Explorer 1

Explorer 1
Description de cette image, également commentée ci-après
Explorer 1, 1958.
Données générales
Organisation Army Ballistic Missile Agency (ABMA) et Jet Propulsion Laboratory (JPL)
Programme Programme Explorer
Domaine Observation de la Terre
Autres noms Satellite 1958 Alpha
Lancement à 03h48 UTC
Lanceur Juno I
Fin de mission
Durée 111 jours
Désorbitage
Identifiant COSPAR 1958-001A
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 13,97 kg (30,80 lb)[1],[2]
Périgée 358 km (222 miles)[3],[4]
Apogée 2,550 km (1,585 miles)[3],[4]
Période 114,8 minutes[1],[3]
Inclinaison 33,24°[3]
Excentricité 0,139849[3]
Demi-grand axe 7 832,2 km (4 866,6 miles)
Orbites ~ 56 000
Site NASA NSSDC Master Catalog

Explorer 1 (officiellement Satellite 1958 Alpha) est le premier satellite artificiel terrestre des États-Unis, lancé le à 3h48 UTC depuis la base de Cape Canaveral Air Force Station, en Floride. Ce satellite fait partie du programme américain pour l'année géophysique internationale et est une réponse au lancement de Spoutnik 1 par l'Union soviétique le .

Mission

Mise en place d'Explorer 1 sur son lanceur Juno I.

En 1954, l’United States Army et l’United States Navy proposent de placer un satellite scientifique sur orbite terrestre à l'occasion de l'année géophysique internationale. Ce projet, connu sous le nom de projet Orbiter , sera rejeté au profit du programme Vanguard[5].

À la suite du lancement par l'Union soviétique du satellite Spoutnik 1 le , le projet Orbiter est rétabli comme programme Explorer par le secrétaire de la défense Neil McElroy  pour rattraper l'URSS dans la conquête de l'espace[6].

Explorer 1 est conçu et fabriqué par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), tandis que le missile Jupiter-C est adapté par l'Army Ballistic Missile Agency (ABMA) pour pouvoir emmener une charge utile sur orbite ; le lanceur résultant est connu sous le nom de Juno I. Travaillant étroitement ensembles, l'ABMA et le JPL modifient le missile Jupiter-C et construisent le satellite Explorer 1 en 84 jours. Cependant, avant la fin des travaux, l'Union Soviétique lance un deuxième satellite, Spoutnik 2, le . Aussi, la tentative de l'US Navy de placer le premier satellite américain Vanguard TV3 sur orbite se solde par un échec le 6 décembre[7].

Lancement

Lancement d'Explorer 1 le

Le , à 3h48 UTC, la fusée Juno I est lancée depuis la base de Cape Canaveral Air Force Station et place sur orbite le satellite Explorer 1, qui devient ainsi le premier satellite terrestre américain.

Son orbite a un périgée de 358 kilomètres (222 miles), un apogée de 2 550 kilomètres(1 585 mi), avec une période de 114,8 minutes[1],[3],[4]. La masse totale du satellite est de 13,97 kilogrammes (30,80 lb), dont 8,3 kg (18,3 lb) d'instrumentation, batteries comprises.

Caractéristiques techniques

Les concepteurs d'Explorer 1 : William Pickering, James Van Allen et Wernher von Braun.

Explorer 1 est conçu et fabriqué par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) du California Institute of Technology sous la direction du Docteur William H. Pickering. C'est le second satellite, après Spoutnik 2, à embarquer une charge utile. La conception de son instrumentation scientifique embarquée est confiée au Docteur James Van Allen de l'Université de l'Iowa. Elle est constituée de[8] :

  • un tube Geiger-Müller Anton 314 omnidirectionnel, conçu par le Docteur George Ludwig de l'Iowa's Cosmic Ray Laboratory, pour détecter les rayons cosmiques (d'une énergie E > 30 MeV pour les protons et E > 3 MeV pour les électrons). La plupart du temps, l'instrument était saturé[9] ;
  • cinq capteurs de température (un interne, trois externes et un dans la coiffe) ;
  • un microphone (acoustic micrometeorite detector, transducteur et amplificateur état solide) pour détecter les impacts de micrométéorites en captant les vibrations du corps du satellite[10],[11]. ;
  • un détecteur à grille (micrometeorite erosion gauge, wire grid detector), également destiné à détecter les impacts de météorites. En cas d'impact d'une micrométéorite d'environ 10 µm, une connexion électrique est détruite, et l'évènement est enregistré[10],[11].

En raison de l'espace limité et des exigences de poids réduit, l'instrumentation d'Explorer 1 est conçue pour être simple et fiable. L'alimentation en électricité est fournie par des batteries au mercure qui représentent approximativement 40 % de la masse de charge utile.

Les données fournies par ces instruments sont transmises lors du survol de l'une des dix-sept stations au sol par deux antennes opérant à des fréquences de 108,00 et 108,03 MHz[8].

Schéma légendé d'Explorer 1.

Résultats

Découverte de la Ceinture de Van Allen

Parfois, l'instrumentation rapportait le rayonnement attendu (~ 30 particules par seconde), mais d'autres fois, aucune particule n'était détectée. L'Université de l'Iowa, sous la direction de James van Allen, remarqua que le compteur tombait à zéro aux altitudes supérieures à 2 000 kilomètres au-dessus de l'Amérique du Sud, alors que les passages à 500 km d'altitude auraient mis en évidence le rayonnement cosmique prévu. Après la mission Explorer 3, on conclut qu'à très haute altitude la radiation était si importante que le compteur Geiger d'Explorer 1 avait saturé. De ce puissant rayonnement, l'équipe de Van Allen déduit l'existence d'une ceinture de particules énergétiques piégées par le champ magnétique terrestre, aujourd'hui connue sous le nom de Ceinture de Van Allen. Cette découverte fut considérée comme l'une des plus importantes de l'Année géophysique internationale.

Micrométéorites

Sur une période de onze jours, le microphone détecta et transmit aux stations au sol 145 impacts de poussière cosmique[12], correspondant à un taux de 8 × 10-3 impacts m-2 s-1.

Fin de la mission

Explorer 1 arrête de transmettre des données le , à l'épuisement de ses batteries, mais il reste en orbite plus de 12 ans. Le , il rentre dans l'atmosphère terrestre et se consume au-dessus de l'Océan Pacifique.

Une réplique en taille réelle d'Explorer 1 est exposée dans la galerie Milestones of Flight, au Smithsonian Institution du National Air and Space Museum.

Notes et références

  1. a, b et c (en) Explorer 1 First U.S. Satellite - Fast Facts, JPL, NASA.
  2. (en) Explorer 1, NSSDC Master Catalog, NASA.
  3. a, b, c, d, e et f (en) Trajectory Details, NSSDC Master Catalog, NASA.
  4. a, b et c (en) Explorer 1, Solar System Exploration, NASA.
  5. (en) Project Vanguard - Why It Failed to Live Up to Its Name, 21 octobre 1957, Time Magazine.
  6. (en) Sputnik and The Dawn of the Space Age, NASA History, NASA.
  7. (en) Chapter 11: From Sputnik I to TV-3, McLaughlin Green Constance, Lomask, Milton. Vanguard - A History, NASA, 1970.
  8. a et b (en) Explorer-I and Jupiter-C, Data Sheet, Department of Astronautics, National Air and Space Museum, Smithsonian Institution.
  9. (en) Cosmic-Ray Detector, NSSDC Master Catalog, NASA.
  10. a et b (en) Micrometeorite Detector, NSSDC Master Catalog, NASA.
  11. a et b Manring, Edward R., Micrometeorite Measurements from 1958 Alpha and Gamma Satellites, Planetary and Space Science, vol. 1, pages 27-31, Pergamon Press, janvier 1959.
  12. (en) [PDF] The meteoritic hazard of the environment of a satellite, John E. Duberg, mai 1962, NASA.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes