«Спу́тник-1» — первый в мире искусственный спутник Земли, советский космический аппарат, запущенный на орбиту 4 октября 1957 года (во время Международного геофизического года).
Кодовое обозначение спутника — «ПС-1» («Простейший Спутник-1»). Запуск был осуществлён с 5-го научно-исследовательского полигона Министерства обороны СССР «Тюра-Там» (получившего впоследствии открытое наименование космодром «Байконур») на ракете-носителе «Спутник», созданной на базе межконтинентальной баллистической ракеты «Р-7».
Над созданием искусственного спутника Земли, во главе с основоположником практической космонавтики С. П. Королёвым, работали учёные М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов, М. С. Рязанский, О. Г. Ивановский, Н. С. Лидоренко, Г. Ю. Максимов, В. И. Лаппо, К. И. Грингауз, Б. С. Чекунов, А. В. Бухтияров, Н. А. Бересков и многие другие.
Запуск стал началом новой эры политических, военных, технологических и научных разработокSwenson, Loyd S.; Grimwood, James M.; Alexander, Charles C. (1966). This New Ocean: A History of Project Mercury. Washington, DC: National Aeronautics and Space Administration. OCLC 569889 — p. 71. Дата запуска «Спутника-1» является началом космической эры человечества, а в России ежегодно отмечается как памятный день Космических войск. В честь первого искусственного спутника Земли названа равнина на поверхности Плутона (название официально утверждено Международным астрономическим союзом 8 августа 2017 года).
Устройство
Корпус спутника ПС-1, изготовленный в городе Ступино, состоял из двух силовых полусферических оболочек диаметром 58 см из алюминиево-магниевого сплава АМг-6 толщиной 2 мм со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 шпильками М8×2,5. Перед запуском спутник был заполнен сухим газообразным азотом под давлением 1,3 атмосферы. Герметичность стыка была обеспечена прокладкой в виде кольца из вакуумной резины с прямоугольным сечением. Верхняя полуоболочка имела меньший радиус и прикрывалась полусферическим внешним экраном толщиной 1 мм для обеспечения теплоизоляции. Поверхности оболочек полировались и обрабатывались для придания им специальных оптических свойствВнешний экран передней полуоболочки: = 0,2—0,25; снаружи = 0,05—0,1; изнутри = 0,8—0,9; задняя полуоболочка: = 0,23—0,27; = 0,35—0,45, где — коэффициент поглощения солнечной радиации, — коэффициент собственного излучения. (блик от аппарата должен был быть хорошо заметен через средства любительской астрономии). Внутри герметичного корпуса были размещены: блок электрохимических источников (серебряно-цинковые аккумуляторы); радиопередающее устройство ПС-1; вентилятор, включающийся от термореле при температуре выше и выключающийся при понижении температуры до ; термореле и воздуховод системы терморегулирования; коммутирующее устройство бортовой электроавтоматики; датчики температуры и давления; бортовая кабельная сеть. Масса — . Масса источников питания составляла около 50 кг.
На верхней полуоболочке располагались крест-накрест две уголковые вибраторные антенны, обращённые назад; каждая состояла из двух плеч-штырей длиной по 2,4 м (УКВ-антенна) и по 2,9 м (КВ-антенна), угол между плечами в паре — 70°; плечи разводились на требуемый угол пружинным механизмом после отделения от ракеты-носителя. Такая антенна обеспечивала близкое к равномерному излучение во всех направлениях, что требовалось для устойчивого радиоприёма в связи с тем, что спутник был неориентирован. На передней полуоболочке находились четыре гнезда для крепления антенн со штуцерами гермовводов и фланец заправочного клапана. На задней полуоболочке располагался блокировочный пяточный контакт, который включал автономное бортовое электропитание после отделения спутника от ракеты-носителя, а также фланец испытательного системного разъёма. Конструкция антенн была предложена доктором технических наук Г. Т. Марковым (МЭИ); работы по антеннам проводились сотрудниками лаборатории ОКБ-1 под руководством М. В. Краюшкина.
Радиопередающее устройство «Спутника-1» (радиостанция Д-200) излучало радиоволны на двух частотах: 20,005 и , поочерёдно (посылка сигнала одним передатчиком соответствовала паузе другого, переключение с периодичностью несколько десятых долей секунды осуществлялось электромеханическим реле). Для питания передатчиков, реле и вентилятора использовался набор серебряно-цинковых аккумуляторов (накальная батарея — 5 элементов СЦД-70, , ; анодная батарея — 86 элементов СЦД-18, , ; разработчик батарей — ВНИИ источников тока, директор Н. С. Лидоренко). Непрерывная работа передатчиков продолжалась в течение после запуска. Эти батареи составляли около 60 % массы спутника, окружая расположенный вдоль оси передатчик конструкцией в виде восьмигранной «гайки». Более 10 кг в массе спутника приходилось на благородный металл — серебро, содержащееся в аккумуляторах. Необходимость в тяжёлых источниках питания была вызвана, во-первых, применением в передатчике электронных ламп, а не транзисторов (которые в то время не могли обеспечить стабильную работу при разных температурах и были маломощными); во-вторых, относительно большой выходной мощностью передатчиков, рассчитанных на радиолюбительский приём (для приёма сигнала профессиональными радиостанциями достаточной была бы в 100 раз меньшая мощность передатчиков, около ). Энергопотребление каждого из двух передатчиков составляло около , выходная мощность — . Радиостанция была разработана в НИИ-885В настоящее время эта организация называется «Российские космические системы». Госкомитета по радиоэлектронике по заказу ОКБ-1 МОП. Разработка была проведена лабораторией № 12 НИИ-885 в январе-марте 1957 года, ведущим разработчиком радиостанции стал начальник лаборатории № 12 В. И. Лаппо. Выбор основных параметров радиостанции на основе прогнозируемого распространения радиоволн в ионосфере выполнен В. И. Лаппо и начальником лаборатории № 144 (Лаборатория распространения радиоволн) НИИ-885 К. И. Грингаузом. Прогноз был сделан на основе экспериментов, проводимых с помощью полётов на самолёте.
История создания Полёту первого спутника предшествовала длительная работа многих учёных и конструкторов. Теорию реактивного движения одним из первых разработал в своих статьяхСм. статьи Константина Эдуардовича Циолковского: «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 год), «Реактивный прибор как средство полёта в пустоте и атмосфере» (1910 год) и др. Константин Эдуардович Циолковский. Им было предсказано появление ракет на жидком топливе, искусственных спутников Земли и орбитальных станций. Циолковский был активным популяризатором своих идей и оставил после себя много последователей. Проектированием спутника занимались Михаил Клавдиевич Тихонравов и его группа. Значительную роль в организации работ по созданию спутника и его запуску сыграл Сергей Павлович Королёв.
Разработка ракеты-носителя Р-7
1921—1947 1 марта 1921 года была создана первая в СССР организация, которая стала заниматься проведением научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области ракетной техники. В начале организация называлась «Лабораторией для разработки изобретений Н. И. Тихомирова», а с 1928 года — газодинамической лабораторией (ГДЛ). Первыми работами лаборатории стали твердотопливные ракеты-снаряды и ускорители для самолётов, а с 1929 года в ГДЛ, под руководством Валентина Петровича Глушко, началась разработка и стендовые испытания первых отечественных жидкостных ракетных двигателей.
Осенью 1931 года при Осоавиахиме была организована научно-экспериментальная группа ГИРД (Группа изучения реактивного движения): 15 сентября 1931 года — в Москве, 13 ноября 1931 года — в Ленинграде, а впоследствии в Баку, Тифлисе, Архангельске и др.
Начальником московской группы (МосГИРД) был назначен Сергей Павлович Королёв. В составе МосГИРД работали 4 бригады, возглавляемые Фридрихом Артуровичем Цандером, Михаилом Клавдиевичем Тихонравовым, Юрием Александровичем Победоносцевым и Сергеем Павловичем Королёвым. Работы группы заинтересовали военных, и в 1932 году ГИРД получил дополнительное финансирование, помещение, производственную и экспериментальную базу. 17 августа 1933 года в 19 часов по московскому времени на инженерном полигоне у пос. Нахабино Красногорского района Московской области была успешно запущена первая в СССР ракета с ЖРД ГИРД-09, созданная по проекту Михаила Клавдиевича Тихонравова.
ЛенГИРД была организована Яковом Исидоровичем Перельманом, Николаем Алексеевичем Рыниным, Владимиром Васильевичем Разумовым и др. В 1932 году в состав группы входило 400 человек. Работа по созданию экспериментальных ракет оригинальных конструкций, разработки курсов теоретических лекций по ракетной технике и проведению экспериментов по изучению воздействия перегрузок на животных велась в сотрудничестве со специалистами ГДЛ.
21 сентября 1933 года МосГИРД, ЛенГИРД и ГДЛ были объединены в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ РККА). За несколько лет в РНИИ были созданы и испытаны ряд экспериментальных баллистических и крылатых ракет различного назначения, а также ТТРД, ЖРД и системы управления к ним. В 1937 году в результате репрессий были арестованы директор Реактивного научно-исследовательского института И. Т. Клеймёнов, его заместитель Г. Э. Лангемак, сотрудники института С. П. Королёв, В. П. Глушко и др. И. Т. Клеймёнов и Г. Э. Лангемак были расстреляны, С. П. Королёв был осуждён на 10 лет (по новому приговору после дополнительного разбирательства на 8 лет) в исправительно-трудовом лагере с поражением прав на пять лет и конфискацией имущества. Институт был преобразован в НИИ-3 (с 1944 г. НИИ-1), сотрудники которого сосредоточились на разработке реактивных снарядов и совместно с ОКБ-293, возглавляемого В. Ф. Болховитиновым, создавал ракетный перехватчик БИ-1.
Репрессии и Вторая мировая война замедлили работы в СССР, важные для исследования космоса. Тем не менее в результате развития ракетной техники были подготовлены советские специалисты, которые в конце 1940-х годов смогли возглавить космическую программу СССР — С. П. Королёв, В. П. Глушко, М. К. Тихонравов, А. М. Исаев, В. П. Мишин, Н. А. Пилюгин, Л. А. Воскресенский, Б. Е. Черток и др.
13 мая 1946 года И. В. Сталин подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности. В августе С. П. Королёв назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действияБ. Е. Черток писал:
Тогда (…) никто из нас не предвидел, что, работая с Королёвым, мы будем участниками запуска в космос первого в мире ИСЗ, а вскоре после этого — и первого человека.. В 1947 году лётные испытания ракет «Фау-2», собранных в Германии, положили начало советским работам по освоению иностранной ракетной техникиБ. Е. Черток писал:
История создания Первого спутника есть история ракеты. Ракетная техника Советского Союза и США имела немецкое начало.. Ракета «Фау-2» имела следующие основные характеристики: Максимальная дальность стрельбы … 270—300 км Начальная масса … до 13 500 кг Масса головной части … 1075 кг Компоненты топлива … жидкий кислород и этиловый спирт Тяга двигателя на старте … 27 т Устойчивый полёт на активном участке обеспечивался автономной системой управления.
В 1948 году на полигоне Капустин Яр проводились уже испытания ракеты Р-1, которая являлась модифицированным аналогом Фау-2, изготовляемым полностью в СССР. В том же году выходят постановления правительства о разработке и испытаниях ракеты Р-2 с дальностью полёта до 600 км и о проектировании ракеты с дальностью до 3000 км и массой головной части в 3 тонны. В 1949 году ракеты Р-1 начали использоваться для проведения серии экспериментов по высотным пускам для исследования космического пространства. Ракеты Р-2 прошли испытания уже в 1950 году, а в 1951 году были приняты на вооружение.