50 år siden Explorer 1 ble skutt opp
Månedens bilde februar 2008
Av Erik Tronstad
 |
Tre lykkelige menn holder opp en modell i full størrelse av Explorer 1 og bærerakettens fjerde trinn. Fra venstre: William Pickering (direktør ved JPL som bygde Explorer 1), James Van Allen (fysiker med ansvar for instrumentene om bord) og Wernher von Braun (leder for gruppen som bygde Juno I-bæreraketten). Foran von Braun ses toppen av en modell av Juno I. (NASA) |
Denne måneden er det 50 år siden USA skjøt opp sin første satellitt, Explorer 1. Oppskytingen startet 1. februar 1958 klokken 04.48 norsk normaltid. Bæreraketten var Juno I, en litt modifisert versjon av Jupiter C-raketten.
De fleste steder vil du se oppskytingsdatoen angitt til 31. januar 1958. Amerikansk tid i Florida, der oppskytingen fant sted, er dette korrekt. Der startet oppskytingen 31. januar 1958 klokken 22.48. I Norge var det imidlertid blitt 1. februar 1958 da USAs første satellitt steg opp mot verdensrommet.
Explorer 1 ble plassert i en bane på 362 km x 2565 km og med en inklinasjon på 33,2°. Der suste den rundt Jorden med en omløpstid på nesten 1 time og 55 minutter.
Satellitten var aktiv og overførte data til bakkestasjoner inntil 23. mai 1958. Da døde batteriene om bord ut. Explorer 1 fortsatte i jordbane frem til 31. mars 1970. Banen var da blitt så lav at satellitten denne dagen falt ned i jordatmosfæren og brant opp over Stillehavet.
Da USA endelig fikk opp sin første satellitt, hadde Sovjetunionen allerede skutt opp to satellitter, Sputnik 1 (83,6 kg) og 2 (508 kg). Begge var atskillig tyngre enn knapt 14 kg tunge Explorer 1.
Om Explorer 1 bare var historiens tredje satellitt, var den historiens første satellitt med vitenskapelige instrumenter om bord. De gjorde de første observasjonene av det man senere forstod er belter med partikkelstråling rundt Jorden. Beltene kalles Van Allen-beltene etter James Van Allen, fysikeren som ledet gruppen som konstruerte instrumentene om bord.
Historien om Explorer 1
I mai 1945 overga Wernher von Braun og mange andre tyske rakettforskere og ingeniører seg til de amerikanske styrkene i Tyskland. von Braun og 120 kolleger av ham ble fraktet til USA og etter hvert stasjonert ved Fort Bliss, nær El Paso i Texas. Fra Europa brakte de med seg tegninger og deler til omtrent 100 V-2-raketter. Disse rakettene begynte de å skyte opp fra White Sands i New Mexico.
Ved Jet Propulsion Laboratory (JPL) i California, USA begynte man med å utvikle, konstruere og bygge raketter i 1930-årene. JPL var den gang et forskningslaboratorium for den amerikanske hæren. De første prøveoppskytingene foregikk i et ørkenområde i California. I 1945 flyttet man denne aktiviteten til White Sands i New Mexico.
Når begge disse gruppene skjøt opp egne raketter fra samme sted, var det naturlig at de kom i forbindelse med hverandre. Slik oppstod kontakten mellom JPL og von Braun og hans kolleger. Dette førte også til et samarbeid mellom dem på enkelte områder.
Ved JPL utviklet man utover i 1940-årene blant annet en rakett kalt WAC Corporal. Corporal var den andre i en serie stadig større raketter som ble utviklet for Hæren og fikk navn etter militære grader. Den første serien ble kalt Private («menig»), så videre Corporal («korporal») og Sergeant («sersjant»). Den mest avanserte skulle kalles Colonel («oberst»).
WAC Corporal var egentlig en mindre utgave av en fullverdig Corporal. Hvor forkortelsen WAC kom fra, er det et par teorier for. Den ene er at den kommer fra «Without Attitude Control» («uten stillingskontroll») da raketten ikke hadde noe styringssystem. Mer sannsynlig kommer WAC fra «Women's Army Corps», siden WAC Corporal ble ansett som en «lillesøster» til den senere og større Corporal.
 |
Til venstre deler til en WAC Corporal-rakett. Til høyre haleseksjonen til en V-2-rakett. Bildet er tatt i en hangar ved White Sands. (NASA) |
Kontakten mellom JPL-folkene og von Brauns gruppe førte til at de begynte å tenke på å plassere en WAC Corporal på toppen av en V-2-rakett. Forslaget ble en realitet 24. februar 1949. Raketten, med tilnavnet Bumper WAC, ble skutt opp til en høyde på 393 km. Dette var det første legeme laget av mennesker som nådde opp i verdensrommet, men gikk ikke inn i bane.
Gruppen til von Braun inviterte også andre forskere til White Sands for å komme med instrumenter de ønsket å få skutt opp. Blant dem som entusiastisk mottok tilbudet, var fysikeren James Van Allen. Han var blant annet interessert i kosmisk stråling, partikkelstråling fra verdensrommet.
Ved White Sands kom Van Allen i kontakt med en prosjektleder ved JPL som hette William Pickering. Via Pickering fikk Van Allen blant annet tilgang til faststoffraketter av typen Loki. Loki var små raketter som var utviklet for bruk mot fly. JPL hadde utviklet Loki-raketten for Hæren. Van Allen lot ballonger frakte Loki-raketter høyt opp i atmosfæren og skjøt dem opp derfra. Om bord hadde Loki ulike instrumenter for å observere forholdene i de øvre delene av jordatmosfæren.
 |
James Van Allen med en Loki-rakett i 1957. (State University of Iowa) |
Sent høsten 1949 besluttet Hæren å forflytte von Brauns gruppe til Redstone Arsenal ved Huntsville i Nord-Alabama. JPL og tyskerne fortsatte å bygge og skyte opp raketter sammen. Nå begynte de å skyte dem opp fra et helt nytt prøvefelt på en øde del av Flordias østkyst kalt Cape Canaveral. Den første oppskytingen derfra var med den åttende Bumper WAC 24. juli 1950.
Ved Redstone Arsenal holdt Hærens Army Ballistic Missile Agency (ABMA) til. ABMA ble ledet av generalmajor John Medaris. Wernher von Braun ledet gruppen som utviklet en rakett kalt Jupiter. Raketten var basert på Redstone-raketten og ble bygd av Hæren som en mellomdistanserakett for frakt av kjernefysiske våpen («atombomber»). Både Medaris og von Braun hadde også ambisjoner om at Jupiter-raketten skulle være utgangspunktet for en bærerakett for satellittoppskytinger.
USA får et satellittprosjekt
I 1954 kom von Brauns gruppe i Hæren sammen med kolleger i Marinen der de begynte å snakke om å plassere en satellitt i jordbane. De ga prosjektet navnet Orbiter. Planen var å bruke en Redstone-rakett, en videreutvikling av V-2, med faststoffraketter av typen Loki på toppen. Von Braun sendte en kopi av planene til JPL og inviterte dem til et samarbeid. Pickering foreslo at man erstattet Loki med Baby Sergeant, en nedskalert versjon av Sergeant-raketten, og tok med en radiosender som JPL hadde utviklet.
Samme år, 1954, ble for øvrig Pickering direktør og øverste leder for JPL. Han innehadde den posisjonen helt frem til 1976. Alt tidlig i denne perioden omdannet han JPL fra en organisasjon som mye bygde raketter for Hæren, til det som ble verdens ledende miljø for bygging av instrumenter og ubemannede romfartøyer for utforskning av andre himmellegemer enn Jorden.
På den tiden (i 1954) hadde USA ennå ikke tatt noen beslutning om å bygge eller sende opp noen satellitt. Den beslutningen kom 29. juli 1955. Da var allerede flere aktører i gang med å forberede ulike satellittprosjekter i USA.
Hæren og JPL foreslo at deres Orbiter-prosjekt skulle velges som USAs nasjonale satellittprosjekt. De tapte imidlertid den kampen mot Vanguard-prosjektet, som foregikk i regi av USAs National Academy of Sciences og Naval Research Laboratory.
Vanguard-prosjektet dro ut i tid av flere årsaker. En viktig hovedårsak var at prosjektet ikke var høyt nok prioritert og hadde problemer med å få de økonomiske midlene det trengte. Samtidig nedla president Dwight Eisenhower forbud mot at andre aktører, som ABMA/JPL, fikk lov til å arbeide med egne satellittprosjekter. Vanguard skulle være USAs eneste satellittprosjekt.
USA får enda et satellittprosjekt
Så ble Sputnik 1 skutt opp 4. oktober 1957 som historiens første satellitt. Den ble etterfulgt 3. november 1957 av Sputnik 2. Da rant begeret over for amerikanske politikere.
Fem døgn senere, 8. november 1957, fikk ABMA og JPL grønt lys til å gjøre en satellitt klar til oppskyting. Ordlyden i ordren førte til en finurlig ordstrid. Tillatelsen gikk på å «gjøre klar til oppskyting», ikke faktisk å skyte opp, en satellitt. Hvis Vanguard lyktes, ville ABMAs og JPLs prosjekt bli lagt på hyllen.
Medaris sendte et telegram til lederen for Hærens forsknings- og utviklingsprogrammer. Der truet Medaris med at han, von Braun og Pickering ville si opp med mindre de fikk tillatelse til å fortsette frem til en oppskyting, uavhengig av hva som skjedde med Vanguard. Ganske så prompte fikk Medaris den godkjennelsen.
ABMA og JPL fikk mandat til innen 90 døgn å skyte opp en satellitt. Dette prosjektet skulle være en reserve for Vanguard, som fortsatt var USAs offisielle satellittprosjekt.
 |
En uke etter at ABMA/JPL fikk klarsignal til et satellittprosjekt, poserte Pickering med en modell av satellitten. (NASA) |
I Vanguard-prosjektet forsøkte man 6. desember 1957 å foreta en prøveoppskyting av hele Vanguard-bæreraketten, med en satellitt. Hovedformålet var for første gang å prøve ut alle trinnene i Vanguard-bæreraketten under en oppskyting. Å plassere satellitten i jordbane var en sekundær oppgave.
Verken bærerakett eller satellitt kom særlig langt. Bæreraketten løftet seg bare vel en meter over oppskytingsplattformen. Motoren stanset, hele bæreraketten falt ned på oppskytingsplattformen og eksploderte. Fiaskoen var svært ydmykende for USA.
Bæreraketten Juno I
Bæreraketten som ABMA og JPL skulle bruke i sitt prosjekt, var en modifisert versjon av Jupiter C. De to øverste trinnene på Jupiter C, som hadde form av en tønne, satt på en slags karusell som satte trinnene i rotasjon med en omdreiningshastighet på hele 750 rotasjoner per minutt, mer enn 12 rotasjoner per sekund. Trinnene ble satt i rotasjon like før oppskyting. Rotasjonen ble brukt til å stabilisere trinnenes bane.
Jupiter C var en rakett med tre trinn laget for utprøving av tilbakevendingskapsler. (C-en i Jupiter C stod for «Composite Re-entry Test Vehicle».) Dette var kapsler som på en operativ mellomdistanserakett skulle inneholde et kjernefysisk våpen («atombombe»). Da det ble aktuelt å bruke denne raketten som grunnlag for en bærerakett til en satellittoppskyting, var prøveprogrammet med Jupiter C fullført.
Det store første trinnet på Jupiter C var en modifisert utgave av Redstone-raketten. På toppen av den var den ovenfor omtalte tønnen med det andre og tredje trinnet. Det andre trinnet bestod av en klynge med 11 Baby Sergeant-motorer og det tredje trinnet av en klynge med tre Baby Sergeant-motorer. Denne konfigurasjonen ble kalt Jupiter C.
 |
En tilbakevendingskapsel monteres på toppen av en Jupiter C-bærerakett. Kapselen monteres på toppen av «tønnen» som inneholder rakettens andre og tredje trinn og som under en oppskyting roterer med 750 rotasjoner per minutt. Ved foten av kapselen er en metallring med åtte synlige, sirkulære hull. Gjennom dem ser vi ned på toppen av Baby Sergeant-faststoffmotorene til det andre trinnet. Rett under kapselen er de tre tilsvarende motorene i det tredje trinnet. Motorene til det andre trinnet er montert i en sirkel rundt de tre motorene i det tredje trinnet. Når det andre trinnet er utbrent, glir det tredje trinnet ut fra det andre og starter. (NASA) |
På toppen av den roterende tønnen på Jupiter C kom nå et fjerde trinn, som bestod av én eneste Baby Sergeant-motor. Denne Baby Sergeant-motoren brukte et litt mer effektivt fast drivstoff enn de 14 Baby Sergeant-motorene i det andre og tredje trinnet.
 |
Slik så «tønnen» med Juno I og Jupiter Cs andre og tredje trinn ut innvendig. Her er veggen rundt «tønnen» fjernet og vi ser sirkelen med 11 Baby Sergeant-motorer som utgjør det andre trinnet. Inni og mellom dem sitter de tre motorene til det tredje trinnet. (NASA) |
Nyttelasten som skulle plasseres i bane, skulle der forbli festet til Baby Sergeant-motoren som utgjorde det fjerde trinnet.
Denne bæreraketten, en Jupiter C med en Baby Sergeant-motor som fjerde trinn, ble offisielt omdøpt til Juno. Det skjedde 18. november 1957 etter en anmodning fra Pickering. Senere ble denne Juno-versjonen kalt Juno I, for å skille den fra den senere Juno II.
Ofte forveksles Jupiter C og Juno I, og man kan lese at USAs første satellitt ble skutt opp med en Jupiter C-rakett. Strengt tatt er det feil.
Juno I brukte også et annet drivstoff i det store første trinnet enn Jupiter C. Det ga Juno I større skyvekraft i startfasen enn Jupiter C hadde.
Det første trinnet til Juno I brant i 2 minutter og 35 sekunder. Da det var utbrent og koblet fra, fortsatt de tre øverste trinnene og nyttelasten videre oppover i fri flukt til det høyeste punktet i den banen de da hadde. Der ble de 11 faststoffmotorene i det andre trinnet startet og brant i 6 sekunder. Etter en pause på 2 sekunder der det andre trinnet ble koblet fra, startet de tre faststoffmotorene i det tredje trinnet. Også de brant i 6 sekunder etterfulgt av en pause på 2 sekunder der det tredje trinnet ble koblet fra. Til slutt brant den ene faststoffmotoren i det fjerde trinnet i 6 sekunder og plasserte seg selv og nyttelasten i bane som én satellitt.
 |
Skisse av Juno I-bæreraketten. Satellitten øverst bestod, som nevnt i brødteksten, av det fjerde trinnet og instrumentlasten. (G. Harry Stine/NASA/Erik Tronstad) |
Satellittene som ble skutt opp med Juno I-bæreraketter hadde typisk en vekt på 15 kg.
Flere utseender ble vurdert for satellitten i prosjektet. Ved JPL endte man opp med noe som liknet på en blyant. Rotasjonen til bærerakettens øverste trinn gjorde at også satellitten ville rotere like raskt. Dermed kunne denne rotasjonen brukes til å stabilisere satellittens stilling i dens bane.
Hemmeligholdelse
 |
Juno I-bæreraketten til Explorer 1 under klargjøring ved Cape Canaveral i slutten av januar 1958. (NASA) |
Etter den ydmykende Vanguard-fiaskoen i desember 1957 ønsket Medaris å holde mest mulig av arbeidet de gjorde hemmelig. Når nøkkelpersoner i prosjektet skulle på reiser, ble det laget dekkhistorier for å skjule de virkelige formålene med turene. Oppskytingsplattformen på Patrick Air Force Base ved Cape Canaveral lå innenfor synsvidde av offentlige strender. Plattformen ble bygd inn med stillaser og presenninger. Medaris la vekt på at alt mest mulig skulle se ut som vanlige forberedelser til en prøveoppskyting av en Redstone-rakett.
Det første trinnet til Juno I ankom Cape Canaveral fra Huntsville i to deler 20. desember 1957. I all hemmelighet ble delene flyttet til en hangar ved Cape Canaveral.
Satellitten var ferdig bygd og utprøvd 11. januar 1958, to måneder etter at prosjektet fikk klarsignal til å gå i gang.
Juno Is første trinn ble fraktet ut til oppskytingskompleks 26A ved Cape Canaveral 15. januar 1958. Neste dag ble det heist opp i vertikal stilling.
Det øvre trinnet fra JPL ankom 24. januar 1958. Omgitt av et deksel for å hindre innsyn av uvedkommende ble det heist opp til toppen av Juno I. Mandag 27. januar 1958 gjennomførte man uten problemer en prøvenedtelling.
 |
Prøvemontering av Explorer 1 på toppen av «tønnen» som utgjorde Juno I-bærerakettens andre og tredje trinn. (NASA) |
Utover i januar 1958 lettet man forsiktig på hemmelighetskremmeriet rundt oppskytingen. Dette ble første gang at journalister fikk lov til å overvære en oppskyting fra Cape Canaveral.
Satellitten
Satellitten som JPL satte sammen var 203 cm lang, 15,9 cm i diameter og veide 14 kg i jordbane. Av dette utgjorde instrumentdelen 8,3 kg og omtrent halve lengden av satellitten. Den nederste halvdelen av satellitten var det utbrente skallet til bærerakettens fjerde trinn. Sistnevnte var, som nevnt, en Baby Sergeant faststoffmotor.
 |
Tegning av Explorer 1 der fremre del (høyre halvdel) er delvis gjennomskåret. Der var instrumenter og batterier. Den venstre, hvite halvdelen var den ene Baby Sergeant-motoren som utgjorde bærerakettens fjerde trinn. De fire «ledningene» midt på satellitten var fire antenner som ble holdt strakt utover fra satellittkroppen ved at den roterte med 750 rotasjoner per minutt. (NASA) |
| |
 |
Modell av Explorer 1. Fremre del (til høyre med instrumenter og batterier) var malt med vekselvis lyse og mørke striper som ledd i temperaturkontrollen av instrumentseksjonen. (NASA) |
Da ABMA og JPL i november 1957 fikk klarsignal til å skyte opp en satellitt, hadde de ingen instrumenter som kunne tas med. I Vanguard-programmet var man derimot langt på vei i utviklingen av instrumenter til Vanguard-satellittene. Frem til høsten 1957 hadde man i Vanguard-programmet brukt mye arbeid på å tilpasse instrumentene best mulig til de forventede forholdene under en oppskyting og i rommet, samt til å prøve dem ut.
En av instrumentpakkene som var utviklet for Vanguard, var konstruert og bygd opp av en gruppe ved State University of Iowa under ledelse av fysikeren James Van Allen. Med i gruppen var også Carl McIlwain, Ernie Ray og George Ludwig.
Satellitten som ABMA og JPL skulle skyte opp, skulle altså rotere med 750 rotasjoner per minutt. Vanguard-instrumentene var ikke bygd for å være i en satellitt som roterte så fort. Derfor måtte man gjøre noen modifikasjoner av dem. En av dem var at man fjernet en båndopptaker. Planen var at den skulle lagre data som ble samlet inn når satellitten var utenfor rekkevidde av bakkestasjoner.
 |
Instrumentseksjonen til Explorer 1 senkes ned mot Baby Sergeant-motoren i det fjerde trinnet. (NASA) |
I USA arbeidet en egen vitenskapelig komité med å organisere landets innsats i Det internasjonale geofysiske år. Komiteen gikk sent høsten 1957 inn for at instrumentene som State University of Iowa hadde bygd for Vanguard, ble flyttet over til JPLs satellitt. Man måtte imidlertid ha tillatelse fra Van Allen til dette.
Van Allen befant seg da, av alle steder, på en isbryter i Syd-Stillehavet. Den amerikanske marinen kunne ikke få radiokontakt med skipet. En eller annen foreslo at man prøvde å sende et telegram via Western Union til Van Allen. Til alles overraskelse og munterhet kom telegrammet frem, overført via Australia. Van Allen sendte umiddelbart svar tilbake om at han godtok overflyttingen av instrumentpakken.
 |
Explorer 1 på toppen av bæreraketten. (NASA) |
Instrumentpakken bestod av Geiger-tellere for å måle partikkelstråling, innvendige og utvendige termometre, en mikrofon som skulle registrere treff av mikrometeoroider og et annet instrument for å registrere mikrometeoroider. Sistnevnte bestod av et dusin nett av tynne elektriske ledninger. Om en mikrometeoroide traff en av ledningene, ville ledningen bli kuttet. Det ville umiddelbart gi målbare endringer i den elektriske kretsen som ledningen var en del av.
Strømkilde for instrumentene om bord var et sett med nikkelkadmiumbatterier. Batteriene var den ene enkeltkomponenten som begrenset satellittens levetid. I dag bruker de aller fleste satellitter solcellepaneler som strømkilde. (Enkelte vitenskapelige romfartøyer og militære satellitter har hatt kjernefysiske eller radioaktive strømkilder. Bemannede amerikanske romfartøyer har benyttet brenselceller til strømproduksjon.)
Noen båndopptaker var altså ikke med i satellitten. Data fra instrumentene kunne derfor tas imot bare de nokså få minuttene på hvert omløp der satellitten var innenfor direkte synsvidde av en bakkestasjon.
To antenner var bygd inn i selve satellittkroppen. Fire fleksible antenner stakk ut fra kroppen, med en liten kule i enden av hver antenne. Når satellitten i jordbane roterte med 750 rotasjoner per minutt, var det mer enn nok til å holde disse fire antennene fast utstrukket.
På utsiden var den delen som inneholdt instrumentene, malt med vekselvis svarte og hvite striper. Formålet med det var å kontrollere hvor mye solstråling som ble absorbert og reflektert, som ledd i temperaturkontrollen av instrumentene.
Avveininger mellom Vanguard og ABMA/JPL
Etter at også ABMA og JPL fikk en viktig rolle i USAs satellittprogram tidlig i november 1957, måtte det foretas en del prioriteringer på høyt nivå i Washington, D.C. Et nøkkelelement var planleggingen av oppskytinger.
 |
Øverst Explorer 1 på toppen av «tønnen» med det andre og tredje trinnet. Lenger ned ses toppen av Juno Is første trinn. (NASA) |
Begge gruppene, både Vanguard-prosjektet og ABMA/JPL, skulle skyte opp satellittene sine fra samme kompleks, Cape Canaveral. Riktignok skulle de der benytte forskjellige oppskytingskomplekser, 18A for Vanguard og 26A for ABMA/JPL. Begge gruppene måtte imidlertid bruke stort sett de samme støttesystemene ved Cape Canaveral. I dem inngikk utstyr for telemetri, sporing av oppskyting og satellitt og utstyr for baneberegninger.
Før en oppskyting måtte alt støtteutstyr settes opp i henhold til de kravene den oppskytingsprofilen hadde. Derfor måtte det gå en viss tid mellom når de to gruppene gjorde sine oppskytingsforsøk.
Vanguards TV-3-rakett eksploderte altså på oppskytingsplattformen 6. desember 1957. ABMA/JPL fikk 8. november 1957 et mandat til å skyte opp en satellitt innen 90 døgn. Dermed var det klart at det var utelukket med noen amerikanske oppskytingsforsøk i 1957.
En reserve til Vanguards TV-3, kalt TV-3BU, var omtrent ferdig da TV-3 eksploderte. Før TV-3BU kunne monteres opp ved oppskytingskompleks 18A, måtte man reparere skadene som TV-3-eksplosjonen hadde påført komplekset. Derfor var raketten på plass på 18A først sent i desember 1957.
Hæren hadde fått godkjenning til at ABMA/JPL skulle gjøre sitt første oppskytingsforsøk 29. januar 1958. Forutsetningen var at Vanguard-prosjektet skulle få et oppskytingsforsøk før det i januar 1958.
Det varte helt til 23. januar 1958 før Vanguard-prosjektet hadde TV-3BU klar til oppskyting. Forsøket mislyktes da kraftig regn kortsluttet noe av bakkeinstrumenteringen under nedtellingen. De neste tre dagene kom det tre nye nedtellinger som alle måtte avbrytes.
Mandag 26. januar 1958 måtte Vanguard-prosjektet gi opp i denne omgang. Bakkebesetningen fjernet en skadet motor i det andre trinnet og ba om en ny motor. Prosjektledelsen annonserte at de ikke kom til å gjøre flere forsøk på å skyte opp TV-3BU før 3. februar 1958.
Ballen gikk dermed over til ABMA og JPL. Nå fikk de sjansen.
USAs første satellitt skytes opp
Planen var nå å skyte opp satellitten den 29. januar 1958. Oppskytingsforsøket den dagen måtte oppgis på grunn av for dårlig vær. Også værutsiktene for 30. januar var dårlige. Siste sjanse i denne omgang ble fredag 31. januar 1958 lokal tid i Florida.
 |
Juno I-bæreraketten med Explorer 1 helt øverst er klar til ferden mot verdensrommet. Denne Juno I-bæreraketten var den eneste som hadde malt bokstavene UE på siden av det første trinnet. En sky av fordampet oksygen strømmer nede til venstre ut fra det første trinnet. (NASA) |
Medaris og von Braun måtte få satellitten opp senest 31. januar 1958. Om det ikke skjedde, måtte de avslutte den oppskytingskampanjen og vente til Vanguard-prosjektet hadde gjort sitt neste forsøk.
Nedtellingen til oppskytingen klokken 22.30 lokal tid (klokken 04.30 norsk normaltid 1. februar 1958) måtte stoppes på grunn av det som så ut som en lekkasje. Væsken som ble observert viste seg å være noe søl fra påfyllingen til en av rakettmotorens turbopumper. Nedtellingen gikk dermed videre.
 |
USAs første satellitt er på vei opp mot jordbane. (NASA) |
Klokken 22.48 lokal tid 31. januar 1958 (klokken 04.48 norsk normaltid 1. februar 1958) startet rakettmotoren i Juno Is første trinn og bæreraketten steg til værs med satellitten på toppen.
Pickering, von Braun og Van Allen var alle blitt beordret til å være i hovedstaden Washington, D.C. under oppskytingen. Medaris og JPLs prosjektleder Jack Froehlich var begge i blokkhuset ved Cape Canaveral.
I blokkhuset var det Al Hibbs fra JPL som skulle samle alle data om oppskytingen og vurdere hvordan den gikk. Som den gode ingeniør Hibbs var, snakket han aldri med svart/hvit sikkerhet, men brukte alltid uttrykk fra statistikk og sannsynlighetsregning.
En halv time etter oppskytingsstart kunne Hibbs rapportere til Medaris at han «med 95 % sikkerhet kunne si at det var en sannsynlighet på 60 %» for at satellitten var i bane. Irritert utbrøt Medaris: «Slutt med dette sannsynlighetspreiket, Hibbs. Er den gjenstanden der oppe eller er den det ikke?» Hibbs svarte: «Den er der oppe.»
Sikre var man likevel ikke. Satellitten skulle passere over noen bakkestasjoner på sitt første omløp og rapportene fra dem ville være avgjørende. En av bakkestasjonene sviktet. De to neste hadde den gang, i en tid uten satellittkommunikasjon og andre gode telekommunikasjoner, ingen direkte kontakt med USA.
Første stasjon som ville kunne høre fra satellitten og som man hadde gode kommunikasjoner med, lå i California. Med satellittens planlagte bane skulle California høre fra satellitten omtrent 1 time og 45 minutter etter oppskyting, rundt klokken 00.30 lokal tid 1. februar 1958 på østkysten av USA.
Klokkeslettet passerte uten at man oppfanget noe signal fra satellitten. Stemningen både i Washington, D.C. og ved Cape Canaveral var mistrøstig. «Vi var skuffet,» sa von Braun senere, «satellitten hadde ikke kommet seg opp i bane.»
Noen gikk bort til Pickering og sa: «Bedre lykke neste gang, Bill, det ser ut til at dette gikk dårlig.» «Vel, jeg venter til gutta mine forteller meg det,» svarte Pickering.
Hibbs hadde lagt merke til at frekvensen på radiosignalene fra satellitten under oppskytingen endret seg litt annerledes enn man hadde beregnet på forhånd. Han mente derfor at satellitten kanskje kom opp i en høyere bane enn planlagt. Det ville i så fall bety at det ville ta lenger tid å gjennomføre et omløp rundt Jorden enn planene tilsa.
Endelig, 1 time og 57 minutter etter oppskytingsstart kom meldingen: «California has the bird!» («California har fuglen.») Hibbs hadde rett. Satellitten var kommet opp i en høyere bane med lenger omløpstid enn planlagt. USAs første satellitt var i jordbane.
I parentes må det bemerkes at man de fleste steder kan lese at meldingen fra California var «Goldstone has the bird». Det er feil. Bakkeanlegget som NASA nå har ved Goldstone i Mojave-ørkenen i California, var ikke etablert i februar 1958.
Selv så sent som da satellitten klatret opp mot jordbane, hadde verken den eller prosjektet fått noe navn. ABMA omtalte raketten og oppskytingskampanjen som Missile 29, mens JPL internt brukte betegnelsen Deal-prosjektet. Medaris likte navnet Highball, mens hærministeren foreslo Topkick. President Eisenhower godkjente til slutt navnet Explorer, som Forsvarsdepartementet brukte da det annonserte oppskytingen.
Med stor glede og ståhei holdt Pickering, Van Allen og von Braun pressekonferanse i lokalene til National Academy of Sciences i Washington, D.C ved 01.30-tiden lokal tid natt til lørdag 1. februar 1958. Der utbrøt von Braun: «Vi har fått et fotfeste i rommet. Det skal vi aldri noen gang oppgi.»
De tre løftet så opp over hodene sine en modell i full målestokk av Explorer 1. Bildet av de tre med Explorer 1-modellen har siden vært et symbol på USAs innmarsj i verdensrommet.
 |
Tre svært sentrale personer i Explorer-prosjektet holder opp en modell i full størrelse av Explorer 1 og bærerakettens fjerde trinn. Fra venstre: Pickering, Van Allen og von Braun. (NASA) |
Resultatene fra Explorer 1
Langs deler av banen og lavere enn 1000 km høyde målte Geiger-tellerne i Explorer 1 omtrent den forventede mengde med partikkelstråling. I høyder over 1000-1200 km observerte man delvis svært høye mengder med partikkelstråling, før mengdene brått falt til null. Dette var mildt sagt merkelig.
Kosmisk stråling hadde sitt opphav langt utenfor Jorden. Derfor skulle det være minst like mye av den høyt over Jorden som nær Jorden. Noen god forklaring på observasjonene fra Explorer 1 hadde man ikke.
Siden Explorer 1 ikke hadde med noen båndopptaker, kunne satellitten foreta observasjoner i bare omtrent 15 % av hvert omløp. Dataene man fikk ned var fragmentariske og vanskelige å se sammenhenger i.
 |
Pickering fotografert i 1998 i forbindelse med 40-årsjubileet for Explorer 1. Han står med en modell i full størrelse av nyttelasten i satellitten. I bakgrunnen til venstre ses en modell av bærerakettens andre og tredje trinn, med det fjerde trinnet og instrumentseksjonen (som til sammen var Explorer 1) på toppen. (NASA) |
Neste Explorer-oppskyting kom 5. mars 1958 med Explorer 2. De tre første trinnene i Juno I fungerte prikkfritt. Det fjerde trinnet, med en Baby Sergeant-motor, startet aldri. Dermed endte Explorer 2 på bunnen av Atlanterhavet.
ABMA og JPL hadde mer hell med Explorer 3, som gikk inn i en jordbane på 191 km x 2800 km 26. mars 1958. Explorer 3 hadde med en båndopptaker. Dermed fikk man derfor langt større og mengder med observasjoner enn fra forgjengeren. Vel så viktig var at man fikk observasjoner som hang sammen i tid og ikke bare i korte intervaller på hvert omløp.
Nå så man for første gang et mønster i hvordan målingene varierte. I lavere banehøyder registrerte instrumentene omtrent den forventede mengden med partikkelstråling. Etter hvert som satellitten på hvert omløp «klatret» opp mot apogeum, det høyeste punktet i banen, steg mengden med stråling til en viss maksimumsverdi. Så falt den brått til null. På vei ned mot perigeum, det laveste punktet i banen, skjedde målingene i motsatt rekkefølge. Fra å være null skvatt mengden med partikkelstråling brått opp til maksimumsverdien og avtok så samtidig som banehøyden avtok.
 |
James Van Allens oppdagelser ved hjelp av de første Explorer-satellittene førte til at han havnet på forsiden av Time 4. mai 1958. Til venstre for ham noe av instrumentpakken på Explorer 1. (Time) |
Van Allen og medarbeiderne hans lurte på at årsaken kunne være at intensiteten av partikkelstrålingen i over 1000-1200 km høyde var så stor at Geiger-tellerne ble mettet med stråling. Om intensiteten oversteg det høyeste nivået Geiger-tellerne var laget for å registrere, kunne det være at de rapportere om null stråling der.
I et laboratorium monterte Van Allens gruppe opp en Geiger-teller av samme type som var i Explorer-satellittene. Der fikk de teorien sin bekreftet. Når detektoren ble utsatt for mer stråling enn den var bygd for å måle, så kuttet den nærmest ut og rapporterte at det ikke var noen stråling i det hele tatt.
Explorer 4 ble skutt opp 26. juli 1958 i en bane på 262 km x 2209 km og med en inklinasjon på 50,3°. Satellitten beveget seg dermed lenger nord og syd enn forgjengerne og sveipet over en større del av rommet rundt Jorden.
Etter erfaringene med at tellerne på de to foregående Explorer-satellittene tydeligvis ble utsatt for mer stråling enn de kunne måle, hadde man nå gjort noen endringer. En av Geiger-tellerne på Explorer 4 var omgitt av et blyhylster. Bly er blant de materialer som mest effektivt stopper partikkelstråling. Denne detektoren kunne dermed måle strålingsnivåer 1500 ganger høyere enn en detektor som ikke var skjermet.
Med Explorer 4 fikk man direkte bevis for teorien man hadde hatt. I et belte rundt Jorden er det områder med en helt uvanlig høy konsentrasjon av ladede partikler som suser frem og tilbake langs Jordens magnetiske feltlinjer. Strålingsbeltet fikk navnet Van Allen-beltet etter mannen som ledet forskergruppen som oppdaget det. Senere oppdaget man at det er to slike hovedbelter rundt Jorden.
Annet relevant stoff
| 
