¿El Sputnik 1 nos dijo algo más que un "bip"? ¿Qué ciencia mejoró con la información obtenida de su órbita alrededor de la Tierra?

Respuesta de tiro:

¿Era Sputnik-1 "solo para pitido"? No, no lo fue :)

Fue una prueba técnica del R-7 como lanzador espacial y una prueba de una nave espacial en órbita (aunque una nave espacial muy simple).

También los científicos intentaron por lo menos investigar la atmósfera con el Sputnik-1. (De mis resultados de búsqueda actuales, no estoy seguro de que obtuvieran mucho).

Respuesta larga:

Es el estado actual de mi excavación. Actualizaré si encuentro más.

No tanto "evidencia sólida", sino considerar un montón de fuentes incompletas como "de buena fe":

Sputnik-1 se utilizó para 3 propósitos científicos

1. Estudiar el funcionamiento de las naves espaciales durante los vuelos espaciales. ( envió telemetría no, parece que no lo hizo)

2. Para estudiar la densidad de la atmósfera superior (mediante el seguimiento de la trayectoria)

3. Estudiar la ionosfera por radiociencia.

Para el estudio de la ionosfera encontré esto (en ruso). Este documento cita el trabajo de 1958 de Yakov Alpert . Citas:

2. Обзор первой научной публикации на основе анализа данных наблюдений за «Спутником-1» [Аль 195]

... В статье описывается один из возможных методов наблюдений за радиосигналами спутника, основанный на определении моментов времени его «радиовосхода» и «радиозахода», позволяющий определять распределение электронной концентрации N(z) ионосферы выше максимума. Приводятся предварительные результаты соответствующей обработки экспериментальных данных. Анализ результатов работы приводит к некоторым важным и интересным представлениям о внешней ионосфере — получены количественные характеристики убывания электронной концентрации, а также некоторые соображения о «границе», где атмосфера соприкасается с межпланетным газом.

... Нами рассмотрены результаты приёма радиосигналов спутника лишь за 5, 6 y 7 октября . Во всей совокупности данных (около 600 моментов начала и окончания приёма сигналов) только примерно в 60–70 случаях выполнялись условия, когда не было сложных траекторий волны на частоте 40 МГц и наблюдался «радиовосход» и «радиозаход» спутника в чистом виде, когда ωс /ω < ωс/ωэ или ωс/ω ≥ ωс/ωэ . При боле детальнояidamente анализе этих даных оакало lugar. И, наоборот, в некоторых случаях при имевшем место отношении частот ωс/ω < ωс/ωэ дальность приёма превышала на несколько сот км максимальные теоретически возможные расстояния. Создаётся впечатление, что в некоторых сеансах это было обусловлено тем, что траектория воля кылы былы былы.

Traducción:

2. Revisión de la primera publicación científica basada en el análisis de datos de observación del "Sputnik-1" [Alpert et al., 1958]

... El artículo describe uno de los posibles métodos para observar señales de radio satelital, basado en determinar los puntos en el tiempo de su "aparición" y "desaparición", lo que permite determinar la distribución de la concentración de electrones N (z) de la ionosfera por encima del máximo. Se presentan resultados preliminares del correspondiente procesamiento de datos experimentales. El análisis de los resultados del trabajo conduce a algunas ideas importantes e interesantes sobre la ionosfera externa: características cuantitativas de la disminución de la concentración de electrones, así como algunas consideraciones sobre el "límite" donde la atmósfera está en contacto con el gas interplanetario.

... Hemos considerado los resultados de recibir señales de radio satelital solo para los días 5, 6 y 7 de octubre[1957]. En todo el conjunto de datos (alrededor de 600 veces desde el comienzo y el final de la recepción de la señal), solo en alrededor de 60 a 70 casos se cumplieron las condiciones, por ejemplo, no hubo trayectorias de onda complejas en la frecuencia de 40 MHz y un "amanecer de radio" y La "entrada de radio" del satélite se observó en forma limpia cuando ωs / ω <ωs / ωe o ωs / ω ≥ ωs / ωe ... Con un análisis más detallado de estos datos, resultó que a veces la audibilidad se cortó por una razón desconocida a distancias más cortas. Y, por el contrario, en algunos casos, con la relación de frecuencias existente ωs / ω <ωs / ωe, el rango de recepción excedía en varios cientos de km la distancia máxima teóricamente posible. Da la impresión de que en algunas sesiones esto se debió a que la trayectoria de la onda se estaba deslizando.

La negrita es mía.

En la página 7 hay una imagen del modelo de ionosfera construido a partir de datos de radiociencia del Sputnik.

Sobre el seguimiento del Sputnik-1: según el artículo de Wikipedia en ruso , fue rastreado por varias estaciones ópticas con cronómetros marinos. En las fotos se ubicó el Sputnik en referencia a estrellas conocidas, que permitieron calcular los parámetros de la órbita actual. Por lo que veo, los soviéticos no utilizaron el radar activo o el efecto de radio Doppler. Aunque el artículo de la wiki no tiene enlaces para confirmarlo .

También se afirma que la trayectoria del Sputnik-1 mostró variaciones diurnas de las densidades de la atmósfera superior; aquí hay una memoria (en ruso) que lo menciona, pero sin ningún enlace a publicaciones científicas.

Cita:

И вот запущен первый спутник. Он, конечно, тррijoзитсe в верхней амерере и поэто,000 его isiones оита постепn E По идее, наблюдая эти изменения, можно решать обратную задачу механики - по траектории определять действующие силы, например, силы аэродинамического торможения и, как следствие, плотность атмосферы. Это только по идее. На пути осуществления ее стояло немало трудностей, блестяще преодоленных М.Л. Лидовым. Он не только разработал алгоритмы определения атмосферы и использовал эти алгоритмы для фактического определения плотности, но и открыл удивительные вариации плотности, например, суточные. На солнечной стороне Земли прогретая атмосфера "вспухает", линии равной плотности вытягиваются в сторон; поэтому на фиксированной высоте атмосфера плотнее днем, нежели ночью. Я помню, как Лидов докладывал эти результаты на совещании у М.В. Келдыша. Присутствующие геофизики были потрясены.

Y así se lanzó el primer satélite. Está, por supuesto, desacelerado en la atmósfera superior y, por lo tanto, su órbita cambia gradualmente, el eje principal de la órbita disminuye. En teoría, al observar estos cambios, es posible resolver el problema inverso de la mecánica: por la trayectoria para determinar las fuerzas que actúan, por ejemplo, las fuerzas de frenado aerodinámico y, como consecuencia, la densidad de la atmósfera. Esto es solo una idea. Muchas dificultades se interpusieron en el camino de su implementación, brillantemente superadas por ML Lidov. No solo desarrolló algoritmos para determinar la atmósfera y usó esos algoritmos para determinar la densidad, sino que también descubrió asombrosas variaciones en la densidad, como la diurna. En el lado soleado de la Tierra, la atmósfera calentada se "hincha", las líneas de igual densidad se estiran hacia el Sol; por lo tanto, a una altitud fija, la atmósfera es más densa durante el día que durante la noche. Recuerdo cómo Lidov informó estos resultados en una reunión con MV Keldysh . Los geofísicos presentes se sorprendieron.

Los hipervínculos entre comillas son míos.

¡ADVERTENCIA!

Sugiero tomar la información sin "fuentes duras" con un grano de sal. Puede ser propenso a cierto revisionismo histórico o al menos a errores. Por ejemplo, la página de Wikipedia cita las memorias del científico sueco Bengt Hultqvist , pero al mirar el libro vinculado, está claro que trabajó con los datos del Sputnik-3, no del Sputnik-1. ( http://www.iki.rssi.ru/books/2007pervaya_r.pdf - 7 Mb, en ruso)

Cita:

Мы, как и миллионы других людей по всему миру, наблюдали за маленькой яркой точкой, пересекающей небо в часы заката и восхода, и ловили сигналы «бип-бип-бип» Спутника по радио. Мы с большим интересом следили за тем, какой громкий резонанс вызвало это событие во всех средствах массовой информации, и скоро начали думать над тем, как можно было бы использовать радиоизлучение Спутника для научных исследований. Мы начали измерения суммарного электронного состава ионосферы, используя эффект Фарадея, и одна из первых докторских диссертаций, написанных в обсерватории, основывалась на подобных измерениях по радиопередачам Спутника-3 .

Traducción:

Nosotros, como millones de otras personas en todo el mundo, observamos un pequeño punto brillante que cruzaba el cielo al atardecer y al amanecer, y captamos las señales "bip-bip-bip" del Satélite en la radio. Seguimos con gran interés la fuerte resonancia que causó este evento en todos los medios, y pronto comenzamos a pensar en cómo podría ser utilizar la emisión de radio satelital para la investigación científica. Hemos comenzado a medir la composición electrónica total de la ionosfera utilizando el efecto de Faraday, y una de las primeras tesis doctorales escritas en el observatorio se basó en mediciones similares de las transmisiones de radio del Sputnik-3 .

... Si tuviera acceso a publicaciones científicas rusas de finales de la década de 1950, podría decir algo más preciso, pero no lo he hecho.

No sé qué estaba tratando de hacer la URSS con él, pero sé lo que hizo la Marina de los EE. UU. con él. Investigadores del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins utilizaron el desplazamiento Doppler en el tono de 20 MHz para determinar la órbita del Sputnik-1 , además de la densidad de electrones ionosféricos y un par de cosas más (como un desplazamiento de frecuencia del transmisor de ~1 kHz desde los 20 MHz nominales). ), y luego diseñó el primer sistema de navegación por satélite, Transit , basado en ese principio, que todavía se usa hoy en día en DORIS para producir una precisión de escala centimétrica para misiones de altimetría de radar de ciencias terrestres .

El Sputnik 1 se presurizó con nitrógeno a 1,3 atm. El período del pitido estaba vinculado a un sensor de presión. La lógica era que si algo (como un micrometeoroide) penetraba en el satélite, el cambio de presión lo detectaría e informaría a los científicos sobre el terreno. Esta simple prueba tuvo valor científico para los programas posteriores con muestras vivas (incluidas las naves espaciales tripuladas). Fuentes:

Una breve historia del Sputnik 1

Sputnik 1 (Wikipedia)

Tanto la presión interna como la temperatura del Sputnik 1 estaban codificadas en la señal de radio.

El análisis de las señales de radio se utilizó para recopilar información sobre la densidad electrónica de la ionosfera. Si la temperatura excedía los 50 °C (122 °F) o caía por debajo de los 0 °C (32 °F), se activaba otro interruptor térmico de control, cambiando la duración de los pulsos de la señal de radio.[57] El Sputnik 1 se llenó con nitrógeno seco, presurizado a 1,3 atm.[40] El satélite tenía un interruptor barométrico, que se activaba si la presión dentro del satélite caía por debajo de 130 kPa, lo que habría indicado una falla del recipiente a presión o la perforación de un meteorito, y habría cambiado la duración del impulso de la señal de radio.

FuenteWikipedia . _

Pero no era una codificación analógica ni una codificación digital usando una pequeña cantidad de bits. Solo los estados:

• temperatura superior a 50 °C
• temperatura inferior a 50 °C y superior a 0 °C
• temperatura inferior a 0 °C
• presión superior a 130 kPa
• presión por debajo de 130 kPa

se transmitieron como la duración de los pulsos de radio y no más.

Después del hecho, sí, Sputnik 1 tenía algún valor científico. Pero todo lo que hizo fue un pitido. Eso es un hecho. No tenía cargas útiles científicas.

No importa cuánto se endulcen los descubrimientos científicos posteriores al hecho inferidos de la órbita del Sputnik-1, el hecho es que la Unión Soviética despojó intencionalmente al Sputnik-1 de todos los instrumentos científicos que la Academia de Ciencias de la URSS quería instalar en esa primera nave espacial. para orbitar la Tierra, reemplazándolos con un transmisor de radio que tenía un valor científico insignificante. Muchos de esos instrumentos científicos se construyeron y se instalaron en el Sputnik-3. Sin embargo, Sputnik-3 se lanzó después de que EE. UU. lanzara Vanguard-1, que también tenía cargas útiles científicas.

El único propósito del Sputnik-1 era ser el primer objeto enviado por la humanidad a la órbita y poder demostrarle al mundo que estaba en el espacio (enviando pitidos). Ser el primero en el espacio fue en sí mismo una hazaña espectacular, y los líderes de la Unión Soviética lo sabían muy bien. A pesar del hecho de que todo lo que hizo fue un pitido, Sputnik-1 tiene una importancia mucho, mucho más alta históricamente que Vanguard-1 o Sputnik-3, los cuales tienen una importancia mucho, mucho más alta científicamente que Sputnik-1.