Hoy en la ciencia: lanzamiento de Explorer 1

Nave espacial con forma de cohete con cuatro antenas en forma de alambre en órbita con la Tierra de fondo.

Concepto artístico del Explorer 1 en órbita. Imagen víaNASA.


31 de enero de 1958.El primer satélite de EE. UU.,Explorador 1, fue lanzado al espacio en esta fecha, unos cuatro meses despuésSputnik 1se convirtió en el primer satélite en orbitar la Tierra. El éxito de la misión del Explorer 1 fue un hito fundamental en los primeros días de la carrera espacial con la ex Unión Soviética. Explorer 1, el tercer objeto creado por humanos en el espacio, también llevaba instrumentos científicos que detectaron los cinturones de Van Allen que envuelven la Tierra.

El Explorer 1 pesaba solo 30 libras (14 kilogramos) y tenía menos de 7 pies de largo (203 cm). Se necesitaron 114,8 minutos para completar una órbita de la Tierra, es decir, 12,54 órbitas al día. Su órbita descendió hasta 220 millas (354 km) y alcanzó una altitud máxima de 1,563 millas (2,515 km). Un instrumento científico a bordo, un detector de rayos cósmicos, fue diseñado para tomar medidas de radiación cuando la nave espacial orbitaba la Tierra. Los datos que proporcionó llevaron a James Van Allen, el científico principal de la misión, y a su equipo a concluir que habían descubierto partículas cargadas atrapadas por el campo magnético de la Tierra, un hallazgo que se confirmó en datos de otros satélites. Estas zonas de partículas de carga atrapadas ahora llevan el nombre de Van Allen.


El impacto de Explorer 1 fue enorme; ayudó a impulsar lo que se convertiría en uncarrera en el espacio.

Portada del periódico con el título & apos; Jupiter-C Puts Up Moon & apos; y más titulares relacionados con Explorer.

Explorer 1 apareció en los titulares deTiempos de Huntsvilleel 1 de febrero de 1958. Imagen víaNASA.

Rusia había lanzado el Sputnik 1, el primer satélite artificial del mundo, el 4 de octubre de 1957. El Explorer 1 fue lanzado en respuesta rápida por Estados Unidos. Fue diseñado y construido en menos de tres meses en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) por un equipo dirigido porWilliam Hayward Pickering. Fue director de JPL durante 22 años, hasta su jubilación en 1976.

Explorer 1 se lanzó con unCohete Júpiter Cproporcionado por elAgencia de Misiles Balísticos del Ejército de EE. UU.bajo la dirección de un renombrado científico espacialWernher von Braun. Había trabajado para los nazis durante la Segunda Guerra Mundial, pero luego comenzó a trabajar para los Estados Unidos. Durante elPrograma Apolo, von Braun fue el arquitecto jefe de laSaturno V, el gigantesco cohete que finalmente envió gente a la luna.




Había varios instrumentos científicos a bordo del Explorer 1: medidores de temperatura, detectores para detectar impactos de micrometeoritos y un detector de rayos cósmicos. Este último debía hacer historia científica al detectar los cinturones de radiación que rodeaban la Tierra, zonas de partículas cargadas, principalmente electrones y protones, capturadas del viento solar por el campo magnético de la Tierra.

Una figura recortada del Explorador que muestra instrumentos científicos etiquetados en su interior.

Instrumentos científicos de Explorer 1: medidores de temperatura, sensores de micrometeoritos y el detector de rayos cósmicos. Imagen víaNASA.

El detector de rayos cósmicos del Explorer 1 fue construido por un equipo dirigido porJames Van Allenen la Universidad de Iowa. A medida que el cohete ascendía, el Explorer 1 detectó las tasas de conteo esperadas de los rayos cósmicos. Pero en órbita, entre períodos de tasas esperadas de conteo de rayos cósmicos, ellos científicos estaban perplejospara ver períodos de recuentos muy altos y recuentos cero. A la confusión se sumaba la dificultad para captar transmisiones satelitales y rastrear la trayectoria orbital del satélite.

Estudiante de posgrado de Van Allen,Carl McIlwain, sugirió que los conteos cero podrían deberse a una concentración muy alta de partículas cargadas que causaron que el detector se saturara y, por lo tanto, registrara conteos cero. McIlwain probó y confirmó esta idea en un laboratorio sometiendo un detector similar a una fuente intensa de rayos X. Eso llevó a los científicos a darse cuenta de que habían descubierto un cinturón de partículas cargadas atrapadas por el campo magnético de la Tierra, una hipótesis que había sido propuesta hace algún tiempo por otros científicos comoKristian BirkelandyCarl Stoermer.


Otro satéliteExplorador 3, se lanzó solo dos meses después (después de que Explorer 2 fallara). Era casi idéntico al Explorer 1, pero tenía una grabadora que podía reproducir los datos del detector de rayos cósmicos en el suelo, proporcionando lecturas de radiación en cada órbita. Usando estos datos de mayor calidad, los científicos pudieron confirmar la presencia de un cinturón de radiación.

Las misiones espaciales posteriores han devuelto datos que caracterizan mejor a laCinturones Van Allen. Hay dos cinturones principales: el cinturón de Van Allen interior se extiende típicamente desde 620 millas (1,000 kilómetros) a 7,500 millas (12,000 kilómetros) sobre la Tierra, pero puede variar según la actividad solar. El cinturón exterior puede ser aún más variable en forma y tamaño, y por lo general se extiende en altitud de 8.100 a 37.300 millas (13.000 a 60.000 kilómetros). En febrero de 2013, untercer cinturón de radiaciónfue anunciado. Este fue un fenómeno transitorio vinculado a la actividad solar. El nuevo cinturón temporal fue descubierto por elSondas Van Allen, Satélites de la NASA que se desplegaron para realizar un estudio detallado de los cinturones de radiación.

Anillos concéntricos anchos y gruesos en forma de rosquilla alrededor de la Tierra.

Este dibujo en corte muestra una vista tridimensional de los dos principales cinturones de radiación de Van Allen: el cinturón interior (rojo) dominado por protones y el exterior (azul) por electrones. Imagen vía NASA /Wikimedia Commons.

Vea este documental de 1958 sobre el satélite Explorer 1 (28 minutos).


Ahora sabemos que los cinturones de radiación son bastante comunes; otros planetas de nuestro sistema solar, como Júpiter, Saturno y Urano, también tienen cinturones de radiación similares a los de la Tierra. En términos generales, la radiación espacial representa un riesgo tanto para los astronautas como para las naves espaciales.

El Explorer 1 transmitió datos durante unos cuatro meses hasta que sus baterías murieron el 21 de mayo de 1958. Pero permaneció en órbita durante 12 años, dando vueltas 58.376 veces alrededor de la Tierra, antes de quemarse al volver a entrar en la atmósfera el 31 de marzo de 1970.

Tres hombres de traje sosteniendo un cohete sobre sus cabezas.

William Picketing, James Van Allen y el científico alemán Wernher von Braun (de izquierda a derecha) sostienen un modelo del primer satélite estadounidense Explorer 1. Este fue tomado después del exitoso lanzamiento del satélite el 31 de enero de 1958 por un Júpiter. Cohete C en Cabo Cañaveral, Florida. Imagen vía NASA /JPL.

En pocas palabras: Explorer 1 fue el primer satélite lanzado por Estados Unidos. Fue enviado a la órbita terrestre por un cohete Júpiter C el 31 de enero de 1958. Le dio a Estados Unidos un gran impulso en los primeros días de la carrera espacial entre Estados Unidos y la Unión Soviética. Este satélite pionero también llevaba un instrumento científico que detectó lo que ahora conocemos como los cinturones de Van Allen.