2007-10-04: 50. rocznica wystrzelenia Sputnika 1

50 lat temu 4 października 1957 roku rozpoczęła się nowa era - era podboju kosmosu. Związek Radziecki pomyślnie wystrzelił pierwszego sztucznego satelitę Ziemi, Sputnika 1. Po pięćdziesięciu latach od tego wydarzenia, świat jaki znamy nie mógłby istnieć bez satelitów. Techniki satelitarne wdarły się niemal w każdą dziedzinę życia. Zapewniają łączność, wyznaczają położenie obiektów z dokładnością do metrów, obserwują klimat i pogodę, pomagają w czasie klęsk żywiołowych, zbierają informacje o uprawach rolniczych i połowach ryb, tworzą dokładne mapy naszego globu, stanowią nieodzowne platformy do prowadzenia badań naukowych w wielu dziedzinach.

czwartek, 4 października 2007

Rok 2007 można nazwać wielkim jubileuszem astronautyki, gdyż w jego trakcie wypada 150. rocznica urodzin Konstantina Ciołkowskiego, jednego z ojców astronautyki; 100. rocznica urodzin Siergieja Korolowa, twórcy sukcesu Sputnika i całego radzieckiego programu kosmicznego; i właśnie 50. rocznica wystrzelenia Sputnika 1. Kolejność tych jubileuszy wydaje się bardziej logiczna niż przypadkowa. Tworzy naturalny łańcuch wydarzeń potrzebnych do przekucia idei w czyn. Idei będącej niemal odwiecznym marzeniem człowieka - locie ku gwiazdom. Wystrzelenie Sputnika 1 było pierwszym krokiem ku temu celowi. A jak powiedział Ciołkowski: "Po pierwsze, powinniśmy wysłać satelitę poza atmosferę. Reszta - nawet loty poza Układ Słoneczny - będzie względnie prosta."

Wyścig w kosmos

Makieta rakiety V2

Możliwość lotu satelitarnego była znana od początku XX wieku dzięki pracom Ciołkowskiego, Obertha i Goddarda. Techniczne możliwości jego realizacji pojawiły się w raz z pierwszą rakietą na paliwo ciekłe, zbudowanej przez Goddarda w USA. Kolejny krok postawił hitlerowskie Niemcy, budując nowego rodzaju broń rakietową, rakiety V1 i V2. Gdy Alianci wygrali wojnę z Hitlerem, Stany Zjednoczone i ZSRR od razu zainteresowały się niemieckimi osiągnięciami w rakietnictwie. Chciały pozyskać jak najwięcej z dotychczasowego dorobku hitlerowskich naukowców. Lot Sputnika 1 była efektem swoistego wyścigu między tymi krajami. Konstruktor rakiet V2, Wernher von Braun, po II Wojnie Światowej stał się twórcą amerykańskiego programu kosmicznego. I chociaż ostatecznie to USA wygrały wyścig w kosmos, zakończony lądowaniem ludzi na Księżycu, początkowa faza rywalizacji bezsprzecznie należała do Rosji. Dzięki niemal 100% odtworzeniu dokumentacji technicznej i produkcyjnej rakiet V2, Sowieci szybko zbudowali własną rakietę balistyczną o osiągach umożliwiających loty kosmiczne. Niezwykłe szybki postęp prac i wykorzystanie nowych rakiet właśnie w celu eksploracji kosmosu, ZSRR zawdzięcza osobie Siergieja Korolewa. To on wymógł na władzach Związku Sowieckiego decyzje umożliwiające mu stworzenie programu kosmicznego.

Fałszywy świt

Start rakiety Navaho

Dla obu mocarstw, orbita okołoziemska była na wyciągnięcie ręki już pod koniec lat 40. W czasie gdy generał Porter w amerykańskich wojsk lądowych, wraz z Von Braunem, budował rakietę Hermes C-1, odtwarzając rakietę V2, siły powietrzne USA pracowały już nad własną rakietą oficjalnie zdolną do lotów w kosmos - HATV (C-1 nie był budowany z tą myślą). Rakiety USAF mogłyby wynieść na orbitę małego satelitę, jednak wojskowi byli bardziej zainteresowani rakietami międzykontynentalnymi przenoszącymi głowice atomowe. Mimo, że prędkości rozwijane przez takie rakiety są niemal identyczne z wymaganiami stawianymi przed rakietami kosmicznymi, to masa ówczesnych głowic, około 4 ton, uniemożliwiała użycie rakiety HATV w tym celu. Wystrzelenie satelity o masie kilkunastu, kilkudziesięciu kilogramów, było jednak możliwe. Program HATV został zakończony w 1948 roku.

Jak w wspomniano, w tym czasie ZSRR również odtwarzał dokumentację dotyczącą rakiet V-2, mając do dyspozycji asystenta Von Brauna, Helmuta Groettrup. Zwieńczeniem tego procesu była budowa rakiety międzykontynentalnej R-3, która podobnie jak HATV, miała możliwość wyniesienia niewielkiego satelity. Jednak władze Związku Radzieckiego uznały, że potrzebny jest dalszy postęp i zawiesiły program związany z rakietą R-3.

Oba kraje odwróciły się więc od lotów kosmicznych poświęcając się rozwijaniu strumieniowych silników rakietowych na potrzeby rakiet Navaho i Burja.

Do roku 1952 Stany Zjednoczone i Związek Radziecki przyswoiły, przetestowały i usprawniły niemieckie osiągnięcia. Projekty rakiet balistycznych krótkiego zasięgu były blisko etapu produkcji. Znaczne zmniejszenie głowic jądrowych umożliwiło rozpoczęcie prac nad pociskami międzykontynentalnymi. Atlas Model 7 w USA, i R-7 w ZSRR.

Czas decyzji

Szkic rakiety R-7

W czasie trwania Zimnej Wojny między Stanami a ZSRR, obie strony pragnęły wiedzieć jak najwięcej o tym co dzieje się na terenie przeciwnika. Amerykańska CIA stworzyła w tym celu samolot szpiegowski U-2. Rozpoczął on loty nas ZSRR mimo, że uważano, że będzie on zbyt wrażliwy na rakiety przeciwlotnicze. W tym samym czasie Chruszczow odrzucił propozycję "otwartego nieba" - otworzenie przestrzeni powietrznej obu mocarstw dla lotów rozpoznawczych - wysuniętą przez Eisenhowera.

W końcu 1953 roku Siły Powietrzne USA, mimo zawieszania prac nad rakietą HATV, rozpoczęły studia nad możliwością wykorzystania satelitów do obserwacji aktywności wojska na terytorium Związku Radzieckiego. Były to początki programów wywiadowczych MIDAS i CORONA. Ten drugi został odtajniony dopiero w 1995 roku. Analitycy nie byli jednak pewni, jakie reperkusje mogłyby wywołać takie urządzenia. Bano się, że ZSRR może uznać satelity, których orbity przebiegały nad terytorium Związku, za naruszające jego przestrzeń powietrzną.

Wystrzelenie satelitów bez wzbudzania politycznej wrzawy dał niespodziewanie Międzynarodowy Rok Geofizyczny (IGY), ogłoszony na lata 1957-1958. Naukowcy z całego świata mieli zając się badaniem i zrozumieniem ziemskiego środowiska. O przestrzeni poza ziemską atmosferą nie wiedziano wtedy w zasadzie nic. Satelity byłby idealnym narzędziem do badania tej przestrzeni. Ogłoszenie Roku Geofizycznego zbiegło się też z momentem gotowości do testów pierwszych rakiet międzykontynentalnych.

Na nieszczęście dla Amerykanów, propozycję wystrzelenia satelity naukowego w ramach IGY zgłosiły wszystkie trzy rodzaje sił zbrojnych. Von Braun w ramienia Wojsk Lądowych zgłosił projekt rakiety zbudowanej z połączenia rakiet Redstone i Loki. Marynarka Wojenna zaproponowała nową rakietę Vanguard, opartą o rakiety Viking (z silnikiem rakiety Hermes, generała Portera) i Aerobee. Porter zaprezentował swój pomysł Josephowi Kaplanowi, szefowi amerykańskiego komitetu IGY, i amerykańskiej Akademii Nauk. Siły Powietrzne przedstawiły zaś rakietę powstałą z połączenia prototypu rakiety Atlas A i drugiego członu rakiety Aerobee 150. Jednak szef programu Atlas nie życzył sobie, aby udział w IGY jakkolwiek wpłynął na realizację jego programu.

Administracja prezydenta Eisenhowera miała polityczne powody do nieobiektywnego wyboru. Cywilny satelita mógłby ustanowić prawną podstawę do wolnego dostępu do przestrzeni kosmicznej bez potrzeby narażania na szwank kontaktów z ZSRR. Dzięki temu, satelity CORONA mogłyby swobodnie latać nad terytorium Związku i wykonywać misje wywiadowcze. Oczekiwano również, że nie zależnie od wyboru, nie płynie on ani trochę na ważniejszy dla USA program budowy pocisków balistycznych (Atlas, Jupiter, Thor).

Na przewodniczącego komitetu, który miał dokonać wyboru rakiety dla przyszłego satelity, Eisenhower wyznaczył Homera J. Stewarta, z Jet Propulsion Laboratory. Każda z formacji wojskowych oddelegowała do komitetu po dwóch swoich reprezentantów. Kolejni dwaj zostali wyznaczeni przez sekretarza obrony, Quarlesa. A byli nimi Joseph Kaplan i Richard Porter - oboje powiązani z rakietą Vanguard. Decyzja ta miała się okazać wkrótce zgubna dla amerykańskiego programu kosmicznego.

Satelita wywiadowczy programu CORONA

Przedstawiciele Wojsk Lądowych i Marynarki głosowali za własnymi propozycjami. Kaplan, nie chcąc dać pracy "aroganckiemu naziście", jak określił Von Brauna, głosował wraz z Porterem na propozycję Marynarki Wojennej. Siły Powietrzne zaś były skłonne głosować zgodnie z większością, byle tylko nie były to Wojska Lądowe lub Niemcy, tj. zespół Von Brauna. Tak więc komitet, spełniając oczekiwania Pentagonu, aby wybór nie wpłynął na prace Sił Powietrznych i Wojsk Lądowych nad rakietami międzykontynentalnymi, wybrał rakietę Vanguard Marynarki Wojennej, jako nosiciela satelity IGY.

Von Braun i jego przełożony, generał Medaris, próbowali odwoływać się od tej decyzji, jednak bezskutecznie. Na dodatek oficjalnie zakazano im wystrzelenia satelity.

W Związku Radzieckim, Korolew rozpoczął pracę nad satelitą, równocześnie kończąc pracę nad rakietą międzykontynentalną R-7. Było dla niego jasne, że rakieta projektowana pod kątem ogromnych głowic jądrowych, będzie miała duży zapas mocy. R-7 mogła by wynieść na orbitę satelitę ważącego nawet 1 500 kg. Podobnie jak w USA, rządzący Związkiem bardziej skupiali się na wykorzystaniu rakiet jako broni i również nie życzyli sobie, aby prace Korolewa miały wpływ na prace nad rakietami balistycznymi. Rosyjscy naukowcy próbowali więc innych rozwiązań, które umożliwiłyby lot w kosmos.

Korolew i Jangiel próbowali kombinacji wielu różnych rakiet lub ich członów, również użycia wielu połączonych i odpalanych równolegle, ale żadna z takich kombinacji nie miała osiągów wystarczających do lotu orbitalnego. Również prace nad silnikami na paliwo stałe były zbyt wczesne, by można było ich użyć w tym celu. Oboje również nie mieli środków, aby móc rozwijać człony rakiety kosmicznej równolegle z pracami nad rakietami balistycznymi. Okazało się więc, że tylko rakieta R-7 może posłużyć do wyniesienia satelity w ramach Międzynarodowego Roku Geofizycznego, bez potrzeby opracowywania nowej rakiety. Korolewowi udało się nakłonić Chruszczowa do zgody na pracę nad satelitą, pod warunkiem, że główne zadanie zespołu nie zostanie przez to zaniedbane. Zespół Korolewa rozpoczął prace nad satelitami szpiegowskimi Zenit i satelitą naukowym na potrzeby IGY.

Początek wyścigu

Rakieta Jupiter C Von Brauna odbyła pierwszy pomyślny lot 20 września 1956 roku. Jednak rozkazem z Pentagonu, czwarty człon rakiety został zastąpiony nieużytecznym zamiennikiem o tej samej masie. Tym samym, rakieta została pozbawiona możliwości wejścia na orbitę okołoziemską.

W tym samym czasie projekt Vanguard ponosił porażkę za porażką. Gdy rozpoczęły się nad przekuciem teoretycznego pomysłu w rzeczywistą rakietę, okazało się, że gotowe elementy wymagają głębokiej przeróbki, by mogły razem działać. Koszt programu, którego realizacja miała kosztować 12 mln. USD, rozrósł się do 100 mln. USD. Medaris powtarzał, że rakieta Von Brauna może już teraz wynieść satelitę i to kosztem niespełna 5 mln. USD. Nad projektem Vanguard zwisło widmo anulowania. Dla wywiadowczych potrzeb USA, nie było konieczne wystrzelić satelity jako pierwszy kraj na świecie, aczkolwiek CIA przygotowało analizę propagandowych zalet takiego scenariusza. Do realizacji wywiadowczego programu CORONA, Vanguard, albo sowiecki satelita, ustanowił precedens przelotu satelity nad terytorium innych krajów. Pierwszy udany lot testowy rakiety Vanguard odbył się dopiero 1 maja 1957.

W tym samym czasie w Związku Radzieckim trwały intensywne prace nad rakietą R-7. W 1956 roku założono kosmodrom Bajkonur. Rozpoczęto testy komponentów rakiety R-7, również na innych rakietach, próby statyczne silników. Ukończono je w ciągu jednego roku. We wrześniu 1956 zaczęto budowę naziemnej sieci śledzenia i zatwierdzono projekt Sputnika 3, który miał być radzieckim wkładem w IGY. Od wiosny 1957 miano rozpocząć loty testowe. Po dwóch udanych startach pod rząd, Korolew miał otrzymać pozwolenie na wystrzelenie satelity.

Niestety, budowa satelity mającego szansę być pierwszym w historii, opóźniała się. W obliczu sytuacji, gdy gotowa rakieta nie miała ładunku, Korolew podjął decyzję o budowanie małego, nieskomplikowanego satelity, którego można by szybko zbudować. Tak powstały satelity Sputnik 1 i Sputnik 2 - dwa pierwsze sztuczne satelity w historii (Sputnik 3 został 6. z kolei satelitą w historii).

Jednocześnie pracownicy zespołu Korolewa skupiali się nad zaprezentowaniem R-7 jako pocisku międzykontynentalnego. Pierwsza rakieta została wytoczona na stanowisko startowe 5 maja 1957. 15 maja wystartowała, jednak lot trwał jedynie 98 sekund, po czym rakieta się rozpadła. Druga rakieta, po trzech przerwach w odliczaniu, została zawrócona ze stanowiska startowego. Trzecia próba również zakończyła się katastrofą po 33 sekundach. Dopiero czwarta próba, z 21 sierpnia 1957, zakończyła się niemal pełnym sukcesem. Pięć dni później świat dowiedział się o tej próbie. Drugi udany start przeprowadzono 7 września.

Rakieta Vanguard eksploduje dwie sekundy po starcie

W ramach przygotowań do amerykańskiego startu satelity Vanguard, 1 października 1957 uruchomiona zostaje sieć naziemnych stacji śledzących Vanguard Minitrack.

4 października 1957 pomyślnie zostaje wyniesiony Sputnik 1. Rozpoczyna się era kosmiczna. Amerykańska próba wystrzelania satelity Vanguard kończy się spektakularną katastrofą i porażką. Transmitowany na żywo start trwał dwie sekundy. Rakieta ledwie oderwawszy się od ziemi eksplodowała. Media USA określiły ją wówczas, jako "ogromny wstyd" i "porażkę amerykańskiego programu kosmicznego". Radzieccy delegaci przy ONZ ironicznie pytali swoich amerykańskich odpowiedników, czy przypadkiem USA nie chce przystąpić do prowadzonego przez ZSRR programu przekazywania technologii krajom zacofanym.

Niezwykłe osiągnięcie Sowietów zaszokowało Amerykanów. Astronauta Thomas Stafford, członek misji Apollo-Sojuz z 1975 roku, powiedział: "nie mogliśmy uwierzyć, że Rosjanie umieścili obiekt w kosmosie". Wydarzenie to stało się jednak również inspiracją dla mieszkańców Ameryki. W 1961 roku John F. Kennedy zapowiedział, że wciągu 10 lat człowiek postawi stopę na Księżycu. "Tak dramatyczna odpowiedź nie zdarza się często", dodaje Stafford. Amerykanie osiągnęli swój cel 20 lipca 1969.

Dziś, zaledwie 50 lat po dziewiczym locie Sputnika 1, największymi wyzwaniami stojącymi przed astronautyką, które jeśli zostaną osiągnięte staną się równie historycznie przełomowe, co ów lot, to załogowy lot na Marsa i założenie stałej bazy na Księżycu.

Źródła

Mark Wade – Sputnik Plus 50 – Encyclopedia Astronautica
AFP – USSR misjudged importance of Sputnik satellite: Krushchev's son – Space Daily, 2 października 2007
Jurij Zajcew (RIA Nowosti) – The Discovered Space – Space Daily, 4 października 2007