Vanguard 3 - Vanguard 3
Nomes | Veículo de lançamento espacial Vanguard-7 Vanguard-TV4BU |
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Tipo de missão | Ciência da Terra |
Operador | Laboratório de Pesquisa Naval |
Designação de Harvard | 1959 Eta 1 |
COSPAR ID | 1959-007A |
SATCAT nº | 00020 |
Duração da missão | 90 dias (planejado) 84 dias (alcançado) |
Propriedades da espaçonave | |
Nave espacial | Vanguard 3C |
Tipo de nave espacial | Vanguarda |
Fabricante | Laboratório de Pesquisa Naval |
Massa de lançamento | 42,9 kg (95 lb) |
Dimensões | 50,8 cm (20,0 pol.) De diâmetro |
Início da missão | |
Data de lançamento | 18 de setembro de 1959, 05:20:07 GMT |
Foguete | Vanguard SLV-7 |
Local de lançamento | Cabo Canaveral , LC-18A |
Contratante | Glenn L. Martin Company |
Fim da missão | |
Último contato | 11 de dezembro de 1959 |
Data de decadência | 2259 (estimado) ~ 300 anos de vida orbital |
Parâmetros orbitais | |
Sistema de referência | Órbita geocêntrica |
Regime | Órbita média da Terra |
Altitude do perigeu | 512 km (318 mi) |
Altitude de apogeu | 3.750 km (2.330 mi) |
Inclinação | 33,35 ° |
Período | 130,0 minutos |
Instrumentos | |
Detectores de micrometeoritos com magnetômetro precessional de prótons, arrasto de satélite, densidade atmosférica, experimento de raios-X | |
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O Vanguard 3 (designação de Harvard: 1959 Eta 1 ) é um satélite científico que foi lançado na órbita da Terra pelo Vanguard SLV-7 em 18 de setembro de 1959, o terceiro lançamento Vanguard bem-sucedido em onze tentativas . Foguete Vanguard: o Vanguard Satellite Launch Vehicle-7 ( SLV-7 ) era um foguete Vanguard TV-4BU (TV-4BU = Test Vehicle-Four BackUp), atualizado para a produção final do Satellite Launch Vehicle (SLV).
O Projeto Vanguard era um programa gerenciado pelo Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos (NRL), e projetado e construído pela Glenn L. Martin Company (agora Lockheed-Martin ), que pretendia lançar o primeiro satélite artificial em órbita da Terra usando um foguete Vanguard . como o veículo de lançamento do Cabo Canaveral , Flórida . O Vanguard 3 foi uma parte importante da corrida espacial entre os EUA e a União Soviética .
Satélites anteriores
Antes do lançamento bem sucedido de 18 de setembro de 1959 do satélite que ficou conhecido como Vanguard 3, dois outros satélites que levavam o nome de "Vanguard 3" foram lançados, mas ambos os lançamentos terminaram em falhas e os satélites não alcançaram a órbita. Os satélites com falha foram:
- Vanguard 3A , lançado em 13 de abril de 1959 em um foguete Vanguard SLV-5,
- Vanguard 3B , lançado em 22 de junho de 1959 em um foguete Vanguard SLV-6.
O satélite de sucesso que ficou conhecido como Vanguard 3 era conhecido como Vanguard 3C antes do lançamento.
Nave espacial
O satélite Vanguard 3 era uma esfera de 50,8 cm (20,0 pol.) De diâmetro com uma lança cônica de 66 cm (26 pol.) No topo. Os três quartos inferiores da esfera eram de magnésio revestido com monóxido de silício e o quarto superior e a extensão cônica eram feitos de fibra de vidro ( resina fenólica de fibra de vidro ). A massa do satélite era de aproximadamente 23,7 kg (52 lb), a massa total da espaçonave em órbita com o invólucro de terceiro estágio de 19,2 kg (42 lb) acoplado era de 42,9 kg (95 lb).
A energia era fornecida por Yardley Silvercels (baterias químicas AgZn) especialmente construídas com terminais não magnéticos, projetados para durar aproximadamente 3 meses. As baterias foram mantidas em uma lata pressurizada montada nos dois terços inferiores da esfera. A lata também continha um cilindro menor, em seu centro superior, que continha os componentes eletrônicos para o raio-X, memória de pico, medições de temperatura, detector de micrometeorito e codificador de dados, encimado pelo transmissor de farol Minitrack de 30 mW e 108,00 MHz . Outro cilindro, montado no topo do compartimento pressurizado, continha o pacote de instrumentação do magnetômetro e eletrônica, e o receptor de comando e 80 mW, transmissor de 108,03 MHz e eletrônica para telemetria de burst para o magnetômetro. Um gravador foi usado para armazenar dados para reprodução durante as passagens da estação terrestre. Quatro antenas com mola estendidas do equador da esfera em intervalos de 90 °. Uma pequena célula solar e uma célula de sulfeto de cádmio também foram montadas na parede da esfera perto do equador. A cabeça do sensor do magnetômetro foi montada na extremidade da lança cônica. A esfera era estabilizada por spin e tinha controle térmico passivo . Não tinha motores para empuxo ou controle de atitude .
Lançar
O Vanguard 3 foi lançado às 05:20:07 GMT (12:20:07 AM EST ) em 18 de setembro de 1959 da Faixa de Teste Leste da Cordilheira do Míssil Atlântico no Cabo Canaveral em uma órbita geocêntrica . O Vanguard 3 foi injetado às 05:29:49 GMT em uma órbita terrestre de inclinação de 33,35 ° com uma altitude de perigeu de 512 km (318 mi), apogeu de 3.750 km (2.330 mi) e um período orbital de 130,0 minutos. O terceiro estágio foi propositalmente deixado preso ao satélite a fim de produzir um longo período de queda para evitar correções no magnetômetro que seriam necessárias com um satélite em rotação rápida. Perigee permaneceu no lado noturno durante toda a missão. Todos os experimentos funcionaram normalmente. As baterias duraram 84 dias, até 11 de dezembro de 1959, quando todas as comunicações com a espaçonave cessaram. Ele ainda foi rastreado opticamente ( telescópios ) para o experimento de arrasto atmosférico.
Os objetivos do vôo eram medir o campo magnético da Terra , a radiação solar de raios-X e seus efeitos na atmosfera terrestre, no ambiente micrometeoróide próximo à Terra e nos efeitos de arrasto e densidade da atmosfera superior. A instrumentação incluiu um magnetômetro de prótons, câmaras de ionização de raios-X, transmissores de rádio e vários detectores de micrometeoróide. Os dados obtidos forneceram um levantamento abrangente do campo magnético da Terra sobre a área coberta, definiram a borda inferior do cinturão de radiação de Van Allen e forneceram uma contagem dos impactos de micrometeoróides. O Vanguard 3 tem uma vida útil orbital esperada de aproximadamente 300 anos a partir do lançamento.
Objetivos da missão
O satélite foi lançado do Eastern Test Range (ETR) para uma órbita geocêntrica . Os objetivos do vôo eram medir o campo magnético da Terra , a radiação solar de raios-X e seus efeitos na atmosfera terrestre e no ambiente micrometeoróide próximo à Terra . A instrumentação incluiu um magnetômetro de prótons , câmaras de ionização de raios-X e vários detectores de micrometeoróide. A espaçonave era uma esfera de magnésio de 50,8 cm (20,0 pol.) De diâmetro . O magnetômetro foi alojado em um tubo cônico de fibra de vidro / resina fenólica acoplado à esfera. A transmissão de dados foi interrompida em 11 de dezembro de 1959, após 84 dias de operação. Os dados obtidos forneceram um levantamento abrangente do campo magnético da Terra sobre a área coberta, definiram a borda inferior do cinturão de radiação de Van Allen e forneceram uma contagem dos impactos de micrometeoróides.
Resultados da missão
Magnetômetro Precessional de Prótons
Este experimento teve um magnetômetro de precessão de prótons para medir o campo magnético da Terra em altitudes que variam de 514 km (319 mi) a 3.714 km (2.308 mi) e em latitudes entre ± 33,4 °. As medições foram feitas sob comando quando a espaçonave passou por sete estações Minitrack na América do Norte e do Sul e uma na Austrália e na África do Sul . Quando ligada por comando, a bobina de polarização em torno da amostra de próton ( hexano normal ) foi ligada por 2 segundos, seguido por uma leitura de 2 segundos do sinal de precessão. Várias leituras foram feitas durante cada passagem por uma estação. O experimento funcionou bem durante seus 84 dias de vida ativa, e aproximadamente 4300 leituras foram registradas. O experimento é descrito em JC Cain et al., "Measurements of the geomagnetic field by the Vanguard 3 satellite", NASA TN D-1418, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, 1962, A precisão geral das medições de campo foi de aproximadamente 10 nT (gama).
Experiência de Raio-X
O objetivo deste experimento era medir a emissão de raios-X do Sol e seus efeitos na Atmosfera da Terra . Os detectores eram duas câmaras de ionização idênticas, sensíveis a comprimentos de onda de raios-X produzidos em erupções solares (2 a 8 Å , ou 200 a 800 pm). As câmaras de ionização estavam localizadas a 120 ° de distância no plano equatorial do satélite e recebiam um sinal máximo quando um tubo da câmara de íons "olhava" em direção ao sol. A instrumentação foi projetada para medir o fluxo de raios-X de 2 a 8 Å (200 a 800 pm) e registrar o pico de intensidade da explosão solar por meio de um dispositivo de memória de leitura de pico, durante a porção diurna de cada órbita. No entanto, devido à esmagadora radiação de fundo dos cinturões Van Allen , seus sensores estavam saturados e nenhuma informação útil sobre os raios-X solares foi coletada.
Detector de Micrometeorito
Este experimento continha duas zonas de pressão seladas, estendendo-se ao longo das paredes internas do satélite, que foram projetadas para registrar o impacto de micrometeoritos grandes o suficiente para perfurar a casca do satélite. Essas zonas de pressão eram vácuos parciais, cada um com uma pressão diferente, e eram protegidos por paredes de magnésio de 0,66 mm que apresentavam uma área de superfície exposta de 0,162 m 2 , que era 20% da área da casca. Um furo nas paredes de qualquer zona foi detectado por um medidor de pressão diferencial montado entre elas e telemetrado como uma mudança no comprimento de um dos canais de telemetria. A erosão da cápsula do satélite por meio do bombardeio de poeira espacial , micrometeoritos e outras partículas foi registrada por três medidores de erosão por faixa de cromo montados na superfície do satélite e por um detector fotossensível. As resistências elétricas dos medidores mudaram à medida que suas superfícies foram alteradas pela erosão. O detector fotossensível, uma célula de sulfeto de cádmio protegida por uma cobertura opaca de filme PET aluminizado , também mostrou uma mudança de resistência à medida que a cobertura foi erodida ou penetrada. As medições de erosão também foram telemétricas como comprimentos de canal, o que permitiu estimativas das taxas de erosão. Quatro microfones do tipo titanato de bário registraram impactos de micrometeoritos na superfície do satélite. A saída do microfone foi amplificada, moldada e alimentada em uma unidade de contagem magnética, que forneceu continuamente, em três dígitos decimais, a contagem cumulativa de impactos. A unidade contou até 1000 e depois foi zerada. O satélite registrou 6.600 impactos de micrometeoritos durante 66 dias de operação, dos quais 2.800 ocorreram durante um intervalo de 70 horas de 16 a 18 de novembro de 1959, quase certamente devido à passagem anual da Terra por detritos do cometa Tempel-Tuttle , que resultou no meteoro Leônidas chuva que atinge o pico em 17 de novembro de 1959. Nenhuma penetração ou fratura foi registrada nos sensores do experimento de penetração de superfície. Como os sensores de erosão não foram interrompidos, nenhum resultado definitivo pôde ser extraído desse experimento.
Densidade atmosférica de arrasto de satélite
Por causa de sua forma simétrica, o Vanguard 3 foi selecionado pelos pesquisadores para uso na determinação das densidades atmosféricas superiores em função da altitude , latitude , estação e atividade solar . Conforme a espaçonave orbitava continuamente, ela ficaria ligeiramente atrasada em suas posições previstas, acumulando atrasos cada vez maiores devido ao arrasto da atmosfera residual. Ao medir a taxa e o tempo das mudanças orbitais, os parâmetros relevantes da atmosfera poderiam ser calculados de volta, conhecendo as propriedades de arrasto do corpo. Determinou-se que as pressões atmosféricas e, portanto, o arrasto e a decadência orbital eram maiores do que o previsto, à medida que a parte superior da atmosfera terrestre se afinava gradualmente no espaço.
Este experimento foi muito planejado antes do lançamento. As propostas iniciais do Laboratório de Pesquisa Naval para o Projeto Vanguard incluíam corpos cônicos de satélite; isso eliminou a necessidade de mecanismos separados de carenagem e ejeção e seus modos de falha e peso associados. O rastreamento de rádio coletaria dados e estabeleceria uma posição. No início do programa, o rastreamento óptico (com uma rede de câmeras Baker-Nunn e observadores humanos ) foi adicionado. Um painel de cientistas propôs mudar o design para esferas, com pelo menos 50,8 cm (20,0 pol.) De diâmetro e, esperançosamente, 76,2 cm (30,0 pol.). Uma esfera teria uma reflexão óptica constante e coeficiente de arrasto constante , com base apenas no tamanho, enquanto um cone variaria com a orientação. James Van Allen propôs um cilindro , que eventualmente voou ( Explorador 1 ). O Projeto Vanguard finalmente aceitou satélites de 16 cm (6,3 pol.) E 50,8 cm.
Pós missão
Após o término da missão científica, o Vanguard 3 e duas peças do estágio superior do foguete usado para lançar o satélite tornaram-se objetos abandonados . Em fevereiro de 2021, o Vanguard 3 permanece em órbita. As peças do estágio superior reentraram na atmosfera em 3 de abril de 2014 e 4 de fevereiro de 2015. Como os três satélites Vanguard ainda estão orbitando, com suas propriedades de arrasto essencialmente inalteradas, eles formam um conjunto de dados atmosféricos de base com sessenta anos e aumentando. O Vanguard 3 tem uma vida útil esperada de 300 anos.