¿Por qué el Sputnik 1 tenía cuatro antenas?

Sputnik fue el primer satélite. Se instaló antes de que comprendiéramos lo difícil que sería mantener la posición de un satélite y, de hecho, era un sistema muy simple en general. Las 4 antenas dan un patrón de transmisión omnidireccional.

La forma más simple de una antena, un dipolo , tiene dos haces que van en direcciones opuestas. Su patrón de haz se ve así:

Si la dirección no apuntaba a la Tierra, podría terminar en un valor nulo, lo que significa que no se podría recibir la señal. El patrón que dieron permitió que el Sputnik estuviera en cualquier orientación y pudiera transmitir la señal a cualquier lugar visible en el suelo.

Creo que la respuesta de @PearsonArtPhoto pierde varios puntos importantes.

De http://www.cs.mcgill.ca/~rwest/link-suggestion/wpcd_2008-09_augmented/wp/s/Sputnik_1.htm

El satélite llevaba dos antenas diseñadas por el Laboratorio de Antenas de OKB-1 dirigido por MVKrayushkin. Cada antena estaba formada por dos partes en forma de látigo: 2,4 y 2,9 metros (7,9 y 9,5 pies) de largo, y tenía un patrón de radiación casi esférico, de modo que los pitidos del satélite se transmitían con la misma potencia en todas las direcciones; hacer que la recepción de la señal transmitida sea independiente de la rotación del satélite. Los pares de antenas en forma de látigo se parecían a cuatro "bigotes" largos que apuntaban hacia un lado, en ángulos iguales de 35 grados con el eje longitudinal del satélite.

Había dos transmisores, a 20 MHz y 40 MHz . Cada transmisor estaba conectado a un solo par de antenas y esto es importante. El ángulo de apertura entre los dos radiadores en un par dado es de 70°, ¡cercano a los ángulos rectos! Esto significa que en el campo lejano las polarizaciones de los dos son casi perpendiculares.

El significado aquí es que si dos ondas tienen polarizaciones ortogonales, no interferirían fuertemente entre sí. Puede (¡más o menos!) Agregar sus patrones de radiación algebraicamente: el nulo de una antena se "completaría" hasta cierto punto con la potencia de la otra antena. Si no fueran perpendiculares cercanos, tendrían que agregarse estrictamente como vectores y eso solo produciría patrones nulos nuevos y diferentes.

Un par estaba conectado al transmisor de 20 MHz, el otro par al transmisor de 40 MHz. Estos tienen longitudes de onda de 15 y 7,5 metros, respectivamente, por lo que los patrones de radiación habrían sido sustancialmente diferentes para cada elemento individual de un par, en cada frecuencia. Si bien el patrón en realidad no sería esférico, la orientación casi perpendicular de los dos radiadores en un par dado asegura que el nulo de uno tendería a ser llenado por el otro, y la interferencia se minimizó evitando así la creación de nuevos nulos. vía interferencia.

Varios satélites Explorer de la NASA también utilizaron un diseño similar:

arriba: Imagen del Explorer XVII de la NASA

arriba: diseño Vanguard SLV-2 , imagen de la NASA de aquí Un par de dipolos verdaderos cruzados a 90 grados con polarizaciones perpendiculares.

arriba: Imagen de aquí - obra de arte original en el modelo de plástico de alrededor de 1958 de un satélite de la serie Vanguard - el patrón de la antena se visualiza más fácilmente en esta representación. Puede encontrar más información sobre los modelos Vanguard en Space Technology de Six Decades Ago: 1:5 Scale Hawk Project Vanguard Satellite .

arriba: Imagen de Vanguard 1 de la NASA desde aquí . Tres dipolos verdaderos parecen ser mutuamente perpendiculares.