Il programma Explorer è stato il primo programma spaziale statunitense. Il primo satellite americano, l'Explorer 1, fu lanciato il 31 gennaio 1958 e fu il terzo satellite artificiale lanciato dall'uomo, dopo lo Sputnik 1 e Sputnik 2 dell'Unione Sovietica.

Il programma Explorer ha lanciato un totale di 103 satelliti, di cui 99 sono stati un successo.

I satelliti del programma Explorer hanno condotto una vasta gamma di ricerche scientifiche, tra cui studi del campo magnetico terrestre, delle radiazioni solari e cosmiche, dell’atmosfera terrestre e dei pianeti del sistema solare. Hanno permesso di scoprire la cintura di Van Allen, un'area di radiazioni attorno alla Terra, e hanno studiato le tempeste solari.

Alcuni dei satelliti più importanti del programma Explorer includono:

Explorer 1: Il primo satellite artificiale degli Stati Uniti e fu il primo satellite rilevare la cintura di Van Allen

Explorer 4: Il primo satellite a rilevare i raggi cosmici

Explorer 5: Il primo satellite a studiare l'atmosfera terrestre

Explorer 6: Il primo satellite a studiare la magnetosfera terrestre

Explorer 7: Il primo satellite a studiare le tempeste solari

Explorer 8: Il primo satellite a studiare la superficie lunare

Explorer 9: Il primo satellite a studiare la superficie di Venere

Explorer 10: Il primo satellite a studiare la superficie di Marte

L’Explorer 1

L'Explorer 1 è stato il primo satellite artificiale lanciato dagli Stati Uniti il 31 gennaio 1958. Era un piccolo satellite a forma di proiettile, di soli 203 centimetri di lunghezza e 15,9 centimetri di diametro. Pesava 14 chilogrammi e trasportava strumentazione per lo studio dei raggi cosmici, dei micrometeoriti e per il monitoraggio della temperatura del satellite

Il veicolo di lancio Jupiter-C era costituito da quattro stadi propulsivi.

L’Explorer 1 è stata la prima navicella spaziale a rilevare con successo la radiazione intrappolata durevolmente nella magnetosfera terrestre, soprannominata cintura di radiazioni di Van Allen (dal nome del principale investigatore dell'esperimento sui raggi cosmici su Explorer 1, James A. Van Allen).

Prima del lancio

L'Army Ordnance aveva perso contro la Marina nel 1955 per lanciare il primo satellite degli Stati Uniti, il Vanguard TV-2.

Anche se l’esercito continuò a sviluppare missili balistici non aveva perso la speranza di mandare un proprio vettore nello spazio.

Tre attori principali rimasero in stretto contatto e rimasero pronti ad agire: il geofisico James Van Allen dell'Università dell'Iowa, che avrebbe fornito lo strumento scientifico principale per il carico utile; Il direttore del JPL William H. Pickering, che avrebbe fornito il satellite stesso; e Wernher von Braun dell'ABMA, che avrebbe fornito il sistema di lancio. Subito dopo il lancio dello Sputnik-1 il 4 ottobre 1957 e il primo fallimento della Marina Vanguard a dicembre, al gruppo JPL-ABMA fu permesso di adattare il loro veicolo di prova di rientro Jupiter-C in un satellite strumentato.

L'Explorer 1 fu lanciato da un missile Jupiter-C il 31 gennaio 1958, dall'annesso missilistico di Cape Canaveral dell'Esercito Ballistic Missile Agency (ABMA) in Florida. (Credit: National air and space museum)

Il carico utile del satellite a forma di proiettile trasportava tre rilevatori di micrometeoriti (un microfono, una griglia metallica e una pellicola metallica), sensori di temperatura e uno strumento per analizzare i raggi cosmici sviluppata dagli studenti laureati di Van Allen.

La missione

Una volta in orbita, gli strumenti dell'Explorer 1 hanno trasmesso dati scientifici per 105 giorni. A causa della grande fretta, l'Explorer 1 non disponeva di mezzi per memorizzare le osservazioni a bordo. Pertanto, solo una piccola parte dei dati dell'Explorer 1 poteva essere ricevuta quando il satellite era in vista di una stazione terrestre.

Circa mezz'ora dopo il lancio, Albert Hibbs, il progettista del sistema Explorer del JPL e responsabile dei calcoli dell'orbita, si recò dal maggiore genrale per riferire che erano sicuri al 95% che l’Explorer fosse in orbita. In risposta, il Magg. Gen. dell'ABMA John B. Medaris scattò: “Non dirmi nessuna di queste stronzate di probabilità, Hibbs. La cosa è lassù oppure no?»

La posta in gioco era incredibilmente alta, così come le tensioni. La Marina degli Stati Uniti non era riuscita a lanciare il satellite Vanguard solo due mesi prima, all'inizio di dicembre, e l'Unione Sovietica aveva ormai lanciato due Sputnik (il secondo con un cane, Laika). Tutti sapevano bene che a Washington DC, persone molto importanti del Pentagono e della National Academy stavano aspettando notizie, così come molti giornalisti.

La missione Explorer 1 riuscì pienamente nel primo mese di attività, anche se registrò meno polvere meteorica del previsto e quantità variabili di radiazioni cosmiche, e talvolta era sorprendentemente silenzioso quando il satellite si trovava a oltre 965 Km.

Solo dopo il successo del lancio di Explorer 3 e il suo inserimento in un'orbita altamente ellittica, e dopo diverse settimane di raccolta dati, il team di Van Allen riuscì a capire perché il contatore Geiger era silenzioso solo a determinate altitudini superiori a 965 Km: c’erano cinture di radiazione particellare ad alta energia che avvolgevano la Terra, quelle che oggi chiamiamo cinture di radiazione di Van Allen. All’epoca, un giornalista definì le cinture una “fascia calda di pericolo” e scrisse che “la morte [era] in agguato in una cintura di radiazioni inaspettatamente pesanti a circa 110 km sopra la terra”. Ora sappiamo che le cinture deviano le radiazioni dannose ad alta energia provenienti dal Sole.

I tre uomini responsabili del successo di Explorer 1, lanciato il 31 gennaio 1958. A sinistra c'è il dottor William H. Pickering, ex direttore del JPL, che costruì e gestì il satellite. Il dottor James A. van Allen, del centro, dell'Università statale dell'Iowa, ha progettato e costruito lo strumento su Explorer che ha scoperto le fasce di radiazioni che circondano la Terra. A destra c'è il dottor Wernher von Braun, leader della squadra dell'esercito Redstone Arsenal che costruì il primo stadio del razzo Redstone che lanciò Explorer 1.

L’attesa dei giornalisti

Il manager Robert Simpson e il suo team presso la stazione Napa di Press Wireless aspettarono i suoni del primo satellite terrestre inviato dagli Stati Uniti. Il segnale radio dal meccanismo di orbita terrestre fu captato alle 9 :41.

Il satellite fece il giro della Terra in 113-114 minuti,

Simpson spiegò che l'orbita del satellite attorno alla terra ha la forma di un lungo ovale. Nei punti più vicini il satellite si trova nello spazio a 480 km mentre nel punto più lontano è a 2735 km dalla terra.

Il primo satellite americano è balenato oggi attraverso la polvere meteoritica e la radiazione cosmica in alto sopra la terra, eseguendo perfettamente la missione statunitense come un piccolo laboratorio spaziale. Gli scienziati hanno salutato con giubilo la nascita di Explorer, così chiamato dal Dipartimento della Difesa

Un razzo dell'esercito Jupiter-C ha aperto l'era dello spazio al mondo libero lanciando in orbita il satellite da 30,8 libbre la scorsa notte, quasi quattro mesi dopo che la Russia aveva lanciato lo Sputnik I e tre mesi dopo l'avvento dello Sputnik II.

Lo Sputnik I è morto, ma lo Sputnik II, con un cane morto a bordo, è ancora in volo. L' Explorer, lanciato da Cape Canaveral, in Florida, entrò in orbita cinque secondi dopo le 22:55, EST ieri Ha girato attorno alla terra ogni 113-114 minuti da allora ad una velocità di circa 18.000 miglia all'ora

Congratulazioni arrivarono da scienziati di tutto il mondo, compresa la Russia sovietica. Ma il dottor Wernher von Braun, scienziato missilistico dell’esercito che progettò il Jupiter-C, aveva una parola smorzante: potrebbero volerci cinque anni per raggiungere gli sviluppi missilistici e satellitari sovietici.

"La cosa spaventosa, ha detto Von Braun, "è il loro ritmo di progresso”. Ma nei prossimi mesi sorgeranno altre lune americane, e l'esercito sta già progettando piani per un satellite per le comunicazioni in grado di fungere da ripetitore radio. Von Braun ha affermato che il lanciatore per una tale stazione di comunicazione nello spazio potrebbe essere disponibile in meno di un anno. (Napa Valley Register)

Cosa sono i raggi cosmici?

I raggi cosmici nello spazio sono particelle elettricamente cariche costituite principalmente da protoni (circa per il 90%), nuclei di elio (circa 9%) e il rimanente 1% da tutti gli altri nuclei atomici della tavola periodica, elettroni e le rispettive anti-particelle. Le sorgenti dei raggi cosmici possono essere sia galattiche sia extra-galattiche.

Cosa sono le fasce di Van Allen

Le fasce di Van Allen sono due regioni concentriche di radiazione attorno alla Terra, costituite da particelle cariche, principalmente protoni ed elettroni. Queste particelle vengono catturate dal campo magnetico terrestre e intrappolate in orbite toroidali, che si estendono da circa 600 km a oltre 65.000 km di altitudine.

Esistono due fasce di Van Allen, una interna e una esterna. La fascia interna è più densa di quella esterna e si estende a un'altitudine compresa tra 600 e 1.000 km. La fascia esterna è meno densa e si estende a un'altitudine compresa tra 1.000 e 65.000 km.

Le particelle che compongono le fasce di Van Allen provengono da diverse fonti. Una fonte importante è il vento solare, un flusso di particelle cariche che soffia dal Sole. Un'altra fonte è costituita dai raggi cosmici, che sono particelle ad alta energia provenienti da fonti extraterrestri.

Le fasce di Van Allen sono influenzate anche dal campo magnetico terrestre, ad esempio quando il campo magnetico terrestre è più forte, le fasce di Van Allen sono più strette.

Le fasce di Van Allen rappresentano una sfida per i viaggi spaziali. I veicoli spaziali devono essere progettati per proteggere i loro sistemi elettronici e gli astronauti dalla radiazione.

Questo diagramma mostra le cinture di Van Allen, che furono rilevate per la prima volta dagli strumenti a bordo dell'Explorer 1 e dell'Explorer 3. Le cinture di Van Allen furono la prima grande scoperta scientifica dell'era spaziale.

I protagonisti: James Van Allen

James Alfred Van Allen (7 settembre 1914 – 9 agosto 2006) è stato un fisico americano, noto per la sua scoperta delle cinture di Van Allen.

Nato a Mount Pleasant, Iowa, e ha studiato fisica all'Università dell'Iowa. Dopo la laurea, ha lavorato al Laboratorio di fisica applicata del Johns Hopkins University, dove ha iniziato a studiare le radiazioni cosmiche.

Nel 1958, Van Allen è stato responsabile scientifico di due satelliti Explorer, lanciati dall'esercito degli Stati Uniti. I satelliti erano equipaggiati con strumenti da lui progettati per misurare le radiazioni cosmiche.

I dati raccolti dai satelliti Explorer hanno rivelato l'esistenza di due aree di radiazione attorno alla Terra, una interna e una esterna. Queste aree, note come cinture di Van Allen, sono costituite da particelle cariche, come protoni e elettroni, che sono intrappolate nel campo magnetico terrestre.

La scoperta ha dimostrato che la Terra è circondata da un campo magnetico potente, e ha fornito informazioni preziose sulle radiazioni cosmiche.

Van Allen ha continuato a lavorare nel campo dell'esplorazione spaziale per tutta la sua carriera. Ha diretto il programma Explorer per molti anni, e ha anche contribuito al programma Pioneer, che ha lanciato i primi veicoli spaziali a raggiungere il sistema solare esterno.

Van Allen è stato un pioniere dell'esplorazione spaziale. La sua scoperta delle cinture di Van Allen ha contribuito a rendere possibile la nostra comprensione dell'universo.

E’ stato un membro della National Academy of Sciences e ha ricevuto numerosi premi per il suo lavoro, tra cui la National Medal of Science e la Presidential Medal of Freedom.

I protagonisti: JPL William H. Pickering

William Hayward Pickering (24 dicembre 1910 – 15 marzo 2004) è stato un ingegnere aerospaziale neozelandese-americano che ha diretto il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA per 22 anni, dal 1954 al 1976.

Pickering è nato a Wellington, in Nuova Zelanda, e ha studiato fisica all'Università di Canterbury e al California Institute of Technology. Dopo la laurea, ha lavorato al JPL, dove ha iniziato a lavorare sui missili balistici intercontinentali.

Nel 1954, Pickering è stato nominato direttore del JPL. Sotto la sua guida, il JPL ha lanciato alcuni dei più importanti veicoli spaziali della storia, tra cui:

Pioneer 10 e 11, i primi veicoli spaziali a raggiungere Giove e Saturno.

Mariner 4, il primo veicolo spaziale a scattare foto ravvicinate di Marte.

Viking 1 e 2, i primi veicoli spaziali a effettuare un atterraggio morbido su Marte e a trasmettere dati sulla sua superficie.

Voyager 1 e 2, i veicoli spaziali più distanti dalla Terra, che hanno esplorato Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

I protagonisti: Wernher von Braun

Wernher Magnus Maximilian Freiherr von Braun (23 marzo 1912 – 16 giugno 1977) è stato un ingegnere e ricercatore tedesco naturalizzato statunitense, una delle figure principali nello sviluppo della missilistica nella Germania nazista prima e negli Stati Uniti poi, dove è ritenuto il capostipite del programma spaziale statunitense.

Von Braun è nato a Wirsitz, in Germania (ora Wyrzysk, in Polonia). Ha studiato fisica e ingegneria all'Università di Berlino, dove ha conseguito il dottorato di ricerca nel 1934.

Durante la seconda guerra mondiale, von Braun ha lavorato per il programma missilistico nazista. Ha diretto lo sviluppo dei razzi V-2, che sono stati utilizzati per bombardare le città britanniche.

Dopo la guerra, von Braun e il suo team si sono trasferiti negli Stati Uniti. Hanno continuato a lavorare sui razzi per l'esercito degli Stati Uniti, e hanno contribuito a sviluppare il razzo Jupiter-C, che ha lanciato il primo satellite artificiale statunitense, l'Explorer 1, nel 1958.

Von Braun ha anche lavorato al programma Apollo, che ha portato l'uomo sulla Luna nel 1969. Ha diretto il Centro di volo spaziale Marshall della NASA, che era responsabile dello sviluppo del razzo Saturn V, che ha lanciato le missioni Apollo.

Napa Valley Register, Volume 168, Number 111, 1 February 1958

NASA, NASA's Explorer Program Satellites

NASA, Explorer 1

National air and space museum, The Missing History of the Explorer 1 Satellite

Stampa Sera del 1 febbraio 1958

Articoli correlati