Sputnik-1/PS-1

Fu il primo satellite artificiale terrestre e quindi il primo oggetto costruito dall'uomo ad essere lanciato nello spazio. La FAI definisce <<spazio>> tutto ciò che è oltre i 100 km dalla superficie terrestre.

                             K O S M I C H E S K I Y E

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S P U T N I K

 

LA CORSA DELL'URSS E DEGLI USA VERSO IL PRIMO SATELLITE ARTIFICIALE

 

Nell'Ottobre del 1951 Mikhail K. Tikhonravov presentò un piano di fattibilità per costruire un satellite artificiale terrestre; nome in codice: NII-4. Ma Tikhonravov si spinse anche oltre: oltre lanciare un satellite più semplice (Prostějšij Sputnik, poi abbreviato in PS) voleva portare — con traiettoria verticale — un uomo nello spazio e recuperare un pezzo del PS in orbita terrestre! Gli ingegneri ed i tecnici guidati da Sergey P. Korolev, direttore del primo stabilimento dell'OKB incominciarono a definire meglio l'ambizioso progetto di Tikhonravov.

 

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Sergey Pavlovich Korolev (12.01.1907-14.01.1966)

 

- 1954 -

 

A Gennaio Korolev chiese a Tikhonravov  di preparare per il governo una relazione sul satellite artificiale. Il 16 Marzo in una riunione all'Accademia Russa delle Scienze furono definiti i compiti scientifici del futuro satellite. Il 25 Maggio il Presidium valutò il progetto e l'approvò; il giorno dopo Korolev spedì la relazione finale al governo. In sostanza chiese l'autorizzazione allo sviluppo di un sofisticato satellite scientifico pesante ben tre tonnellate. Il vettore di lancio sarebbe stato un missile R-7. Intanto gli scienziati americani firmarono una risoluzione a Roma il 4 Ottobre. Così anche gli Usa parteciparono alla "gara" di porre in orbita un satellite artificiale terrestre. Il 20 Novembre il Consiglio dei ministri sovietico approvò ufficialmente la prima stesura del progetto R-7.

 

- 1955 -

 

Il 12 Gennaio iniziarono i lavori di costruzione del cosmodromo di Baikonur (Kosmodrom Baikonur); venne chiamato così per depistare i "curiosi", cioè gli occidentali. Infatti esisteva (ed esiste) una città mineraria di nome Baikonur, ma era/è 320 km a nord-est! Comunque la città più vicina al cosmodromo era/è Tyuratam: 275 km ad est del lago di Aral e 200 km a sud di Baikonur.

In quella landa desertica e sperduta, furono costruite dal nulla ben 500 km di strade e 200 km di ferrovie. Per questo colossale progetto lavorarono migliaia di persone in condizioni ambientali difficili. Infatti d'estate le temperature potevano andare da +50 °C di giorno ai -30 °C la notte. Naturalmente gli inverni erano lunghi, nevosi e freddissimi. Intorno al cosmodromo non c'erano né case né ripari; il suolo era infestato da tarantole, scorpioni e serpenti. Il governo sovietico non badò a spese: il cosmodromo doveva essere in grado di poter lanciare missili nucleari intercontinentali. Infatti il Consiglio dei ministri dell'Urss con il decreto 292-181 del 12 Febbraio sancì la creazione ufficiale di una poligono per lanciare sia missili R-7 che di successiva generazione. La "prima pietra" per costruire la rampa 10 fu posta il 5 Marzo, tre mesi dopo il cosmodromo divenne operativo. Intanto il governo aveva risposto "tiepidamente" alla richiesta di Korolev del 26.05.1954 prendendo tempo. Il 16 Giugno Tikhonravov ed un ingegnere dell'OKB avevano terminato lo studio del satellite artificiale. A loro dire il peso andava ridotto a 1000-1400 kg.

Il 2 Agosto nel corso del sesto congresso della Federazione internazione d'astronautica, il professore Leonid I. Sedov annunciò che l'Urss avrebbe lanciato un satellite artificiale nell'Anno geofisico internazionale. Questa fu praticamente la risposta a Eisenhower, che il 29 Luglio aveva dichiarato tramite il suo portavoce l'intenzione degli Usa di lanciare un satellite artificiale entro l'IGY.

L'annuncio del portavoce di Eisenhower così accelerò i tempi. Il 29 Agosto Korolev spedì alle autorità governative un dettagliato profilo sull'esplorazione spaziale, dai "satelliti più semplici" ai voli con equipaggio. Il 30 Agosto il direttore dell'OKB presentò un piano ancora più ambizioso: un satellite terrestre da 400 kg ed una sonda lunare da 800-1000 kg. La commissione dell'industria militare (chiamata anche Consiglio Speciale) approvò in via provvisoria il progetto di Korolev e Tikhonravov con l'obbligo però di ridurre il peso del satellite. Il 31 Agosto furono selezionati gli strumenti scientifici da montare sul satellite. Erano davvero molti e di varia natura, ma prendeva sempre più corpo l'idea di metterli su una successiva sonda spaziale. Infatti il 3 Settembre Korolev spedì le specifiche preliminari per una sonda da 1100 kg ai maggiori subappaltatori dell'industria e all'autorità politiche. Intanto il giorno dopo partì ufficialmente l'omologo progetto americano Vanguard (approvato il precedente 27 Maggio da Eisenhower). Il piano era di costruire sei veicoli spaziali, il budget previsto ammontava a 20 milioni di $; l'obiettivo minimo era portare in orbita un satellite artificiale entro 18 mesi.

 

- 1956 -

 

Il 30 Gennaio il Consiglio dei ministri sovietico con il decreto 149-88ss approvò il programma di Korolev. La denominazione del satellite, “Oggetto-D”, era riferita al tipo di carico da lanciare con il razzo R-7. Infatti gli Oggetti A, B, V, G designavano differenti "contenitori" per armi a testata nucleare. Korolev affidò a Tikhonravov e alla sua squadra il compito di costruire tale "oggetto" che aveva precise costrizioni: peso totale di 998-1406 kg (200-300 kg di carico scientifico).

Il 25 Febbraio iniziarono i lavori tecnici sulla speciale versione dell'R-7. Il 27 Febbraio Nikita S. Chruščëv, segretario generale del PCUS, visitò l'OKB-1 a Podlipki vicino Mosca. l' Il 14 Giugno Korolev definì la lista delle modifiche da apportare all'R-7 per alloggiarci il cosiddetto “Oggetto-D”. Il 14 Settembre Mstislav V. Keldysh, accademico della RAS, lo invitò in una riunione alla stessa Accademia per discutere sul programma spaziale. In un rapporto successivo si conobbero i punti fondamentali che furono discussi: un trasmettitore radio dall'orbita, il volo orbitale di un cane, una missione per fotografare la faccia nascosta della Luna. Keldysh promise di sviluppare le specifiche per il carico scientifico del satellite. Il 25 Settembre Korolev cambiò ancora il progetto: per completare otto obiettivi scientifici era necessario costruire tre varianti di “Oggetto-D”.

Il 28 Settembre la commissione statale di Keldysh approvò il nuovo piano di Korolev e perciò "congelò" il progetto di una sonda scientifica spaziale. Il 3 Ottobre Korolev chiese a Dmitriy F. Ustinov, membro del Comitato centrale, di trasferire Tikhonravov  all'OKB nel dipartimento nove; ciò accadde il 1° Novembre. Intanto diventò palese che i problemi nello sviluppo degli strumenti scientifici avrebbero comportato uno slittamento della data di lancio all'Aprile 1958. Molto probabilmente gli Usa sarebbero già stati pronti per lanciare un loro satellite artificiale. L'OKB promise che un "oggetto" di soli 80-100 kg, dotato della strumentazione essenziale di bordo, si poteva lanciare nell'Aprile-Maggio 1957. Forse fu lo stesso Tikhonravov a suggerire un <<satellite più semplice e leggero>> con il minimo carico scientifico.

- 1957 -

Il 5 Gennaio Korolev spedì una lettera al Consiglio speciale per richiedere l'autorizzazione al Prostějšij Sputnik [‘‘satellite più semplice’’ in russo]. Praticamente il progetto era di lanciare nell'Aprile-Giugno 1957 due satelliti "leggeri" (40-50 kg) e molto "semplici" per l'appunto. Il 25 Gennaio l'impaziente e preoccupato Korolev approvò il progetto preliminare di PS-1 [Sputnik-1] e PS-2 [il futuro Sputnik-2]. Il 15 Febbraio Korolev firmò un accordo con il dipartimento guidato da Mikhail Ryazansky sulle specifiche del radio trasmettitore per il PS. Incalzato dal tempo, l'OKB condusse in parallelo lo sviluppo e la costruzione delle parti del satellite.

Korolev come al solito fu maniacale nella precisione e pronto a redarguire tutto ciò che non seguiva il progetto; la superficie delle due semisfere doveva essere così splendente che non fu ammesso alcun graffio. Per assicurarsi sulla qualità delle precisione vennero usati i raggi X. Durante lo sviluppo in laboratorio era stato costruito una copia del satellite per futuri adattamenti al "ferrame", ai cavi, ai meccanismi. I progettisti condussero numerose prove sulla separazione fra il satellite e l'ultimo stadio del razzo. Ma quello che preoccupava era il vettore di lancio. Infatti il previsto 8A91 non era ancora pronto, così furono eseguite delle modifiche ad un razzo SS R-6 che venne poi chiamato 8K71PS. Il 4 Marzo al cosmodromo di Baikonur fu completata la prima rampa di lancio per un vettore R-7.

Intanto in Aprile i costi del progetto americano Vanguard lievitarono vertiginosamente fino a 110 milioni di $ (erano 20 milioni nel Settembre 1955). Finalmente alle 16:01 del 15 Maggio venne lanciato il primo razzo R-7 in una traiettoria balistica verso il Pacifico. Purtroppo 98 secondi dopo il lancio un motore del “Blocco-D” si spense. Il razzo perse il controllo e si schiantò a 400 km dal cosmodromo. Il presidente sovietico Chruščëv appresa la notizia ci rimase un po' male. Comunque aveva già realizzato che gli "incidenti" in progetti così ambiziosi e sofisticati erano inevitabili. Il lancio di un altro vettore R-7 fu programmato per il mese successivo. Il 9 e 10 Giugno il conto alla rovescia fu bloccato perché una valvola dell'azoto rimaneva in posizione chiusa invece che aperta. L'11 poco prima del decollo una violenta tempesta tropicale investì il cosmodromo; la rampa di lancio venne colpita dai pezzi di quella vicina che erano stati strappati dal vento!

Alle 11:53 del 12 Luglio un vettore R-7 decollò dalla rampa 1. Ma 33 secondi dopo il lancio, una rapida rotazione lungo l'asse longitudinale fece esplodere i quattro motori "di strappo". Finalmente un razzo R-7/8K71, lanciato alle 11:25 del 21 Agosto, riuscì a compiere la sua traiettoria balistica di 6500 km che terminò sulla penisola della Kamchatka. Il 26 l'agenzia di stampa TASS annunciò che un missile intercontinentale aveva effettuato con successo la sua missione.

Il 24 Luglio un ingegnere dell'OKB-1 Konstantin D. Bushuyev firmò la cianografia del progetto finale. In quell'estate Korolev fu ricevuto dal Comitato centrale del Partito probabilmente per il coordinamento dei piani sul PS. Il montaggio finale del satellite iniziò in Agosto, Korolev pretese una speciale stanza sterile lontana da occhi indiscreti. Per la priva volta il personale dell'OKB-1 indossò tute e guanti. A fine mese il razzo R-7 fu smontato dal suo luogo di costruzione a Podlipki e trasportato a Baikonur. Il 17 Settembre Korolev partecipò alla cerimonia organizzata a Mosca per il centesimo anniversario della nascita di Konstantin E. Tsiolkovsky, il "padre" dell'astronautica sovietica). In quell'occasione il costruttore-capo dell'OKB disse che il lancio di un satellite artificiale era ormai prossimo.

 

LA "RETE" PER IL CONTROLLO DELL'R-7

 

Lo sviluppo del primo missile intercontinentale balistico R-7, da controllare via radio, pose i suoi creatori di fronte ad una prima sfida: serviva un'estesa "rete" di <<stazioni di misurazione>> che avrebbe seguito il razzo durante il suo volo determinato velocità/direzione e inviando da terra i comandi di correzione. In più erano necessarie anche varie stazioni di osservazioni nelle vicinanze del poligono in Kamchatka. Così vennero previste due gruppi di stazioni di comando e controllo, conosciute come IP (Izmeritelny Pukt, ‘‘sito di misurazione’’).

Un gruppo di stazioni di tracciamento responsabile per il controllo in volo del missile R-7 fu denominato “regione Iaiga”; era composto da nove stazioni IP, situate in direzione opposto al sito di lancio a Baikonur. Il secondo gruppo di stazioni, conosciuto come “regione Kama”, si sarebbe occupato del tracciamento del rientro della testata sui poligoni della Kamchatka. I nomi in codice ‘Taiga′ (le foreste selvagge della Siberia) e ‘Kama′ (un fiume della Russia settentrionale) dovevano creare confusione sulla reale posizione dei siti.

IP-1, la nuova stazione di comando e controllo della "rete", fu costruita nel sito 18 del cosmodromo di Baikonur a soli 1,5 km dietro la rampa di lancio del futuro R-7. Le altre otto stazioni IP furono localizzata simmetricamente in entrambi i lati del "cammino di volo" del razzo; quelle numerate pari erano sul lato sinistro, mentre quelle dispari sul lato estro. Ogni coppia di stazioni in combinazione con IP-1 formava un triangolo, e quando includeva un razzo, una piramide.

Le stazioni IP nella "area bersaglio" furono localizzate in due semicerchi intorno al previsto punto d'impatto. I piani originali prevedevano la costruzione di una stazione vicino alla sponda del Pacifico dove la manutenzione sarebbe stata più facile. Quando in realtà fu compreso che il segnale nella discesa poteva essere molto debole, le stazioni vennero previste vicino all'area bersaglio.

Il "semicerchio" più interno della “regione Kama” includeva tre stazioni (IP-15, 16, 17) localizzate a 36-57 km dal punto bersaglio. Anche il semicerchio più esterno includeva tre stazioni (IP-12, 13 e 14, estese da 53 a 102 km dal bersaglio.

 

OKIK, LA "RETE" PER IL CONTROLLO DEI RAZZI SOVIETICI

 

Nel 1956 il governo sovietico approvò l'uso di razzi R-7 per il lancio del satellite artificiale. Non era previsto il programma fosse supportato da un'infrastruttura di comando e controllo speciale. L'8 Maggio 1957 il ministro della Difesa, Georgij K. Žukov emise un ordine ufficiale per formare un'organizzazione che controllasse e comunicasse con le navicelle orbitanti. La creazione fu affidata all'NII-4, il quarto e più importante istituto della ricerca scientifica del ministero della Difesa. Il centro per comodità venne costruito nel campo universitario dello stesso NII-4, situato a Bolshevo fuori Mosca. Ad appena una fermata di metropolitana c'era/c'è la città di Podiipki, dove c'era l'OKB-1. Il centro che gestiva la "rete", formata da stazioni di misurazioni scientifiche (NIP) aveva uno organigramma di 68 ufficiali e 151 soldati.

L'originale struttura della "rete", conosciuta come OKIK [Otdel'niy Komandno-Izmeritel'niy Kompleks, ‘‘Complessi di misurazione e controllo separato’’], si componeva di tredici NIP: Baikonur vicino all'IP-1 (NIP-1), Makat vicino la città di Guriev (NIP-2), Sary-Shagan (NIP-3), Eniseisk nella Siberia occidentale (NIP-4), Iskhupi (NIP-5), Yelizovo nella penisola della Kamchatka (NIP-6), Klyuchi (NIP-7), Bolshevo ad nord-est di Mosca (NIP-8), Krasnoye Selo vicino San Pietroburgo (NIP-9), Simferopoli sul Mar Nero (NIP-10), Sartichata vicino Tbilisi in Georgia (NIP-11), Kolpashevo/Novosibirsk (NIP-12), Ulan-Ude vicino al Mar Nero (OKIK-13).

 

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Le tredici "stazioni di misurazioni scientifiche" (NIP) esistenti nel 1957, dalla prima ad ovest all'ultima ad est.

 

Tutto il tracciamento del razzo in volo sarebbe stato condotto in maniera passiva con radar senza risposta da bordo e con l'aiuto di telescopi terrestri. Sia i sistemi radio che ottici avevano un campo e un'accuratezza limitati. Dall'esperienza maturata prima del lancio degli R-7, il sistema di tracciamento Binoki [‘‘binocolo’’] poteva vedere un razzo fino a 200 km. Il radar P-30 aveva un campo d'azione dimostrato di 500 km, ma per gli aerei. Ciò dipendeva dalla ridotta rotazione delle sue antenne. I sistemi ottici KYh-41 e KT-50, disponibili al cosmodromo di Baikonur, avevano un campo d'azione di 100-200 km; per un satellite sarebbe stato anche più ridotto. Le due strumentazioni più potenti, KST-80, erano localizzate nelle stazioni IP-4 e 5. In definitiva, il razzo poteva essere tracciato fino a 800 km da IP-1 e 300 km dalla più vicina stazione in senso opposto.

Dato che i sistemi terrestri "fissi" erano limitati, i controllori di volo dovevano fare affidamento alla telemetria che arrivava dalla navicella tramite il sistema Tral [‘‘rete a strascico’’]. Per supportare i primi lanci di satelliti artificiali, il governo approvò l'aggiunta di altre strutture di tracciamento. Inoltre venne usata la strumentazione originalmente costruita per i test di lancio dei missili balistici intercontinentali. Nel Luglio-Agosto 1957 vicino all'IP-1 fu costruita una speciale stazione di tracciamento denominata IP-1D.

Negli anni seguenti furono aggiunti a OKIK un numero sempre crescente di stazioni di controllo "fisse": NIP-15 a Ussuriisk nell'estremo oriente vicino Vladivostok, NIP-16 a Evpatoria nella penisola della Crimea, NIP-17 a Yakutsk nella Siberia orientale, NIP-18 a Vorkuta nell'estremo nord della Russia, NIP-19 a Dunaevtsu in Moldavia, NIP-20 a Komsomolsk-na-Amure nell'estremo oriente della Russia, NIP-21 sul monte Maidanal in Uzbekistan.

La durata del contatto fra ogni stazione ed il satellite artificiale era di 5-10 minuti. In una sessione di comunicazione ogni stazione poteva inviare fino a venti comandi distinti. In ogni caso, la massima distanza di comunicazione fra una stazione NIP e la sonda/razzo non superava i 1500-2000 km.

 

DESCRIZIONE DEL RAZZO R-7

 

Questo vettore è stato il primo missile balistico intercontinentale della storia; era conosciuto anche come Semyorka [‘‘il sette’’ in russo]. Raggiungeva la ragguardevole altezza di 34 metri ed un peso di 280 tonnellate con una portata di 8000 km. Comunque per lanciare lo Sputnik ne venne creata una versione modificata: l'8K71PS. Questo razzo aveva un'altezza di 29,167 metri, un diametro di 10 ed un peso di 272,83 tonnellate. Gli stadi erano due: il primo con quattro booster "a strappo" (Blocco B, V, G, D) e il secondo denominato “Blocco-A”.

 

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Entrambi utilizzavano come propellente il cherosene e come ossidante l'ossigeno liquido. Le 369,9 tonnellate di spinta erano in grado di portare in orbita terrestre 83,6 kg (il peso del satellite per l'appunto). La versione R-7, quella a fini militari, invece poteva lanciare in una traiettoria suborbitale fino a 5375 kg di testate atomiche.

 

 

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Il razzo R-7

 
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L'oggetto spaziale — denominato anche “Satellite 1957 alfa 2” — era costituito da due semisfere metalliche. La lega che le componeva era altamente raffinata ed aveva con una precisa composizione: Alluminio 93,8%, Magnesio, 6% Titanio 0,2%. Per l'appunto era denominata ‘AMg6T’. Lo spessore delle semisfere era di circa 2 mm; quella superiore pesava 5,8 kg mentre quello inferiore dieci grammi in più. Trentasei bulloni fissati sulla circonferenza garantivano una saldatura ermetica. Il volume interno era riempito con azoto "secco" — cioè privo di vapore acqueo — ad una pressione di 1,3 atmosfere. Così le batterie elettro-chimiche potevano avere il massimo dell'efficienza.

 

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L'aspetto esteriore del satellite era quello di un'unica sfera translucida da cui spuntavano quattro "appendici": due antenne lunghe 239 cm e l'altre due lunghe 290 cm. Uno speciale meccanismo "a scatto" avrebbe dispiegato l'antenne con un angolo di 35° rispetto all'asse principale. Questo dispositivo si sarebbe attivato immediatamente dopo la separazione dal razzo. Il diametro del satellite era di soli 58,42 cm mentre il peso si attestava sui 83,46 kg.

 

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animazione Flash [cliccaci sopra per vederla]

 

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La vista anteriore della copia del satellite esposta al museo dell'RKK Energia (l'ex OKB-1)

 

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La vista posteriore della copia del satellite esposta al museo dell'RKK Energia

 

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(*) clicca sulla parte

più a destra dell'immagine

[sul satellite] per ingrandire

 

13 ugello

14 direzione di trasferimento

15 satellite

16 ogiva

17 dispositivo pirotecnico

18 interfaccia pirotecnica

19 valvola

20 sistema EPK

21 interfaccia dell'induttore

22 ricevitore radio

1 interruttore del controllo termico

2 trasmettitore radio (3,5 kg)

3 commutatori di temperatura e pressione

4 ingresso saldato cavo

5 antenna (4,2 kg) 

6 batterie elettro-chimiche

7 ingresso dell'interfaccia

8 ingresso del sensore

9 ventilatore (0,2 kg) 

10 diffusore (1,2 kg)

11 tele-commutatore (1,6 kg)

12 "guscio" in lega traslucida (1,6 kg)

 

 

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I circuiti dei radiotrasmettitori (al centro) ed i sensori del sistema di controllo termico (in alto e basso)

 

Nell'unico alloggiamento interno c'erano due radio trasmettitori dalla potenza in uscita di 1 watt. Il primo operava alla frequenza di 20,005 MHz [megacicli nel 1957]. Il secondo inviava un identico segnale sui 40,002 MHz quando l'altro trasmettitore era in "pausa". La telemetria veniva implementata con una modulazione in frequenza della "portante". Ai tempi d'oggi potrebbe sembrare una rudimentale, ma efficacie forma di PMW. Il trasmettitore era accordato per generare segnali con una lunghezza variabile fra 0,2 e 0,6 secondi.

 

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1 emisfero superiore; 2 radiotrasmettitore; 3 interfaccia dell'antenna.

 

Un sistema di commutazione faceva in modo che i trasmettitori lavorassero alternativamente e codificassero sia la temperatura che la pressione interna. Infatti c'erano più di 50 °C o meno di zero oppure se la pressione interna era inferiore a 0,35 kg/cm² (0,34 atmosfere) i commutatori termici e barometrici avrebbero fatto variare la durata dei segnali trasmessi. In particolare il primo trasmettitore avrebbe "spostato" di 0,2 secondi il segnale sui 20,005 MHz e il secondo trasmettitore di 0,4 secondi il suo segnale sui 40,002 MHz. Praticamente la pressione interna veniva codificata dalla durata dell'impulso, invece la temperatura era rappresentata come "distanza" fra gli impulsi. Un registratore a nastro magnetico a terra registrava le sottoportanti del segnale PMW per una successiva riproduzione ed analisi.

 

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Le batterie elettrochimiche di bordo

 

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Particolare della struttura dove sono alloggiate le tre batterie.

L'energia ai trasmettitori era fornita da due batterie allo zinco e sali d'argento argento non ricaricabili. Una terza batteria alimentava il ventilatore e il sistema di commutazione; queste tre pile pesavano ben 51 kg (il 61% dell'intero peso del satellite). La loro autonomia energetica doveva essere di almeno due settimane e sarebbe decorsa dal decollo. Infatti una chiave metallica avrebbe attivato meccanicamente le batterie ed i trasmettitori con il distacco del razzo dalla rampa. Un sistema di regolazione termica DTK-34 ed un sistema di ventilazione mantenevano la temperatura interna sui 20-30 °C. Se il termometro registrava oltre 30 °C allora s'attivava una specifica ventola, che si spegneva sui 20-23 °C.

 

(16) Schema tecnico del 1957 con aggiornamenti del 1959

 

Il commutatore termico per sicurezza era in doppia copia. La stabilizzazione spaziale avveniva con la sola rotazione sul proprio asse alla velocità di 7 giri al minuto [un rotazione ogni 8,7’’]. Finché il satellite fosse stato attaccato all'ultimo stadio del razzo, era protetto da un dispositivo conico (altezza: 80 cm; apertura: 48°). Al momento della separazione delle cariche pirotecniche avrebbe fatto saltare la struttura protettiva.

 

STRUMENTAZIONE SCIENTIFICA

 

Il trasmettitore radio sui 20 MHz, in combinazione con l'altro, sarebbe stato usato per studiare la propagazione dell'onde radio e la densità degli elettroni nella ionosfera. Per rilevare impatti con micrometeoriti non erano previsti specifici sensori. Se fossero avvenuti, eventualità considerata poco probabile, allora ci sarebbe stato un calo improvviso nel compartimento interno.

 

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Modello di Sputnik-1 esposto al National Air and Space Museum di Washington D.C.

 

| Lancio del primo satellite artificiale |

 

Il 20 Settembre Korolev partecipò a Mosca ad un'assemblea della Commissione statale per decidere il giorno e le modalità del lancio. L'annuncio pubblico doveva essere diramato solo quando fosse stata completata la prima orbita terrestre. Le frequenze per ascoltare il segnale del satellite erano già state pubblicate sulla rivista “Radio” anche se i particolari sul programma spaziale furono omessi. Il 29 Korolev si trasferì al cosmodromo di Baikonur in una piccola casa vicino alla rampa 2. Il 30 Settembre il satellite artificiale fu piazzato nel cono di protezione alla testa del razzo R-7 modificato. La mattina del 2 Ottobre fu necessario sostituire una batteria elettro-chimica del satellite perché difettosa. Korolev non si fidava dei resoconti rassicuranti del KGB, aveva paura che gli Usa lanciassero un loro satellite da un giorno all'altro. Così chiese di anticipare il lancio di due giorni rispetto alla data prefissata (il 6). Alle 11 locali del 2 Ottobre Korolev firmò l'ordine di lancio e poi lo spedì a Mosca per l'approvazione.

La procedura avanzò senza altri intoppi: nella prima mattina del 3 il razzo venne posizionato sulla rampa, il riempimento dei serbatoi iniziò alle 05:45 locali del 4. La notte stessa era tutto pronto: davanti alla piattaforma numero 1 illuminata si trovavano il primo direttore del cosmodromo, Yevgeni I. Ostashev, tecnici, scienziati, autorità politiche e militari ecc. A quindici minuti dal decollo (T-15’) tutto il personale lasciò la rampa, poco dopo Korolev e altri ufficiali discesero nel bunker sotto la rampa da dove poterono monitorare il lancio.

 

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04.10.1957, 19:29lancio Prostějšij Sputnik-1 |filmato originale|

Alle 19:28:34 GMT del 4 Ottobre, le 00:29 locali del 5, Vasilyev B. Nosov urlò comando di lancio e il tenente artigliere Borsi Chekunov schiacciò il fatidico bottone. Il un vettore 8A91 si alzò in cielo con una spinta di 272.830 chilogrammi forza; la sua velocità raggiunse i 28.500 km/h (7,91 km/s). Korolev e gli altri furono portati in macchina ad un edificio del sito 2 dove c'era un radio ricevitore R-250 capace di udire il segnale trasmesso del satellite. Intanto gli operatori del sistema Tral ebbero conferma dello spegnimento del motore principale del razzo. Dopo gli opportuni calcoli si poté affermare che il satellite sarebbe andato in orbita.

 

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Traiettoria dal lancio all'inserimento in orbita.

 

Alle 19:33:48.5, quando lo Sputnik si distaccò dal secondo stadio, nel piccolo alloggiamento dell'IP-1 il giovane vice ingegnere V. G. Borisov udì per primo il caratteristico Beep-beep-beep. Il personale esausto per la tensione finalmente poté festeggiare. Dopo appena due minuti il piccolo oggetto artificiale passò sotto l'orizzonte e il segnale si perse. Alle 22:22, dopo il completato della prima orbita, l'annunciatore delle grandi occasioni Yuriy B. Levitan da Radio Mosca diede la notizia dello storico lancio. Alle 23 il presidente Chruščëv, che era a Kiev per discutere su una questione economica con il partito comunista locale, interruppe i negoziati per ricevere <<un'importante telefonata>>. Poi riprese il suo lavoro come se niente fosse. Intanto la piccola sfera, grazie alla sua superficie molto riflettente, si poteva appena vedere nel cielo anche a occhio nudo.

Dall'analisi dei dati telemetrici emerse che il razzo aveva deviato dalla traiettoria nominale di appena 0,3°. Comunque il motore principale del ‘Blocco-G′ non aveva sviluppato subito la spinta prevista. Come conseguenza a T+6,5’’ [19:28:40.5] il vettore iniziò a imbardare; a T+8’’ la deviazione dalla traiettoria prevista era di circa un grado Per correggere l'angolo d'imbardata che aumentava, i motori sterzanti 2 e 4 fecero ruotare di 8° lo stadio centrale. Anche altri motori applicarono una rotazione di 17-18°. Il sistema di controllo automatico permetteva un solo secondo di scarto; altrimenti avrebbe terminato il volo... Fortunatamente il motore riprese le sue prestazioni e il razzo rientrò nella traiettoria nominale 18-20 secondi dopo il decollo. Però nel frattempo a T+16’’ [19:29:50] il sistema SOB, che doveva regolare il consumo di propellente, si guastò; di conseguenza ci fu un eccessivo consumo di cherosene.

La separazione fra il primo e secondo stadio avvenne a T+116,38’’ [19:30:33.38]; il razzo rimase nei limiti previsti. Comunque la telemetria mostrò delle oscillazioni ai motori sterzanti che si fermarono a T+280’’. Dato che il sistema SOB era in avaria, il sistema di alimentazione bloccò l'afflusso del propellente un secondo prima del previsto. Nominalmente a T+296,4’’ sarebbe arrivato un comando da terra per spegnere i motori; così sul razzo rimasero 375 kg di ossigeno liquido inutilizzati. In quel momento, 19:33:27.4, ultimo stadio e satellite viaggiavano a 7.780 m/s [28.009 km/h] ad una quota di 228,6 km con un angolo di 0,21° rispetto all'orizzonte. I due oggetti s'inserirono in un'orbita terrestre con questi parametri: 228,52 km (perigeo); 947,9 km (apogeo); 65,1° d'inclinazione rispetto all'Equatore; 96 minuti e 10,2’’ di periodo. Senza lo spegnimento prematuro del primo stadio l'orbita sarebbe stata superiore di 80-90 km.

Cinque minuti e ventiquattro secondi dopo il lancio [T+314,5] — esattamente alle 19:33:48.5 — Sputnik-1 si separò dallo stadio finale e diventò il primo satellite artificiale della Terra. A T+325,44’’ venne dispiegato il riflettore angolare che avrebbe permesso di calcolare i parametri orbitali del razzo. La velocità del satellite al perigeo era circa 29.940 km/h, mentre all'apogeo transitava a 26.066 km/h.

(*)

1 miglio terrestre = 1609,35 metri

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Alcune orbite compiute dal satellite sovietico il 07.10.1957 (EDT = GMT-5 ore)

La mattina del 5 la TASS rilasciò un comunicato che farà rapidamente il giro del mondo. Naturalmente il giornale sovietico per eccellenza, la Pravda uscì con un un'edizione a titoli cubitali. La parola che identificò il satellite, <<спутник>> (sputnik, alla lettera ‘‘compagno di viaggio’’) era l'abbreviazione della denominazione ufficiale: iskustwennij sputnik semli cioè ‘‘compagno artificiale della Terra’’.

 

  Segmento della durata di 10’’ dei segnali emessi dallo Sputnik-1 (10 kb - formato RealAudio™)

 

Per le prime tre settimane Sputnik-1 trasmise dati sulla pressione e la temperatura negli strati più esterni dell'atmosfera. Il rilevatore di micrometeoriti non rilevò alcun "impatto". Dal 26 Ottobre, quando le batterie interne si esaurirono, il piccolo satellite continuò a ruotare silenzioso intorno alla Terra alla velocità media di 7,58 km/s [27.288 km/h]. Proprio quel giorno l'apogeo si era già ridotto ad 863 km; mentre il periodo orbitale era diminuito a 95,4’. Probabilmente alle 09:36 circa del 1° Dicembre, alcune fonti citano il 2, lo stadio finale dell'8K71PS rientrò nell'atmosfera terrestre. Il 9 l'apogeo della piccola sfera traslucida era sceso a 600 km. Mentre a Natale il perigeo si ridusse ad appena 458 km, mentre il periodo orbitale era circa 91’.

In un'intervista del 12 Dicembre, Chruščëv affermò: « … i nomi e le fotografie di queste illustri persone [Korolev e gli altri] saranno rese pubbliche … >>. Però aggiunse subito che: << … al momento per garantire la sicurezza del paese e delle vite di questi ingegneri, tecnici e altri specialisti; non possiamo rendere noti i loro nomi e diffondere o pubblicare le loro foto … >>.

Per dovere di cronaca, gli Usa programmarono il lancio del loro satellite artificiale (Vanguard-TV3) il 6 Dicembre 1957. Ma il vettore Vanguard, dopo solo due secondi dal decollo, perse potenza e ricadde sulla rampa dall'"altitudine" di 1,21 metri a cui era riuscito ad arrivare. Il razzo esplose e danneggiò gravemente la piattaforma 18A di Cape Canaveral. C'è da notare che il satellite fu gettato accanto alla rampa e trasmise pure qualche segnale. Adesso Vanguard-TV3 è al National Air and Space Museum danneggiato e non più riutilizzato da allora.

Alle 01:53 circa del 4 Gennaio 1958, dopo un totale di 70 milioni di km percorsi intorno alla Terra durante 1367 orbite, Sputnik-1 rientrò nell'atmosfera disintegrandosi.

 

IL PROGETTO “SPUTNIK 40”

 

Logo ufficiale del programma “Sputnik 40”

Per celebrare il 40° anniversario del lancio dello Sputnik fu prevista la messa in orbita di una sua copia. Il "lancio" sarebbe avvenuto dalla stazione orbitante Mir. Il 19 Gennaio 1997 Jean-Paul Marodon e Guy Pignolet presentano il documento ufficiale del progetto discusso a Parigi il 20.12.1996. Il 10 Febbraio Jean-Claude Prat, preside del liceo “Charles De Gaulle” di Muret offrì la partecipazione della sua scuola. Il 18 partì ufficialmente il programma "Sputnik 40 anni", frutto di una cooperazione fra la Federazione d'astronautica della Russia e l'Aero-Club della Francia. Il 6 Marzo l'iniziativa “40 sponsor per 40 anni di Sputnik” fu accettata dalla Russia. L'organizzazione sarebbe stata curata dalla parte francese mentre la promozione dalla parte russa. Comunque entrambe le parti avrebbero cooperato insieme per definire il “Fondo internazionale Adolescenza per lo Spazio”. Il 20 Marzo dodici radioamatori s'incontrano a Saint-Denis per discutere sulla costruzione del modulo radio. Il 27 l'iniziativa fu presentata alla stampa con un documento di otto pagine.

 

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Venne così previsto di realizzare una copia in scala 1:3 (19,7 cm di diametro; 2,8 kg di peso) con un trasmettitore radio da 100-200 mW per emettere il caratteristico Beep-beep. Come frequenza di trasmissione (145,82 MHz) fu usata quella liberata dal satellite Oscar 13. Le dodici batterie al litio (tre "pacchi" da quattro di 3,5 V ciascuna) avrebbero garantito una "vita operativa" di almeno un mese, massimo due. Come nello Sputnik, per conoscere la temperatura interna fu usata una codifica in FM: -50 °C corrispondevano a 372 Hz, 0 °C a 1110 Hz, mentre +50 °C a 1213 Hz. Gli studenti del Polytechnic Laboratory di Naltchik avrebbero costruito il "corpo" del satellite, mentre gli studenti e i radioamatori francesi si sarebbero occupati del trasmettitore e dell'elettronica. In Maggio vennero costruiti i componenti, in Giugno ci fu una fase di test e pianificazione, mentre in Luglio la parte "francese" (l'apparato radio e l'elettronica) fu portata a Naltchik per essere assemblata con la parte "russa".

 

  Segmento di 12’’ del segnale emesso dallo Sputnik-40 (131 kb, formato WAV)

 

Dopo non pochi sforzi, Sputnik-40 / RS-17 fu trasportato sulla Mir a bordo di una navicella Sojuz-U (decollata da Baikonur alle 15:08:57 del 5 Ottobre). Alle 01:30 del 3 Novembre Pavel Vinogradov uscì dalla Mir con Radio Sport 17. Alle 01:50 il satellite venne "lanciato" nello spazio sospinto dalla mano del cosmonauta; la scena fu filmata da un altro occupante della Mir. L'orbita in cui s'inserì l'oggetto era: quasi circolare (383 x 391 km), inclinata di 51,6° e durava 92’. Da quella altezza la sua magnitudine in cielo era circa 9. Per 55 giorni il minuscolo satellite emise il caratteristico beep-beep. Due radioamatori registrarono l'ultima trasmissione alle 21:00 del 29 Dicembre; la temperatura interna era arrivata sui 40 °C.

Per la cronaca, RS-17 rientrò nell'atmosfera alle 11:17 circa del 21 Maggio 1998. Invece la stazione orbitante Mir chiuse la sua missione disintegrandosi in una zona sperduta (44,25° sud e 150,4° ovest) del bacino meridionale del Pacifico alle 05:59:24 del 25 Marzo 2001.

 

RINGRAZIAMENTO :

Vorrei ringraziare l'amico Paolo Ulivi per aver gentilmente trascritto dal cirillico e tradotto in italiano le scritte dello stemma commemorativo (1). Inoltre ringrazio ancora Paolo Ulivi per avermi segnalato un'importante documento della Nasa. Anche se ormai sono monotono, vorrei ancora ringraziare Paolo Ulivi, che ha trovato un archivio Nasa ricchissimo di documenti pdf davvero interessanti. Fra questi c'è il “Challenge to Apollo: the Soviet Union and the space race, 1945-1974” di Asif A. Siddiqi [LINK] che mi ha permesso di comprendere molto meglio la corsa dell'Unione Sovietica nello spazio. Senza questo documento, indicato da Paolo, non avrei potuto aggiornare questa ed altre schede d'astronautica.

 

 

FONTI, RIFERIMENTI, LINK DEL MATERIALE UTILIZZATO PER QUESTA SCHEDA

 

 

x FOTO, SCHEMI, DISEGNI :

 

- foto (1), LINK;

- foto (2): LINK;

- immagine (3): LINK;

- disegno (*): vedi nota;

- schema (4): LINK;

- foto (5): LINK;

- foto (6): LINK;

- foto (7): LINK;

- animazione (8): LINK;

- foto (9): LINK;

- foto (10): LINK;

- schema (11): LINK;

- foto (12): LINK;

- foto (13): LINK;

- foto (14): LINK;

- foto (15): LINK;

- schema (16): LINK;

- foto (17): LINK;

- foto (18): LINK;

- schema (*): vedi nota;

- schema (20): LINK;

- schema (19): LINK;

- foto (20): LINK;

- foto (21): LINK.

 

Nota: non è stato possibile trovare al momento il riferimento/la fonte/l'url per questo elemento grafico. Conseguentemente le linee di condotta nell'uso di questo oggetto, saranno quelle che ci sono nella pagina 'astronautica'.

 

x il TESTO :

 

• National Space Science Data Center, VAGT3 (Vanguard-TV3);

• National Space Science Data Center, 1957-001B (Sputnik-1);

• Space.40, 1957-001B [nota: il testo è in ceco];

• Space.40, 1986-017A (Mir);

• Space.40, 1997-058C (Sputnik-40);

• Zarya (“Sputnik - The Soviet Union's Traveller in Space”), LINK;

• Zarya (“Sputnik-1”), LINK;

• Paolo Ulivi (“L'ESPLORAZIONE DELLA LUNa” — 28.12.2002), pagine 3 e 4;

• Plesetsk.org, (“The space chronology - 1957”), LINK;

• “My memories of the 50s and 60s”, LINK;

• Tecnocosmos.com, LINK;

• Perso.wanodoo.fr, (“SPOUTNIK a 40 ans”), LINK [nota: il testo è in francese];

• Ik1sld.org (“SPUTNIK 40 YEARS”), LINK;

• Ik1sld.org (“SPUTNIK 41 YEARS”), LINK;

• Astronautix.com, (“Enciclopedia astronautica”, “Soviet space tracking systems”) - LINK;

• RussianSpaceWeb.com, (“Sputnik”), LINK;

• Sven's space place (“Soviet/Russian OKIK ground station sites”) - LINK;

• Sven's space place (“Space Frequency Listing, 8-50 MHz, Downlink”) - LINK;

• Homepage of Don Mitchell (“Sputnik: 50 Years Ago”, “Sputnik-1”) - LINK;

• Homepage of Don Mitchell (“Sputnik: 50 Years Ago”, “Cosmic Rocket”) - LINK;

• Homepage of Don Mitchell (“The soviet exploration of Venus", "Remote scientific sensor”) - LINK;

• Homepage of Don Mitchell (“The soviet exploration of Venus", "Soviet telemetry systemv) - LINK;

• The New York Times (“On this day”), LINK;

• Spaceframe.org (“Fellow trawer from 40 years ago”), LINK;

• Nasa History, Asif A. Siddiqi (“Korolev, Sputnik, and The International Geophysical Year”), LINK;

• Nuovo ORIONE (“Le grandi pagine dell'astronomia spaziale”) - n. 65, Ottobre 1997, pagina 54;

• Nasa Archives, Asif A. Siddiqi (“Challenge to Apollo: the Soviet Union and the space race, 1945-1974”), pagg. 137-187; 552 - LINK [file pdf, 64 MB, 1034 pagine].

 

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