse préliminaire de tous les systèmes embarqués dont ce satellite était censé être équipé, il s'est avéré qu'il était impossible de tenir dans une masse inférieure à 1250 kg (la masse d'un obus était de 250 kg, le système d'alimentation était de 450 kg; de plus, les antennes massives avaient beaucoup de poids). Les fusées qui existaient alors ne pouvaient communiquer la première vitesse cosmique (environ 8 km/s) à un appareil aussi lourd. Puis, fin 1956, l'un des employés de Korolev, Mikhail Tikhonravov, proposa un projet de satellite plus simple et plus léger d'une masse d'environ 80 kg. En juin 1957, les dessins de la configuration finale de ce satellite étaient prêts et fin août, ses tests ont commencé. Pour mettre le satellite en orbite, le bureau d'études de Korolev a développé une fusée spéciale à deux étages d'une masse totale de 7 tonnes basée sur le R-267, qui se composait de quatre blocs de fusée latéraux du moteur de fusée RD-107 et d'une fusée centrale. moteur du moteur-fusée RD-108. Tous les moteurs au départ étaient allumés en même temps. 120 secondes après le lancement, les blocs latéraux ont été jetés (à ce moment-là, le deuxième étage avait atteint une hauteur de 50 km et avait une vitesse de 2,3 km/s). L'unité centrale a continué à fonctionner pendant encore 180 secondes. À une altitude de 200 km, l'unité centrale a été éteinte, après quoi le satellite en a été séparé à l'aide d'un poussoir à ressort, a laissé tomber le bouclier thermique de protection et a commencé le vol libre. Le lancement réussi de la fusée a eu lieu le 4 octobre 1957. Ce jour a ouvert le début d'une nouvelle ère spatiale dans l'histoire de la Terre. Le premier satellite a marqué un point clé dans le développement de la technologie. D'une part, il symbolisait l'achèvement d'une étape difficile dans le développement des missiles balistiques, et d'autre part, c'était l'embryon à partir duquel toute la technologie spatiale ultérieure est née.
Le satellite avait la forme d'une sphère d'un diamètre de 580 mm. Sa masse était de 83,6 kg. Des antennes émettrices radio sous la forme de quatre tiges ont été installées sur la surface extérieure du ballon. La longueur de deux d'entre eux était de 2,4 m, le reste de 2 m.Les tiges étaient reliées à des isolateurs d'antenne fixés au corps du satellite à l'aide de charnières, ce qui leur permettait de tourner sous un certain angle. Tous les équipements, ainsi que les sources d'énergie, étaient logés dans un boîtier en alliage d'aluminium scellé. Avant le lancement, le satellite était rempli d'azote gazeux. Pour maintenir une température interne stable, un système de circulation forcée d'azote a été développé. Deux émetteurs radio étaient connectés aux antennes, chacun émettant le même signal à sa propre fréquence, semblable à un télégraphe. Des capteurs sensibles ont été placés à l'intérieur du boîtier, ce qui a quelque peu modifié le signal transmis (la fréquence des impulsions transmises et leur durée) avec les changements de température et de pression à l'intérieur du satellite. La puissance des émetteurs radio était suffisante pour la réception sûre de leurs signaux par tous les radioamateurs du globe. La source d'alimentation était censée assurer le fonctionnement de tous les équipements pendant trois semaines. Déjà le 3 novembre 1957, le deuxième satellite soviétique pesant 508 kg était lancé dans l'espace. C'était le dernier étage de la fusée porteuse, sur laquelle du matériel de mesure scientifique et un compartiment avec le chien Laika ont été placés dans plusieurs conteneurs.
Devant le satellite se trouvaient un spectrographe pour étudier le Soleil, un conteneur sphérique avec des émetteurs radio et une cabine pressurisée avec un chien. Le corps de la fusée abritait deux instruments pour étudier les rayons cosmiques. De par sa conception, le conteneur sphérique était similaire au premier satellite. Ici, en plus des émetteurs, il y avait une source d'alimentation et divers capteurs. La cabine hermétique dans laquelle Laika était placée ressemblait à un cylindre. Un hublot en plexiglas a été aménagé sur son fond amovible. La cabine, en alliages d'aluminium, comportait un dispositif d'alimentation, la climatisation, des unités de régénération et un système de gestion thermique. La régénération a eu lieu à l'aide d'éléments chimiques qui ont absorbé le dioxyde de carbone et libéré de l'oxygène. Des capteurs spéciaux ont enregistré le pouls, la pression et la respiration du chien. Tout cela, ainsi que des informations sur la température et la pression dans la cabine, ont été signalés à la Terre à l'aide d'un équipement spécial, qui a été activé par un dispositif de programme d'horloge. Le programme d'observation a été conçu pour sept jours, mais même après cela, le vol du satellite s'est poursuivi pendant de nombreux jours. Ce n'est que le 14 avril 1958, après avoir effectué environ 2370 révolutions, que le deuxième satellite a brûlé dans l'atmosphère. A cette époque, le troisième satellite, l'explorateur américain 1, volait déjà dans l'espace. La raison pour laquelle le satellite américain n'a pas été le premier ni même le deuxième dans l'espace n'a pas qu'un arrière-plan technique. En 1955, lorsque le gouvernement américain décida de préparer le lancement du satellite, trois programmes concurrents furent proposés, chacun étant soutenu par son propre département militaire puissant : l'armée, l'armée de l'air et la marine. Au final, la préférence a été donnée au projet Avangard de la Marine, qui a bénéficié d'un financement privilégié. Pendant ce temps, l'armée disposait déjà à l'époque du meilleur missile américain Redstone, créé sous la direction de Brown. (Brown était alors à la tête du Redstone Arsenal, où le missile a été développé.)
En septembre 1956, l'armée a lancé avec succès le missile balistique à quatre étages Jupiter-C, qui utilisait le Brownian Redstone comme premier étage et les fusées à propergol solide Baby Sergent comme deuxième, troisième et quatrième étages. Trois étages de cette fusée étaient naturels, et le quatrième transportait du sable dans les réservoirs au lieu de carburant. Cette étape a atteint une hauteur de 1094 km. Plus tard, ils ont essayé à plusieurs reprises de prouver que si le quatrième étage avait été ravitaillé, il aurait bien pu devenir le premier satellite, et l'ère spatiale aurait commencé un an plus tôt. Mais quoi qu'il en soit, cela ne s'est pas produit. Pendant ce temps, le projet Avangard, en proie à des échecs dès le début, se solda par un échec scandaleux : lors de son lancement le 6 décembre 1957, la fusée Avangard, quittant à peine la rampe de lancement, tomba au sol à l'intérieur de la rampe de lancement et brûla dehors. Après cela, afin de sauver du prestige, il a été décidé de lancer un satellite basé sur la fusée Redstone. Le satellite Explorer 1 a été construit en toute hâte au Jet Propulsion Laboratory de Caltech. Le poids du satellite était de 8,21 kg et l'équipement représentait 5 kg. En plus du compteur Geiger, il y avait un microphone à bord pour enregistrer les particules de météorite, les capteurs de température, les émetteurs radio et les alimentations. Le lancement eut lieu le 31 janvier 1958 et fut un succès. Le satellite est en orbite depuis huit semaines. Malgré sa petite taille, Explorer 1 a fait des observations importantes. C'est grâce à ses messages que la ceinture de radiation entourant la Terre à plus de 1000 km d'altitude a été découverte. La même année, le 15 mai, l'URSS lance son troisième satellite. On pourrait déjà l'appeler une véritable station scientifique automatique. La longueur du satellite était de 3,5 m, le diamètre - 1,5 m, le poids - 1327 kg et l'équipement scientifique représentait 968 kg. L'appareil et la conception de ce satellite ont été élaborés avec beaucoup plus de soin que les deux premiers. Pour contrôler automatiquement le fonctionnement de tous les équipements scientifiques et de mesure, un dispositif électronique de programmation horaire a été installé dessus, entièrement réalisé sur des éléments semi-conducteurs.
En plus de la source d'alimentation embarquée, le satellite était équipé d'une batterie solaire. La tension créée par cette batterie était supérieure à celle de la batterie de bord, donc tous les équipements du côté ensoleillé étaient alimentés par elle. Grâce à cela, le troisième satellite a fonctionné beaucoup plus longtemps que les deux premiers - il a été en vol pendant 691 jours et le dernier signal de celui-ci a été reçu le 6 avril 1960. Les premiers vaisseaux spatiaux se distinguaient par leur individualité. Même sans approfondir leur conception, on peut immédiatement dire à la seule apparence qu'il s'agit d'appareils complètement différents. Mais les appareils, fabriqués à chaque fois sur commande individuelle, coûtaient cher. Par conséquent, au cours des années suivantes en URSS, il a été décidé de passer de la production individuelle de satellites à la production en série. Cosmos est devenu un tel satellite soviétique en série. Le 16 mars 1962, le premier satellite de cette série est lancé. Auteur : Ryzhov K.V.
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