Explorer 1

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Sauter à la navigation Sauter à la recherche
Description de cette image, également commentée ci-après
Maquette d'Explorer 1 solidaire du dernier étage du lanceur Juno au Smithsonian Air and Space Museum.
Données générales
Organisation Army Ballistic Missile Agency (ABMA) et Jet Propulsion Laboratory (JPL)
Programme Programme Explorer
Domaine Environnement spatial de la Terre
Autres noms Satellite 1958 Alpha
Lancement à 03h48 UTC
Lanceur Juno I
Fin de mission
Durée 111 jours
Désorbitage
Identifiant COSPAR 1958-001A
Site NASA NSSDC Master Catalog
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 13,97 kg
Orbite
Périgée 358 km
Apogée 2 550 km
Période 114,8 minutes
Inclinaison 33,24°
Excentricité 0,139849
Demi-grand axe 7 832,2 km
Orbites ~ 56 000

Explorer 1 (officiellement Satellite 1958 Alpha) est le premier satellite artificiel terrestre des États-Unis, lancé le depuis la base de Cape Canaveral Air Force Station, en Floride. La mission de ce satellite fait partie du programme américain pour l'année géophysique internationale et est une réponse au lancement de Spoutnik 1 par l'Union soviétique le .

Contexte[modifier | modifier le code]

L'année géophysique internationale[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Année géophysique internationale.
Mise en place d'Explorer 1 sur son lanceur Juno I.

Au début des années 1950 les efforts de scientifiques de plusieurs pays aboutissent à un projet de recherche international baptisé Année géophysique internationale dont l'objectif est de réaliser une série de mesures coordonnées sur l'ensemble du globe terrestre avec des instruments terrestres, aéroportés, maritimes et des fusées-sondes pour faire progresser notre compréhension des processus géophysiques terrestres. Tous ces travaux doivent se dérouler sur une année entière entre juillet 1957 et décembre 1958. Malgré l'extrême tension politique suscitée par la guerre froide qui oppose deux camps dirigés respectivement par les États-Unis et l'Union Soviétique, le projet rassemble 60 000 scientifiques et 66 pays. Pour marquer l'événement les deux superpuissances de l'époque proposent en 1954 de placer à cette occasion un satellite artificiel autour de la Terre. Le concept de satellite artificiel est ancien mais c'est seulement au cours des deux dernières décennies, que, sous l'impulsion de l'Allemagne nazie (missile V-2) puis des deux superpuissances (développement de missiles balistiques), la maitrise technique permet d'envisager son implémentation. L'objectif annoncé est entériné le 4 octobre 1954 par le comité organisateur de l'année géophysique internationale qui encourage tous les pays à y participer. Aux États-Unis le lancement d'un satellite est approuvé par le comité national de l'année géophysique réuni le 18 mai 1955. Bien avant cet événement la conception d'un tel satellite avait été étudié par la Rand Corporation et le bureau aéronautique de la Marine de guerre américaine donnant lieu à des rapports publiés dès 1946. Mais pour lancer ce satellite il fallait d'abord disposer d'un lanceur capable de l'accélérer suffisamment (plus de 7 km par seconde) pour qu'il reste en orbite[1]..

Le choix du lanceur[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Juno (fusée) et Programme Vanguard.

En 1954, l’Armée de Terre américaine et la Marine de guerre américaine ont acquis une expertise importante dans le domaine des fusées grâce à leur programmes de missiles balistiques. Côté américains, confronté à deux propositions de lanceurs, les responsables décident d'écarter le projet de l'Armée de Terre connu sous le nom de projet Orbiter (en). Le projet de la marine américaine retenu, le programme Vanguard, repose sur un lanceur complètement nouveau ne dérivant pas d'un missile militaire contrairement à son concurrent[2],[3].

Les soviétiques prennent de l'avance[modifier | modifier le code]

Le programme Vanguard, particulièrement novateur et démarré trop tard, prend du retard, et le l'Union soviétique réussit le premier lancement d'un satellite artificiel, Spoutnik 1. Dans le climat de guerre froide opposant les États-Unis et l'Union soviétique, ce succès des ingénieurs et scientifiques soviétiques, qui semble démontrer une supériorité inattendue, est ressentie comme un camouflet par la population américaine et ses dirigeants. Le secrétaire de la défense Neil McElroy (en) pour rattraper l'URSS dans la conquête de l'espace[4].

Développement du satellite Explorer 1 et de son lanceur[modifier | modifier le code]

Explorer 1 est conçu et fabriqué par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), tandis que le missile Jupiter-C est adapté par l'Army Ballistic Missile Agency (ABMA) pour pouvoir emmener une charge utile sur orbite ; le lanceur résultant est connu sous le nom de Juno I. Travaillant étroitement ensemble, l'ABMA et le JPL modifient le missile Jupiter-C et construisent le satellite Explorer 1 en 84 jours. Cependant, avant la fin des travaux, l'Union Soviétique lance un deuxième satellite, Spoutnik 2, le . D'autre part, la tentative de l'US Navy de placer le premier satellite américain Vanguard TV3 sur orbite se solde par un échec le 6 décembre[5].

Déroulement de la mission[modifier | modifier le code]

Lancement[modifier | modifier le code]

Lancement d'Explorer 1 le
Les concepteurs d'Explorer 1 William Pickering, James Van Allen et Wernher von Braun soulèvent une maquette du satellite durant la conférence de presse qui a lieu immédiatement après le lancement.

Le , à 3h48 UTC, la fusée Juno I décolle depuis la base de Cape Canaveral Air Force Station et place sur orbite le satellite Explorer 1, qui devient ainsi le premier satellite terrestre américain. Son orbite a un périgée de 358 kilomètres, un apogée de 2 550 kilomètres, avec une période de 114,8 minutes[6],[7],[8]. La masse totale du satellite est de 13,97 kilogrammes (30,80 lb), dont 8,3 kg (18,3 lb) d'instrumentation, batteries comprises.

Peu avant le lancement les trois principaux responsables du projet - Von Braun, Pickering et Van Allen - sont envoyés à Washington pour réaliser une conférence de presse sur les résultats de cette tentative. Compte tenu du nombre d'échecs qui ont précédé ce vol et de la pression des médias et du personnel politique, le climat est tendu. Van Braun a emporté des lunettes noires pour se faufiler à l'extérieur afin de semer les journalistes en cas d'échec. Toutefois il est prévu que la conférence de presse ne sera convoquée que si le lancement est un succès. C'est une station de réception radio située sur la côte ouest qui est chargé de détecter le signal radio que devrait émettre le satellite en cas de succès en survolant cette région du globe. D'après les calculs, le signal devrait être détecté 106 minutes après le décollage de la fusée. Les responsables du projet et quelques officiels sont installés dans la salle de guerre du Pentagone attendant le retour de la station en Californie avec laquelle ils sont en liaison téléphonique. Mais au bout des 106 minutes fatidiques aucune signal n'a été reçu. Les minutes passent et la tension monte quand finalement, à la 114ème minute, la station annonce qu'elle a reçu un signal fort signifiant le succès du lancement. L'explication est que le lanceur a été plus efficace que prévu et a placé le satellite sur une orbite plus haute.

Les journalistes sont convoqués pour une conférence de presse qui doit avoir lieu une heure plus tard (à 2 heures du matin) au siège de l'Académie nationale des sciences. C'est le milieu d'une nuit d'hiver et Van Braun se demande si la conférence de presse ne va pas se dérouler devant une salle vide. Mais à leur arrivée l’amphithéâtre est bondé et van Braun doit se faufiler par une entrée latérale pour pénétrer dans le bâtiment. La conférence tourne à l'hystérie collective. Le clou de l'évènement lorsque les trois héros du jour, de manière spontanée, soulève ensemble une maquette du satellite Explorer 1 pour la présenter à la foule des photographes. Comme pour le Spounik 1 soviétique, le satellite a été lancé sans lui donner de nom. Après le lancement plusieurs sont proposés - Missile 29, Deal, Highball, Topkick - mais le président Eisenhower choisit Explorer (en français explorateur) destiné à marquer le caractère pacifique de l'événement.

Fin de la mission[modifier | modifier le code]

Explorer 1 transmet des données durant 112 jours jusqu'à l'épuisement de ses batteries qui interrompt les échanges le . Le satellite reste en orbite plus de 12 ans. Les forces de trainée générées par l'atmosphère résiduelle réduisent progressivement l'altitude de son périgée et le il pénètre dans les couches d'atmosphères denses et se consume au-dessus de l'Océan Pacifique.

Une réplique en taille réelle d'Explorer 1 est exposée dans la galerie Milestones of Flight, au Smithsonian Institution du National Air and Space Museum.

Caractéristiques techniques[modifier | modifier le code]

Explorer 1 est conçu et fabriqué par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) du California Institute of Technology sous la direction de William H. Pickering. C'est le second satellite, après Spoutnik 2, à embarquer une charge utile. La conception de son instrumentation scientifique embarquée est confiée à James Van Allen de l'Université de l'Iowa. Elle est constituée de[9] :

  • un tube Geiger-Müller Anton 314 omnidirectionnel, conçu par le Docteur George Ludwig de l'Iowa's Cosmic Ray Laboratory, pour détecter les rayons cosmiques (d'une énergie E > 30 MeV pour les protons et E > 3 MeV pour les électrons). La plupart du temps, l'instrument était saturé[10] ;
  • cinq capteurs de température (un interne, trois externes et un dans la coiffe) ;
  • un microphone (acoustic micrometeorite detector, transducteur et amplificateur état solide) pour détecter les impacts de micrométéorites en captant les vibrations du corps du satellite[11],[12]. ;
  • un détecteur à grille (micrometeorite erosion gauge, wire grid detector), également destiné à détecter les impacts de météorites. En cas d'impact d'une micrométéorite d'environ 10 µm, une connexion électrique est détruite, et l'évènement est enregistré[11],[12].

En raison de l'espace limité et des exigences de poids réduit, l'instrumentation d'Explorer 1 est conçue pour être simple et fiable. L'alimentation en électricité est fournie par des batteries au mercure qui représentent approximativement 40 % de la masse de charge utile. Les données fournies par ces instruments sont transmises lors du survol de l'une des dix-sept stations au sol par deux antennes opérant à des fréquences de 108,00 et 108,03 MHz[9],[13].

Schéma légendé d'Explorer 1.

Résultats[modifier | modifier le code]

Les premiers indices de la ceinture de Van Allen[modifier | modifier le code]

Les compteurs Geiger embarqués à bord d'Explorer I détectent un rayonnement considéré comme conforme aux pronostics effectués avant le vol par les scientifiques (environ 30 particules par seconde) sur une partie de son orbite mais sur d'autres parties de l'orbite aucun rayonnement n'est détecté. Aucune explication satisfaisante n'est trouvée d'autant plus que sur ce premier satellite, il n'existe aucun système d'enregistrement et les données scientifiques sont transmises en temps réel aux stations terriennes. Lorsque aucune station n'est en vue (ce qui est fréquent à faible altitude), les données sont perdues. L'équipe scientifique de l'Université de l'Iowa placée sous la direction de James van Allen, ne sait comment interpréter ces données. Le mystère sera levé avec la découverte de la ceinture de Van Allen en forme de beignet, dans le cadre de la mission Explorer 3. Ce satellite dispose des mêmes instruments mais emporte en plus un enregistreur à bande magnétique qui permet de disposer de l'ensemble des données sur toute l'orbite.

Micrométéorites[modifier | modifier le code]

Sur une période de onze jours, le microphone détecte et transmet aux stations au sol 145 impacts de poussière cosmique[14], correspondant à un taux de 8 × 10-3 impacts m-2 s-1.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Homer E. Newell (NASA), « Beyond the Atmosphere : Early Years of Space Science - CHAPTER 5 THE ACADEMY OF SCIENCES STAKES A CLAIM », (consulté le 11 octobre 2009)
  2. (en) Project Vanguard - Why It Failed to Live Up to Its Name, 21 octobre 1957, Time Magazine
  3. Discovering the cosmos with small spacecraft, p. préambule
  4. (en) Sputnik and The Dawn of the Space Age, NASA History, NASA.
  5. (en) Chapter 11: From Sputnik I to TV-3, McLaughlin Green Constance, Lomask, Milton. Vanguard - A History, NASA, 1970.
  6. (en) Explorer 1 First U.S. Satellite - Fast Facts, JPL, NASA.
  7. (en) Trajectory Details, NSSDC Master Catalog, NASA.
  8. (en) Explorer 1, Solar System Exploration, NASA.
  9. a et b (en) Explorer-I and Jupiter-C, Data Sheet, Department of Astronautics, National Air and Space Museum, Smithsonian Institution.
  10. (en) Cosmic-Ray Detector, NSSDC Master Catalog, NASA.
  11. a et b (en) Micrometeorite Detector, NSSDC Master Catalog, NASA.
  12. a et b Manring, Edward R., Micrometeorite Measurements from 1958 Alpha and Gamma Satellites, Planetary and Space Science, vol. 1, pages 27-31, Pergamon Press, janvier 1959.
  13. (en) Explorer 1, NSSDC Master Catalog, NASA.
  14. (en) [PDF] The meteoritic hazard of the environment of a satellite, John E. Duberg, mai 1962, NASA.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :