1957年10月4日,苏联发射了一个直径不到2英尺的铝球进入地球轨道。这引发了一系列事件,这些事件永远改变了我们的世界。这个简单的装置标志着技术成就的新纪元。这也动摇了美国人的信心,他们当时深信自己的国家是世界上科学最先进的国家。
苏联媒体向全世界宣告了伴侣号卫星的成功发射
那个装置是人造卫星,第一颗人造卫星。它没有什么可看的,也没有任何高级的特性或功能。但它确实标志着人类第一次将人造结构送入环绕地球的轨道。这也证明了冷战时期美国的敌人苏联已经研制出洲际弹道导弹(ICBM)系统。这样的系统可以从苏联向世界另一端的目标发射核弹头。它使美国以前的空中优势过时了。
由于卫星反复播放一个简单的无线电信号,世界各地的业余无线电爱好者可以听到这个小物体在绕地球飞行时发出的嘟嘟声。不可否认苏联的成就。任何拿着业余无线电收发报收音机的人都能拿到证据。
人造卫星的发射牵动着许多事情。感觉到的导弹差距促使美国政府加速其进攻性和防御性导弹计划。它还开始了空间竞赛,在这一竞争时期,苏联和美国试图率先实现空间探索的重要里程碑。它甚至对互联网的产生有间接的作用。对于一个如此原始的设备来说,这是相当令人震惊的。
人造卫星的历史与火箭科学的历史联系在一起。火箭科学在第一次世界大战和第二次世界大战之间开始蓬勃发展。第一次世界大战结束时,德国被迫遵守“凡尔赛条约”,该条约禁止德国建造大炮。德国军方官员认为,携带炸药的火箭有可能取代大炮。但凡尔赛条约没有提到火箭。
在第二次世界大战期间,火箭在德国的计划中只起了很小的作用。希特勒曾希望火箭袭击城市会导致各国恐慌并服从德国的要求。尽管德国在几次袭击中使用了火箭,但他们的表现并没有达到预期的水平。但是火箭技术的进一步发展已经做好了准备。
美国和苏联都开始对火箭技术感兴趣。包括维尔纳·冯·布劳恩在内的几名德国工程师向美国投降,希望继续他们的研究。与此同时,苏联也开始了自己的火箭计划。
在许多方面,苏联和美国的火箭项目是平行的。两国都渴望研制出世界上最先进的火箭。这两个国家都更注重火箭在军事上的应用,而不是其他方面的。
在苏联,这些人包括米哈伊尔·克拉维季维奇·提康拉沃夫和谢尔盖·巴甫洛维奇·科罗廖夫。提康拉沃夫是苏联空军学院的毕业生和火箭科学专家。他负责苏联在多级火箭方面的许多进展,多级火箭使火箭有可能到达轨道。科罗廖夫是苏联太空计划的创始人之一。他善于利用政治联系来帮助资助太空计划。他也理解击败美国进入太空的政治重要性。
天体物理学家艾伦·海尼克和弗雷德·惠普尔在哈佛绘制了人造卫星的轨道。
提康拉沃夫和科罗廖夫都领导了帮助开发人造卫星项目的团队。提康拉沃夫主要致力于设计一种能够到达地球轨道的多级火箭。概念很简单:当火箭的第一级达到峰值速度时,火箭将抛弃它,第二级将发射。火箭将以其速度前进,甚至更快。当第二级达到顶峰时,火箭将抛弃它,第三级将发射。科罗廖夫在许多设计决策中也发挥了重要作用。其中一些决定是出于政治动机。例如,1955年,美国总统艾森豪威尔宣布,美国将在国际地球物理年(IGY)期间发射一颗卫星。艾森豪威尔宣布后不久,一名来自苏联的官员说,苏联也将在IGY期间发射一颗卫星。科罗廖夫是在政治压力下击败美国人进入太空的。
当苏联计划发射一颗科学研究卫星进入轨道时,设计和生产过程却很漫长的。为了确保苏联首先发射卫星,科罗廖夫决定建造一颗更简单、更小的卫星。结果产生了“伴侣号”人造地球卫星,这是一种有点原始的装置,仍然符合人造卫星的定义。
科罗廖夫的团队知道,为了在美国人面前发射一颗卫星,它必须是小而不复杂的。一颗更重的卫星需要在火箭技术方面取得进一步的进步,才能达到进入轨道所需的速度。苏联人不得不制造一种更简单的装置,而这种装置并不那么重。
“伴侣号”人造卫星的直径为58厘米,重83.6千克。科罗廖夫的团队的团队用两个铝半球制造了球体,每个半球只有2毫米厚。他们在卫星上安装了两根天线。他们对卫星表面进行抛光,使之更容易用光学望远镜进行探测。
卫星内部有一个简单的无线电发射器和一个银锌电池组。无线电广播了一系列重复的嘟嘟声。这次发射的目的是向世界其他地方提供证据,证明苏联成功地发射了第一颗人造卫星。
卫星内部还有其他几个简单的机制。如果卫星内部的温度超过摄氏30度,就会有一个风扇自动开启。工程师们给卫星注入氮气,直到它的内部压力达到1.3个大气压。他们安装了各种开关,这些开关根据压力或温度的变化而激活。当卫星启动时,这些开关改变了人造卫星发出的信号,使苏联地面控制中心对卫星内部的情况有了一个了解。
工程师们将人造卫星安装在一艘特殊的R-7运载火箭上。人造卫星的系统在脱离飞船时启动。R-7火箭有两级,发射前重量超过272吨(不加燃料只有22吨)。它以T-1煤油为燃料,液氧为氧化剂。人造卫星位于火箭的顶部,装在一个特殊的外壳中,火箭在进入轨道时就抛弃了这个外壳。
这枚火箭是军用洲际弹道导弹的简化版。它没有遥控系统,只使用校准过的陀螺仪进行操作。陀螺仪帮助火箭在飞行中进行调整,以保持飞行路线。地面控制不可能影响火箭的飞行路线。事实上,火箭上没有有效的跟踪系统,苏联不得不用雷达和地面望远镜跟踪人造卫星的进展。
人造卫星的影响力
可以毫不夸张地说,人造卫星的发射彻底改变了世界。特别是美国感受到了在从火箭到军事发展再到计算机科学等行业加强研究和开发的压力。虽然如果有足够的时间,美国很可能会在这些领域进行大量投资,但“伴侣号”将所有这些都放在了快车道上。
美国必须对导弹发射迅速做出反应的一个原因是重新赢得了美国公民的信任。自冷战开始以来,美国人民确信他们生活在世界上最先进的国家。当苏联宣布他们成功发射了世界上第一颗人造卫星时,美国人震惊了。
虽然在太空探索方面落后于苏联的想法令人担忧,但另一个想法更令人焦虑。如果苏联发现了一种向太空发射卫星的方法,他们也可能从全球向美国发射一枚携带毁灭性弹头的导弹。美国空军的优势将不再使美国在任何未来的冲突中占上风。
美国总统艾森豪威尔在人造卫星发射前就知道了。他和其他美国政府低估了卫星发射对美国人民的影响。美国的第一个卫星项目也无助于提振美国人的精神。这颗卫星叫先锋号。它可以收集科学数据并将信息传送回地球,使其比人造卫星复杂得多。不幸的是,先锋号的火箭发射发生重大故障,卫星被摧毁。几个月后,沃纳·冯·布劳恩的工程师团队成功地发射了“探险者1号”。太空竞赛开始了。
发射失败导致“先锋1号”卫星被毁,这将是美国的第一颗卫星。
在20世纪50年代末,计算机还很少见。在各种研究机构和大学里只有几台超级计算机。艾森豪威尔认识到需要保护各种计算系统中包含的信息。如果苏联发射一枚导弹,击中一个计算中心,所有这些信息都将丢失。他任命官员研究如何将这些超级计算机连接成一个网络,使信息不再集中在全国各地的小口袋里。最终,这个超级计算机网络演变成了我们所说的互联网。在某种程度上,苏联的卫星对你现在正在阅读的网页内容产生了积极的影响。
虽然人造卫星的成功意味着美国在太空竞赛开始时落后于苏联,但最终美国超过了苏联。苏联成功地将第一名男子和第一名女子送入轨道。但美国是唯一成功将宇航员送上月球的国家。虽然人造卫星标志着太空竞赛的开始,但阿波罗11号的登月是它的结束标志。
可以毫不夸张地说,人造卫星的发射彻底改变了世界。特别是美国感受到了在从火箭到军事发展再到计算机科学等行业加强研究和开发的压力。虽然如果有足够的时间,美国很可能会在这些领域进行大量投资,但“伴侣号”将所有这些都放在了快车道上。1957年10月4日,苏联发射了一个直径不到2英尺的铝球进入地球轨道。这引发了一系列事件,这些事件永远改变了我们的世界。这个简单的装置标志着技术成就的新纪元。这也动摇了美国人的信心,他们当时深信自己的国家是世界上科学最先进的国家。