Świt ery kosmicznej: 60 lat temu Sputnik 1 zaczął nadawać z orbity

60 lat temu, wieczorem 4 października 1957 roku na niskiejorbicie okołoziemskiej pojawił się pierwszy sztuczny satelitaZiemi, Sputnik 1, który rozpoczął erę kosmiczną ludzkości. Wciągu 21 dni od umieszczenia go na orbicie, wysyłał sygnałyodbierane na całej planecie, by po wyczerpaniu energii w bateriachnadajnika zamilknąć – a po trzech miesiącach i przebyciu 70milionów kilometrów, spłonąć w atmosferze. Sygnały te byłypierwszymi globalnie dostępnymi komunikatami, wyprzedzając eręInternetu i komputerów – choć oczywiście bez komputerówradziecki satelita prawdopodobnie by nie powstał.

Słowo „sputnik” oznacza po rosyjsku towarzysza podróży,i to właśnie słowo stało się w wielu językach synonimemsztucznego satelity Ziemi. Pierwszy towarzysz naszej podróży,Sputnik 1, wyniesiony został na orbitę przez zmodyfikowanąmiędzykontynentalną rakietę balistyczną R-7, która wystartowałaz pierwszego kosmodromu w Kazachskiej SRR, miejsca, które wprzyszłości otrzyma nazwę „Bajkonur”. 33-metrowa, ważącaniemal 280 ton rakieta, zamiast głowicy wodorowej 6 Mt przenosiłametalową piłkę o średnicy 58 centymetrów i wadze niespełna 84kilogramów.

Ta metalowa piłka, powleczonamilimetrową warstwą osłony termicznej ze stopu aluminium i tytanu,składała się z dwóch półpowłok z ramą dokującą, połączonych36 śrubami. Szczelinę uszczelniono gumową uszczelką, uzyskująchermetyczną konstrukcję, wypełnioną azotem. W górnej półsferzeumieszczono dwa nadajniki radiowe o mocy 1 W, działające wczęstotliwościach 20,005 i 40,002 MHz, w dolnej półsferze znalazłsię zasilacz z trzema bateriami – ogniwami srebrno-cynkowymi,ważącymi łącznie ponad 50 kg. Na zewnątrz umieszczono czteryanteny o długości 2,4–2,9 m, przymocowane koncentrycznie podkątem 35°.

Nie taki miał być pierwszysatelita. Pierwsze plany były daleko bardziej ambitne. Prowadzonojuż prace nad satelitą ważącym ponad tonę, według projektuakademika Mstisława Kiełdysza, który miał przenosić dziesiątkiinstrumentów naukowych. Jednak ogłoszenie 29 lipca 1955 roku przezUSA planów wystrzelenia własnego satelity podczas MiędzynarodowegoRoku Geofizycznego zmusiło radzieckich uczonych do radykalnej zmianyplanów – Sputnik 1 powstawał w wielkim pospiechu, wręcz nakolanie. Tytaniczna praca fizyków i inżynierów pod kierownictwemSiergieja Korolewa przyniosła jednak efekty. Już w styczniu 1957roku Korolew wysłał do Rady Ministrów ZSRR memorandum informujące,że w okresie kwietnia-czerwca będzie dysponował dwiema rakietami wwersji satelitarnej, gotowymi do wystrzelenia zaraz po udanym teściebalistycznym R-7.

W pracach nad rakietą isztucznym satelitą zespołowi Korolewa niezwykle pomógł komputer.Nie byle jaki komputer, lecz Ten Komputer, BESM, BolszajaElektronno-Scziotnaja Maszyna, działająca w Akademii Nauk ZwiązkuRadzieckiego od 1952 roku. BESM wykorzystywał 5 tysięcy lamppróżniowych, oferując moc obliczeniową rzędu 10 Kflops. Operowałna liczbach zmiennoprzecinkowych w zakresie 10-9 – 1010,zapisywanych jako 39-bitowe słowa (32 bity na liczbę, 1 bit na znaki do 5 bitów na wykładnik). Równoległa jednostkaarytmetyczno-logiczna oferowała 9 operacji arytmetycznych, 8operacji na pamięci, 6 operacji logicznych i 9 operacji kontrolnych.

Komputer miał ujednoliconąpamięć dla kodu i danych (architektura von Neumanna) – 204739-bitowych komórek, oraz zewnętrzną pamięc na bębnachmagnetycznych (2 jednostki po 5120 słów) oraz taśmach (do 30tysięcy słów). Program i wstępne dane wprowadzano na kartachperforowanych, szczytywanych w tempie 20 kodów na sekundę, wynikipracy były wyprowadzane na papier, w tempie do 20 liczb na sekundę.Pobór mocy był spektakularny, gdzieś tak około 35 kW. Trzebapodkreślić, że BESM był w swoim czasie najszybszym komputerem wEuropie i drugim co do szybkości na świecie – lepszy był tylkoamerykański IBM 701.

Dwa pierwsze testy balistyczneR-7 zakończyły się fatalnie, ale już 21 sierpnia 1957 rokurakieta przeszła pomyślny test na poligonie na Kamczatce, o czympoinformowała kilka dni później agencja TASS, 7 wrześniaprzeprowadzono lot dalekiego zasięgu, a 23 września podjętodecyzję o wystrzeleniu Sputnika 1. Pierwotnie czas wyznaczono na 6października, na godzinę 22:20, tak by uniknąć obserwacji zestrony amerykańskich samolotów szpiegowskich, ale wskutek błędu wtłumaczeniu jednego z referatów wysłanych na spotkanie naukowcówz okazji Międzynarodowego Roku Geofizyki, Korolew zdecydował sięprzyspieszyć start.

4 października 1957 roku, ogodzinie 22:28 czasu moskiewskiego, wystartowała rakieta R-7,oznaczona jako 8K71PS. W 116 sekundzie lotu odrzucono boostery, w 294sekundzie oddzielił się drugi człon rakiety, trzeci z szybkością7780 m/s wchodził na eliptyczną orbitę okołoziemską, z perygeum214 km i apogeum 938 km oraz czasem obiegu Ziemi ok. 96 min. Sputnik1 odłączył się od rakiety 314 sekund po starcie. Towarzyszył muogromny, 26-metrowy główny człon rakiety nośnej, widoczny z Ziemijako obiekt pierwszej wielkości – sam Sputnik był ledwo przy nimdostrzegalny, jako obiekt szóstej wielkości.

Niewiele brakowało, by startskończył się katastrofą – z pozyskanych po starcie danychtelemetrycznych wynikało, że jeden z boosterów nie osiągnąłpełnej mocy w momencie zapłonu, co odchyliło rakietę odtrajektorii o 2°. Jednak szczęśliwie system kontroli lotu zdołałwyrównać trajektorię na sekundę przed automatycznym wyłączeniemrakiety.

Po wejściu na orbitę, CzerwonyKsiężyc, jak niekiedy nazywano Sputnika 1, rozpoczął nadawaniesygnałów radiowych, dziś można by powiedzieć – pierwszychtweetów, odbieranych przez radiostacje na całej planecie. Sygnaływysyłane naprzemiennie na falach 7,5 i 15 metrów zostały odebranena stanowisku startowym po raz pierwszy 20 sekund po rozpoczęciuorbitowania, przez 2 minuty zanim satelita wyszedł poza horyzont.Ogromna radość zespołu, krzyki „hurraaa” – a potem telefondo pierwszego sekretarza Nikity Chruszczowa. Nad ranem, 5października, agencja prasowa TASS lakonicznie donosiła: wwyniku ciężkiej pracy radzieckich instytutów badawczych i biurprojektowych, powstał pierwszy na świecie sztuczny satelita Ziemi.

Przez kolejne 21 dni Sputnik 1wysyłał swoje sygnały, odbierane przez ludzi na całym świecie –dłużej niż się spodziewano, baterie miały zapewnić zasilanie na2 tygodnie. Nie były one pozbawione treści: w czasie trwaniaimpulsów zakodowano wyniki pomiaru temperatury i ciśnienia, a samaanaliza sygnału ujawniała dane o gęstości jonosfery.

Zamilknięcie Sputnika 25października (usłyszano go ostatni raz ze stacji nasłuchowej wPeru) nie zakończyło misji. Sztuczny satelita spłonął watmosferze dopiero 4 stycznia 1958 roku, po wykonaniu 1440 okrążeńZiemi.

Oficjalnie Sputnik 1, podobnie jak i następny Sputnik 2, zostaływysłane w kosmos jako realizacja zobowiązania ZwiązkuRadzieckiego, przedstawionego w ramach przygotowań doMiędzynarodowego Roku Geofizycznego. Wysyłane na dwóchczęstotliwościach fale radiowe pozwoliły na niemożliwe wcześniejbadanie górnych warstw jonosfery – wcześniej możliwe byłyjedynie obserwować odbicia fal radiowych z niższych jej warstw.

Jednak prawdziwe znaczenie Sputnika 1 wiązało się oczywiście zpolityką. Cały świat mógł obserwować jego orbitowanie,zwiększając prestiż państwa radzieckiego i zadając kłamamerykańskiej propagandzie, w tamtych latach przedstawiającej ZSRRjako technicznie zacofanego kolosa. Ujawniony potencjał naukowy itechniczny był dla zwykłych Amerykanów szokiem – nie mielidostępu do raportów CIA, od samego początku już dokumentującychpostępy radzieckich inżynierów. Pierwsze wyemitowane w USAnagrania stałych pisków Sputnika budziły zarazem zachwyt jak iprzerażenie – z jednej strony ujawniając możliwości ludzkości,z drugiej przypominając, że zrobili to komuniści.

Kosmiczne morale Amerykanów sięgnęło dna 6 grudnia 1957 roku.Pierwsza próba wyniesienia na orbitę niewielkiego satelity Vanguard1A, publicznie nadawana przez telewizję, przed kamerami agencjiprasowych z całego świata, skończyła się sromotną porażką –dwie sekundy po starcie rakieta nośna runęła na platformęstartową. Lokalne gazety nie miały litości, używając naokreślenie amerykańskiego satelity takich nazw jak „Kaputnik”czy „Flopnik”.

Swoją porażkę USA zdołało jednak przekuć w sukces.Rozpoczęty kosmiczny wyścig z ZSRR przyniósł ogromne inwestycje wnauki fizyczne, inżynierę i matematykę i to na każdym szczebluedukacji. Powstała agencja zaawansowanych projektów ARPA (to jejzawdzięczamy ARPANET, fundament współczesnego Internetu), powołanodo życia agencję kosmiczną NASA, a 1 lutego 1958 roku wysłano wkosmos Explorera 1, pierwszego amerykańskiego sztucznego satelitęZiemi.