¿Por qué los primeros satélites de Europa eran tan elegantes? ¿Por qué las pronunciadas rayas blancas y negras alternas?

En The Century of Space Science , editado por JA Bleeker, Johannes Geiss, M. Huber, visto en los libros de Google , encontré el siguiente texto e imágenes.

Ambos satélites tienen un aspecto bastante elegante y tienen rayas blancas y negras alternas muy pronunciadas.

Presumiblemente, los satélites no estarían expuestos hasta que estén en el espacio cuando el carenado o el cono de la nariz se puedan abrir, por lo que estarían demasiado lejos para verlos claramente en un telescopio y la rotación o la caída serían visibles.

Pregunta: ¿ Por qué los primeros satélites de Europa eran tan elegantes? Por qué tenían franjas blancas y negras alternas muy pronunciadas, y tenían antenas tipo Vanguard, pero no su acabado metálico reflectante brillante 1,2 .

De las páginas 52 y 53:

El Astérix de Francia fue un satélite de prueba de 42 kg.

Los frutos de estas inversiones no tardaron en verse. El 26 de noviembre de 1965, un cohete Diamant se elevó desde la plataforma de lanzamiento de Hammaguir y puso en órbita el primer satélite francés, significativamente llamado Astérix . Francia se convirtió así en la tercera potencia espacial y confirmó su reivindicación de un papel independiente en este importante campo estratégico.

Astérix era un satélite de prueba de 42 kg cuya función era confirmar la capacidad del cohete para ponerlo en órbita. Diez días después, el 6 de diciembre de 1965, un cohete Scout estadounidense lanzó el primer satélite científico de Francia, el FR-1. Este satélite, de 60 kg de peso, había sido desarrollado por el CNES y llevaba instrumentos para estudiar las irregularidades de ionización en la ionosfera y la magnetosfera. Fue lanzado desde Vandenberg y colocado en una órbita casi circular.

Satélite italiano San Marco-1

Broglio reaccionó rápidamente a la oferta de colaboración de la NASA en la investigación espacial. En 1962, Italia y EE. UU. firmaron un acuerdo para el llamado proyecto 'San Marco', y dos años después, el 15 de diciembre de 1964, el primer satélite italiano, San Marco-1, fue lanzado por un cohete Scout desde la isla de Wallops . . Era una esfera con un diámetro de 66 cm y pesaba nada menos que 115 kg. Construido por el Centro di Ricerche Aerospaziali de la Universidad de Roma bajo la dirección de Broglio, este fue el primer satélite europeo en dar la vuelta a la Tierra. El grupo de Broglio lanzó un segundo satélite San Marco en 1967 desde una plataforma anclada en el Océano Índico frente a la costa de Kenia, y el programa continuó en la década siguiente.

1 Puzzler: ¿Es esto un Sputnik?

2 Esta foto de la BBC no muestra una réplica de Vanguard-1, ¿qué podría ser?

Posiblemente relacionado: space.stackexchange.com/q/37554/6944
Hecho relacionado: el seguimiento de objetos espaciales a menudo se realiza con telescopios ópticos, por ejemplo , esto se hizo parcialmente para evitar que objetos espaciales no identificados activen alertas de misiles . Cuando el SACI-1 falló el primer contacto, se pudo identificar que los paneles se habían abierto y el cable umbilical se había cortado correctamente.
@Mefitico esos enlaces son convincentes, pero ¿cómo se relacionan exactamente con esta publicación de preguntas? Me falta el contexto. Estos también pueden ser de interés: ¿ Cuál sería una comprensión del "panorama general" de cómo se monitorean las órbitas de los satélites de la Tierra? y también ¿Existe un satélite que rastree otros satélites?
@uhoh Tenía un presentimiento sobre la respuesta y planeé agregar una referencia más, afirmando que este satélite estaba destinado a validar el lanzador solo aquí, pero solo lo encontré en francés . Tiene registradores de telemetría a bordo, pero las antenas de transmisión fallaron (lo que los ingenieros probablemente habían previsto). Al final, me quedé solo con el primer comentario previsto, y carecía de buenas referencias y piezas de evidencia para llegar a una conclusión.
@Mefitico Solo logré tomar dos tazas de café esta mañana, por lo que solo una de mis dos neuronas restantes se dispara. Tal vez aún pueda publicar una respuesta parcial, lo que le dará más espacio para explicar. En este momento no veo cómo los registradores de telemetría, las antenas de transmisión y los telescopios ópticos se relacionan con estas franjas densamente espaciadas. Si estos estuvieran claros/oscuros en cuadrantes y girando como spinsat , podría ver cómo podrían ayudar las observaciones telescópicas, pero estas franjas están demasiado apretadas para hacer una gran diferencia en un telescopio, ¿no?
@uhoh: Mi conjetura es: las rayas están hechas para facilitar la identificación y evaluación de la actitud de la nave espacial a través de telescopios ópticos. Los radares funcionan solo para la órbita, pero pueden confundir a los satélites con órbitas y secciones transversales de radar similares. Además, debido a que es un experimento temprano, tanto la órbita de inyección podría estar fuera del objetivo como las antenas podrían haberse roto, lo que hace que la evaluación del telescopio sea un método de respaldo. Las líneas están alrededor del eje de giro y son lo suficientemente grandes como para diferenciarse en el perigeo, pero me falta mucha investigación para respaldar esas afirmaciones.

Respuestas (3)

Para abordar solo Astérix: Space Archaeology tiene una imagen diferente y una descripción :

ingrese la descripción de la imagen aquí

Con un peso de 42 kilogramos, el satélite tenía una distintiva forma de peonza de fibra de vidrio rayada de medio metro de diámetro, las rayas negras para proporcionar un control térmico pasivo.

Sospecho que la imagen es de una réplica, y esta no es una fuente primaria, pero tal vez sirva hasta que surja algo mejor.

¡La "regulación térmica" es siempre la respuesta definitiva! A mi también me gustaría ver más detalles.
Buen hallazgo, gracias por publicar! Ahora que podemos ver que la superficie (al menos de esta probable réplica) se parece más al metal cepillado que a la pintura blanca, la superficie se parece mucho más a los otros primeros satélites, pero no veo ninguno de esos reflejos en la mala reproducción. en la pregunta, por lo que no podemos estar seguros todavía, supongo. Las áreas oscuras absorberán el calor del Sol más rápidamente, pero también lo irradiarán de regreso al espacio más rápidamente, por lo que no estoy seguro de cuál será el efecto neto en la temperatura de la nave espacial a medida que entra y sale de la sombra de la Tierra. Genial problema (nunca mejor dicho).
Acabo de agregar una recompensa en caso de que surja "algo mejor" :-)

Varios de los primeros satélites, incluido el primer satélite estadounidense, Explorer, usaban rayas blancas y negras para controlar la temperatura del satélite ajustando la relación a/e (absorción a emisividad). (Referencia 1 e imagen a continuación) Las tiras blancas tienen baja absorción y baja emisividad, mientras que las rayas negras tienen alta absorción y alta emisividad. El primer satélite de EE. UU. que utilizó una capa de control de temperatura de película delgada (en lugar de rayas blancas y negras) fue el satélite Vanguard lanzado en 1958 (Ref. 2). El recubrimiento Vanguard fue desarrollado por Thomas Cox y Alan Bradford bajo la dirección de Georg Hass (Ref. 3) que trabajaba en Ft. Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Ingeniería de Belvoir que más tarde se convirtió en el Laboratorio de Visión Nocturna del Ejército. Georg Hass también ayudó a poner en marcha el trabajo de película delgada óptica en la recién formada NASA al ser el mentor de James Heaney (Ref 4) en el Centro de Vuelo Espacial Goddard. Heaney se convirtió en líder en la aplicación de película delgada óptica de la NASA para muchos programas, incluido el Telescopio Espacial James Webb y el revestimiento de control de temperatura para la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (Ref 5)

Figura 1: El satélite Explorer

Mucho ha cambiado en el último medio siglo más o menos. Los revestimientos de la superficie exterior de las naves espaciales, con pocas excepciones, ahora deben ser eléctricamente conductores para minimizar la posibilidad de ESD (descarga electrostática). Muchas naves espaciales no tienen un revestimiento de control térmico, sino que utilizan MLI (aislamiento multicapa). Puede ver este MLI en la figura a continuación que muestra la nave espacial New Horizons. El color dorado puede deberse a Mylar recubierto de oro o Kapton recubierto de aluminio (Ref. 6). A la izquierda está el RTG (generador térmico de radioisótopos) cuya superficie exterior es negra para una máxima emisión de calor al espacio. En la parte superior derecha está la zona fría del enfriador pasivo de Ralph**. El parche aparece blanco en el visible para no sobrecalentar los detectores sensibles cuando se encuentra en el sistema solar interior, pero es muy negro (alta emisividad) en el infrarrojo, por lo que enfría los detectores a menos de 135 K cuando se encuentra en el sistema solar exterior (Ref. 7). Estos son ejemplos de tres tipos diferentes de superficies de control térmico: una negra (emisiva) en todas las longitudes de onda, una altamente reflectante en longitudes de onda visibles más largas e infrarrojos, y otra altamente reflectante en el visible y altamente emisiva en el infrarrojo.

** ¡Ralph como en Ralph Kramden del antiguo programa Honeymooners! (Está al lado de un espectrómetro UV llamado Alice).

MLI en Nuevos Horizontes

Ref 1 Control de temperatura de la nave espacial https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20010014168.pdf

Ref 2 Primera aplicación de un revestimiento de película delgada óptica para control de temperatura satelital https://materion.com/-/media/files/advanced-materials-group/ac/ac-newsletter-article-pdfs/coatings-used-in- space_technical-paper.pdf

Ref. 3 Georg Hass https://www.osa.org/en-us/history/biographies/bios/georg_hass/

Referencia 4 James Heaney https://www.spiedigitallibrary.org/profile/James.Heaney-5357

Ref. 5 Recubrimiento de control térmico para la sonda de anisotropía de microondas de Wilkinson James B. Heaney, Charles C. He, Wanda C. Peters, Robert R. Gorman, Samuel Dummer, Cliffton E. Jackson, JT VanSant, "Propiedades térmicas radiativas de la anisotropía de microondas telescopio sonda", Proc. SPIE 4444, Diseño e ingeniería optomecánica 2001, (5 de noviembre de 2001); https://doi.org/10.1117/12.447293

Árbitro. 6 Recubrimientos de oro y MLI https://curiosity.com/topics/nasa-uses-gold-on-its-spacecraft-curiosity/

Árbitro. 7 Ralph en Nuevos Horizontes https://www.boulder.swri.edu/~tcase/SPIE_Ralph_final%20Reuter

1) ¿Por qué no usar un solo color intermedio en lugar de alternar el blanco y el negro? (lo mismo ocurre con este comentario ) 2) Estoy confundido por la elección de las palabras "control" y "ajuste"; simplemente eligieron algo y esperaban que funcionara, ¿verdad? ¿No es como si hubiera alguien en el suelo girando una perilla que de alguna manera cambió las rayas mientras estaba en órbita? ¿O se refiere a la verificación previa de optimización en el laboratorio?
¿Tal vez sea más fácil pintar cincuenta accesorios de prueba diferentes con diferentes ciclos de trabajo a partir de dos latas de pintura en lugar de mezclar cincuenta tonos de gris?
Recuerde, esta fue la época de los primeros satélites hechos por el hombre. La tecnología de película delgada óptica no solo estaba en su infancia, sino que el entorno de radiación óptica exacto en la órbita terrestre baja (LEO) era solo una suposición en ese momento. Ahora, el entorno de radiación óptica es bien conocido en prácticamente cualquier parte del sistema solar. También contamos con computadoras y software que pueden modelar una pila de película delgada para cualquier propiedad óptica que desee. Los detalles del recubrimiento de control de temperatura también pueden variar según la aplicación. Por ejemplo, en una órbita polar síncrona del Sol, siempre se sabe dónde está el Sol.
"En otros satélites, como el Explorer 3, las franjas de óxido reflectante mantienen la temperatura interna promedio entre límites razonables, entre 30 y 100 grados Fahrenheit". youtu.be/PZiTKXTKa9Q?t=469

"La respuesta siempre es el control térmico"

San Marco-1

El satélite tenía secciones longitudinales en blanco y negro pintadas en su superficie para el control térmico.

Archivo coordinado de datos de ciencia espacial de la NASA / San Marco 1

Astérix-1

Este fue el primer satélite francés, lanzado en 1965. Está pintado con rayas como una forma de control de temperatura: el negro absorbe el calor, el blanco refleja.

Compañía de radiodifusión australiana

"Para el control térmico" no me satisface por completo, debo preguntarme por qué no simplemente agarraron una lata de pintura gris en lugar de "las pronunciadas rayas blancas y negras alternas". Sigo pensando que "los primeros satélites de Europa eran tan elegantes" por una razón. Sin embargo, puede haber más detalles en los enlaces. ¡Gracias!
Me gustaría más también. Hay un libro informativo sobre el proyecto San Marco en NTRS aquí: ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19740004978.pdf pero lamentablemente ni siquiera menciona el sistema de control térmico pasivo. Asterix fue muy difícil de encontrar detalles.
¿Por qué los primeros satélites de Europa eran tan elegantes? ¿Por qué las pronunciadas rayas blancas y negras alternas?
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