Sputnik-1

gigatos | Janeiro 1, 2022

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Resumo

O Sputnik-1 (russo: Спутник-1), também conhecido como PSZ-1 (Prostoyevsky Sputnik), é um satélite soviético. Foi o primeiro satélite do programa Sputnik e o primeiro satélite da Terra, a primeira nave espacial a ser lançada para o espaço. Foi lançado a 4 de Outubro de 1957 a partir de Baikonur, num veículo de lançamento Sputnik 8K71. Devido à sua órbita baixa, foi destruída na atmosfera após três meses.

Um grupo de cientistas soviéticos, liderado pelo designer de foguetes Sergei Korolyov, propôs ao Partido Comunista da União Soviética que um objecto feito pelo homem fosse lançado para o espaço como demonstrador tecnológico. Quando o Presidente Dwight D. Eisenhower também anunciou a intenção dos Estados Unidos de o fazer, foi dada luz verde, e mesmo prioridade, ao plano para permitir à União Soviética ultrapassar a superpotência ideológica rival. No centro do plano não estava o satélite, mas o veículo de lançamento capaz de o colocar em órbita. Em meados da década de 1950, a União Soviética desenvolveu o míssil balístico intercontinental R-7 Semyorka, que tinha os parâmetros para colocar um objecto com peso até 1,4 toneladas em órbita à volta da Terra. Este foguete teve de ser convertido de um dispositivo militar num foguete espacial e a infra-estrutura necessária para o seu lançamento teve de ser criada. Para este último, o comité estatal coordenador seleccionou um local perto da cidade de Tyuratam no deserto do Cazaquistão e estabeleceu o antecessor do actual porto espacial de Bajkonur (com o nome de código da cidade a 370 km de distância).

O primeiro dispositivo espacial a ser lançado foi inicialmente planeado para ser um dispositivo grande e complexo, mas a fim de reduzir o tempo de concepção e construção, Korolyov propôs uma alternativa, uma versão mais pequena e muito simplificada, que foi finalmente aceite pelas autoridades. Esta versão tornou-se a PSZ, ou Prostoyejsky Sputnik. Após uma breve preparação – e certificando-se de que podiam ser lançados antes dos americanos – o OKB-1 de Korolyov preparou a nave espacial R-7PSZ-1 para lançamento, que foi lançada às 0:28:34 de 5 de Outubro de 1957 (19:28:34 UTC de 4 de Outubro de 1957). Apesar de uma pequena avaria do foguete, o satélite foi colocado numa órbita elíptica de 223*950 km de altitude, que foi cerca de 500 km mais baixa do que inicialmente previsto. O satélite transportava um único transmissor de rádio, que transmitia continuamente sinais sonoros “bip-bip-bip” com uma potência de 1 watt a duas frequências diferentes. Foi a partir da recepção e análise deste sinal de rádio que os peritos puderam tirar conclusões sobre as condições.

Na sequência do anúncio soviético e do subsequente radar e rastreio de rádio do satélite, houve um verdadeiro pânico nos países ocidentais. O motivo soviético (ulterior) de dizer ao mundo que podiam alcançar qualquer ponto do mundo com uma arma (nuclear) estava mesmo no alvo. Sob pressão da opinião pública para ripostar, o Presidente Eisenhower tomou uma série de medidas que, no essencial, podem ser vistas como os primeiros passos no que os historiadores chamam a corrida espacial. Primeiro, os EUA lançaram o seu próprio satélite (Explorer-1), e depois, para contrabalançar o sucesso soviético, foi criada a NASA para realizar proezas espaciais que permitissem aos EUA vencer a União Soviética na tecnologia (espacial).

Após a Segunda Guerra Mundial, ambas as potências trataram as invenções técnicas que tinham adquirido do Reich alemão como um espólio de guerra, incluindo o míssil V-2 como uma prioridade. Os americanos transferiram Wernher von Braun e dezenas de engenheiros que trabalham com ele para os Estados Unidos, enquanto os soviéticos tomaram posse de quase 100 vagões de peças de mísseis ou acessórios V-2 mais ou menos montados, incluindo vários engenheiros de mísseis POW. Nesta base, ambos os lados embarcaram no desenvolvimento de mísseis em grande escala durante a Guerra Fria. Tanto os EUA como a União Soviética continuaram a desenvolver o V-2, resultando no primeiro míssil balístico intercontinental soviético, o R-7. O chefe do design do míssil, Sergei Korolyov, levantou a ideia – que foi fortemente rejeitada pelos proprietários do programa, os líderes militares – de utilizar o míssil para um teste espacial. A ideia baseava-se na ideia de que a tecnologia de lançamento de foguetes nucleares era secreta, mas que um lançamento de foguetes pacíficos poderia enviar uma mensagem ao mundo sobre a capacidade destrutiva e a ameaça. A ideia de Korolyov foi retomada pela liderança do Partido Comunista da União Soviética, que autorizou a experiência como um programa secreto.

A 17 de Dezembro de 1954, Korolyov apresentou formalmente uma proposta ao Ministro da Indústria da Defesa, Dmitry Ustinov, na qual ele levantou a possibilidade de desenvolver uma lua artificial. O cientista de foguetes apoiou a ideia de desenvolvimento com relatórios de Mikhail Tyihonravov, outro importante cientista de foguetes, que experiências semelhantes estavam a ser conduzidas noutros países e que o lançamento de um veículo em órbita era um passo inevitável no processo de desenvolvimento de foguetes. O terceiro membro do grupo de proponentes foi Mstislav Keldis, que estava a trabalhar nos problemas teóricos e matemáticos das armas nucleares e, na altura, nos foguetes. A proposta permaneceu sem resposta durante algum tempo.

Na América, o Presidente Dwight D. Eisenhower anunciou a 29 de Julho de 1955 que o seu país iria lançar um satélite, um objecto feito pelo homem, em órbita à volta da Terra como parte de uma série de acontecimentos durante o Ano Geofísico Internacional de 1 de Julho de 1957 a 31 de Dezembro de 1958. O anúncio do Presidente dos EUA teve um efeito ardente nos decisores políticos soviéticos: a proposta Korolyov-Tyihonravov-Keldis, que estava na sua mesa há mais de seis meses, foi apresentada ao Partido Comunista da União Soviética por Leonid Sedov no prazo de quatro dias, e a 8 de Agosto de 1955 o Comité Central do Partido, em total sigilo, aprovou a proposta de construção de um satélite que a União Soviética poderia mais tarde lançar para o espaço.

“Object-D”

A 30 de Janeiro de 1956, o Conselho de Ministros da União Soviética ordenou o desenvolvimento de um satélite, denominado “Objekt-D”, pela Resolução 149-88SZSZ. O dispositivo recebeu a designação “D” porque as letras A, B, V, G do alfabeto russo já estavam ocupadas pelas ogivas nucleares designadas como as cargas úteis do míssil balístico intercontinental R-7. Com base nos parâmetros do foguete R-7 proposto para transportar o satélite, as dimensões do dispositivo também foram especificadas na decisão: a sua massa tinha de estar entre 1 000 e 1 400 kg, dos quais a carga útil do equipamento científico podia pesar entre 200 e 300 kg. O ponto mais importante da decisão foi a definição da tarefa, nomeando as pessoas responsáveis pelas sub-tarefas:

A decisão especificou também os tópicos científicos que as experiências a serem levadas a cabo pelo satélite a ser lançado tinham de cobrir:

O documento deu autoridade para utilizar livremente peças e componentes de “outros dispositivos” – ou seja, ogivas também em desenvolvimento e destinadas a ser utilizadas no R-7 – a fim de poupar tempo e recursos. Desde o início, os desenvolvimentos têm seguido duas linhas de abordagem. Por um lado, para além da produção do Objekt-D, a decisão ordenou o desenho preliminar de uma estrutura chamada Objekt-OD, onde a letra O significava “orientyirujemij”, ou seja, o desenvolvimento de um veículo espacial manobrável, manobrável, cujo objectivo óbvio era permitir o regresso do satélite da órbita à Terra, ou seja, o regresso, que era um requisito fundamental de uma nave espacial portadora de um ser humano. A outra direcção de desenvolvimento foi a Objekt-MPSZ (M: Malij, pequeno), que foi retomada de um desenho anterior pelos decisores e que visava desenvolver um satélite pequeno e simples, principalmente por razões de economia de tempo.

Um mês depois, o projecto saiu de trás das ideias e documentos para os decisores e tomou forma quando o Secretário Geral do Partido Nikita Khrushchev visitou Sergei Korolyov na sede da OKB-1 em Podlipki, a 27 de Fevereiro de 1956. O construtor chefe mostrou ao político e à sua comitiva o equipamento – incluindo um modelo em tamanho real da Semyorka R-7 e um modelo de satélite com o seu próprio desenho curioso. A ênfase da manifestação foi colocada no míssil balístico intercontinental e na sua capacidade de alcançar a URSS com as suas novas armas nucleares, o que deu grande satisfação ao Primeiro-Ministro dos EUA e o deixou curioso sobre o outro projecto, o satélite, que iria demonstrar abertamente à superpotência rival a sua capacidade de “bombardear à distância”. Khrushchev teve o prazer de dar a sua bênção ao projecto.

Os primeiros lotes de requisitos técnicos para o Objekt-D foram emitidos em Fevereiro de 1956, enquanto que a 14 de Junho de 1956 Korolyov emitiu a sua própria lista de quantos locais e como o R-7 teria de ser modificado para transportar o Objekt-D. A 14 de Setembro de 1956, Korolyov participou numa reunião do Presidium da Academia das Ciências Soviética, onde Keldis delineou os planos para a parte científica do programa de satélites. A ideia original era que um resumo destes deveria ter sido submetido à Academia em Agosto, mas durante a visita em meados de Setembro, Keldis só podia prometer que estariam prontos em breve. Claro que houve atrasos com o próprio satélite: o protótipo deveria estar pronto em Outubro de 1956, mas mais uma vez só em Novembro é que foi feita a promessa de que estaria pronto.

“Object-PSZ”

A 25 de Novembro de 1956, encomendou a um dos seus engenheiros, Nikolai Kutyirkin, dentro do OKB-1, a concepção de um novo satélite, mais pequeno e mais simples, para o qual os cálculos matemáticos foram efectuados por outro jovem engenheiro, Georgy Grechko, mais tarde astronauta. Com os planos para os satélites mais pequenos – cada um pesando até 100 kg – em mãos, Korolyov solicitou autorização para lançar dois satélites mais pequenos a 5 de Janeiro de 1957. Os satélites foram designados PSZ-1 e PSZ-2 (PSZ – Prostoyeisky Sputnik = Simplest Sputnik) e foi proposto que fossem lançados em Abril-Junho de 1957, antes do Ano Geofísico Internacional – e da anunciada experiência americana.

Em 25 de Janeiro de 1957, Korolyov tinha aprovado projectos preliminares para satélites simples, e em 15 de Fevereiro de 1957, o Conselho de Ministros da URSS reuniu-se e emitiu a sua resolução 171-835SZ, Medidas para o Ano Geofísico Internacional, aceitando a proposta de Korolyov para poupar tempo na concepção de satélites, antecipando os americanos através do lançamento de dispositivos mais simples (mesmo que estivessem muito abaixo das capacidades dos veículos de lançamento). Os dispositivos, pesando cerca de 100 kg, poderiam ser lançados em Abril-Maio de 1957, desde que pelo menos dois lançamentos de teste do R-7 tenham sido bem sucedidos antes. Entretanto, o lançamento do Objekt-D não foi previsto até Abril de 1958.

Entretanto, é claro, as modificações necessárias para o novo satélite tiveram de ser feitas ao R-7, o que tornou duvidosa a data de lançamento de Abril-Maio. Korolyov e o outro designer-chefe, Valentin Glusko, acreditavam que o lançamento poderia ser alcançado pelo 100º aniversário de Konstantin Tsiolkovsky, 17 de Setembro de 1957.

Preparação do veículo de lançamento e selecção do local de lançamento

O elemento chave de todo o projecto não era o satélite em órbita à volta da Terra, mas o veículo de lançamento que o podia (ou não) colocar em órbita, pelo que o lançamento do primeiro satélite artificial dependia de a organização ou estado que o estava a fazer ter um. Tanto na União Soviética como nos Estados Unidos, o desenvolvimento de mísseis para fins militares começou imediatamente após a Segunda Guerra Mundial, culminando com o desenvolvimento de mísseis balísticos intercontinentais, que podiam transportar várias toneladas de cargas explosivas para alvos a dezenas de milhares de quilómetros de distância. Na União Soviética, o míssil R-7 foi desenvolvido pela Agência OKB-1 como uma arma de mísseis, cujo desenvolvimento foi decidido a 20 de Maio de 1954 pelo Comité Central do Partido Comunista da União Soviética e pelo Conselho de Ministros da União Soviética. A designação oficial do R-7 foi 8K71, de acordo com o seu código atribuído pelo GRAU (o Chefe do Departamento de Foguete e Artilharia Soviético do Ministério da Defesa). (A OTAN designou-a Sapwood, a SS-6 dos EUA).

A procura de um local adequado para lançar o míssil no interior da União Soviética foi finalmente realizada por um comité especial no Cazaquistão na estepe perto da aldeia de Tyuratam (o local do último Cosmódromo de Baikonur). O sítio recebeu o nome “NIIP-5” (modificado na época pós-soviética para “GIK-5”). A escolha do local foi aprovada pelo Conselho de Ministros a 12 de Fevereiro de 1955, e a primeira instalação, um edifício militar, foi inaugurada a 20 de Julho, mas só em 1958 é que a base de lançamento de mísseis foi concluída.

O primeiro lançamento do R-7 (OK71 No. 5L) teve lugar a 15 de Maio de 1957. O lançamento foi um fracasso: um incêndio começou na fase do acelerador lateral, marcado Blok D, imediatamente após o lançamento e continuou até à sua separação no 98º segundo, quando a fase do acelerador se separou da fuselagem central do foguetão e toda a estrutura caiu no solo a 400 km do local de lançamento. Foram feitas três tentativas para lançar o próximo exemplo (8K71 No.6) em 10 e 11 de Julho de 1957, mas uma falha mecânica impediu o lançamento e o foguetão não conseguiu voar. A terceira tentativa, com 8K71 No.7, foi em 12 de Julho de 1957, durante a qual um curto-circuito no motor Vernier fez com que o foguete ficasse fora de controlo, fazendo com que os aceleradores laterais se separassem do corpo após 33 segundos de voo e toda a estrutura se despenhasse no solo a 7 km da rampa de lançamento.

O primeiro lançamento com sucesso teve lugar no quarto teste, com 8K71 No.8 a 21 de Agosto de 1957. O míssil acelerou com sucesso a ogiva experimental à velocidade e altitude desejadas, que depois regressou à atmosfera por um caminho parabólico, quebrando-se na descida a uma altitude de 10 km, percorrendo cerca de 6.000 km. A 27 de Agosto de 1957, a CSCE anunciou que a União Soviética tinha lançado com sucesso um míssil de longo alcance e de múltiplas fases. Seguiu-se um quinto teste de mísseis com o 8K71 No. 9 em 7 de Setembro de 1957, o que foi novamente um sucesso, embora a maquete da ogiva, representando a carga útil, tenha sido novamente estilhaçada durante a reentrada. Isto exigiu um redesenho completo da ogiva, mas o próprio foguete passou nos dois testes preliminares bem sucedidos estabelecidos na decisão do Conselho de Ministros, tornando-o adequado para um teste espacial com um satélite em vez de uma ogiva. Korolyov tomou então a iniciativa e convenceu o comité estatal relevante a lançar o satélite PSZ-1 no próximo lançamento, uma vez que o redesenho da parte de combate significaria que não haveria mais nenhum lançamento de teste durante muito tempo, e desta vez poderia ser utilizado para lançar o PSZ-1 e depois o PSZ-2.

O R-7 licenciado, agora designado 8K71PSZ, chegou ao local de lançamento a 22 de Setembro de 1957, onde foi imediatamente preparado para o lançamento. O foguete diferia em vários aspectos das versões destinadas a ser utilizadas como arma, com uma massa de apenas 272 toneladas em comparação com 280 toneladas para a versão militar, um comprimento de 29,167 metros em vez de 34,22 metros e um impulso de 3 900 kN (em comparação com 3 650 kN para a versão original).

Desenvolver a localização por satélite

Em princípio, o projecto do primeiro satélite do mundo era altamente secreto em todos os seus elementos na União Soviética, pela razão de Moscovo que se partilhasse informações com o mundo exterior, seria muito fácil revelar o fio militar secreto por detrás da experiência, nomeadamente as capacidades de armamento dos soviéticos. No entanto, apesar de o público estar de certa forma preparado para aceitar uma realização bem sucedida, foram dadas pistas, pequenas ou grandes, de que o mundo não deveria ter sido surpreendido. A intenção dos EUA de lançar o seu próprio instrumento durante o Ano Geofísico Internacional foi amplamente divulgada ao mundo após o anúncio do Presidente, enquanto que a União Soviética fez o mesmo anúncio, mas através de um canal diferente e com muito menos cobertura mediática. Ivan Bargyin, vice-presidente da Academia das Ciências Soviética, escreveu aos organizadores do Ano Geofísico Internacional na sua sede na Bélgica para os informar que a União Soviética também queria lançar um objecto de 75 centímetros na órbita da Terra, e numa órbita polar. Além disso, no Verão de 1957, o Professor Alexander Nesmeyanov disse a um jornal que “a Rússia criou o foguetão e todos os outros equipamentos e instalações necessários para resolver o problema de uma lua artificial”. No mesmo mês, a revista soviética menos conhecida Ragyio chegou mesmo a relatar as frequências e órbitas a partir das quais o futuro satélite iria emitir. A notícia incluiu também o anúncio aberto pelo CPSU do lançamento bem sucedido de um míssil balístico intercontinental em Agosto de 1957.

Como era da maior importância para a União Soviética que o mundo notasse o sucesso do lançamento do satélite, foram tomadas disposições cuidadosas para monitorizar o objecto voador tanto no país como no estrangeiro. As primeiras observações, evidentemente, tiveram de ser realizadas a nível interno. O lançamento foi observado a partir de seis pontos diferentes perto do local de Bajkonur, e as observações foram então enviadas por telegrama ao Instituto de Investigação Científica n.º 4 (NII-4) para o desenvolvimento de armas propulsionadas por foguetes em Bolshevo, perto de Moscovo. Os seis pontos de observação situavam-se em redor do local de lançamento, estando o mais próximo apenas a 1 km do local de lançamento.

A segunda fase da observação, que forneceu principalmente a base observacional para o desenvolvimento dos parâmetros orbitais, foi uma rede de vários pontos de observação ao longo da trajectória, que se esperava que observassem e detectassem o satélite destacado do foguetão. Os locais de observação situavam-se em Tyuratam, Makat e Sari-Sagan (Cazaquistão), Yenisei e Iskup (região fronteiriça de Krasnoyarsk), Yelizovo e Klyuchi (Kamchatka), região de Gizhzhiga Magadan, Krasnoye Selo (região de Leninegrado), Simferopol (Crimeia), Sartichali (Geórgia), Novosibirsk e Ulan Ude. Estes observatórios tiveram de identificar as naves espaciais que sobrevoavam e comunicar os dados orbitais à NII-4 perto de Moscovo, onde foram utilizados para calcular os parâmetros orbitais reais descritos pela nave espacial. Os pontos de observação foram equipados com radar e dispositivos de observação óptica e transmitiram as suas observações para NII-4 por telegrama.

A rede terrestre de monitorização foi complementada por um sistema alternativo de monitorização. O chamado sistema “Tral” consistia num transponder montado no foguetão e num receptor no solo para receber a sua transmissão, desenvolvido pelo Moscow Power Engineering Institute (OKB MEI). Essencialmente, não seguia o satélite mas o estágio do foguetão que o colocava em órbita (que por sua vez orbitava a Terra com a carga útil e depois seguia de perto o satélite após a separação), mas como a distância era constante entre a posição do satélite em órbita e a sua posição após a separação, também podia ser utilizada para determinar com precisão a posição do satélite.

Fora da União Soviética, há várias observações. Os principais observadores foram operadores de rádio amadores que captaram os lendários sinais de rádio “bip-bip” da lua artificial e identificaram a sua fonte no espaço. Os primeiros observadores institucionais foram um grupo de astrónomos no Observatório Jodrell Bank na Grã-Bretanha, que utilizaram o radiotelescópio Lovell para detectar o Sputnik-1 (o primeiro telescópio a ser guiado por radar e assim capaz de capturar o objecto espacial). E o primeiro avistamento visual foi feito pelo Observatório Newbrook no Canadá, que se tornou o primeiro observatório norte-americano a fotografar a passagem artificial da lua por cima.

O objectivo principal de toda a experiência era atingir a primeira velocidade cósmica. Esta era mais uma exigência do veículo de lançamento, a própria sonda, como carga útil, era apenas um participante passivo na experiência. Em essência, foi assim que se justificou o desenho simplificado de Korolyov, uma vez que foi o mesmo que voou, e mesmo para o sucesso, a menor massa possível foi benéfica para a certeza de alcançar a órbita.

A concepção e construção do satélite foi confiada ao grupo de Mikhail Homjakov dentro do OKB-1. A sua construção foi uma esfera de 580 mm de diâmetro, montada a partir de dois hemisférios. Estes foram hermeticamente selados por 36 parafusos e um O-ring. Os hemisférios foram feitos de chapa de alumínio de 2 mm de espessura protegida por um escudo térmico polido de 1 mm de espessura feito de liga de alumínio-titânio-magnésio com a marca AMG6T. Dois pares de antenas, desenvolvidos por Mikhail Krajuskin no Laboratório da Antena OKB-1, foram montados num hemisfério. Um dos pares de antenas tinha 2,4 m de comprimento, o outro 2,9 m de comprimento, e cobria um padrão de radiação rádio quase esférico. Observando os sinais de rádio, os cientistas conseguiram deduzir as características da atmosfera, em particular a densidade de electrões da ionosfera. Além disso, o sinal de rádio transmitia dados de telemetria rudimentares: o comprimento do pulso de rádio variava com as alterações de temperatura e pressão. O sistema de controlo de temperatura consistiu num ventilador, um interruptor de temperatura duplo e um interruptor de controlo de temperatura. Quando a temperatura dentro da sonda excedeu 36 °C, o ventilador foi ligado, e quando atingiu os 20 °C, o interruptor de temperatura dupla foi desligado. Se a temperatura excedesse os 50 °C ou descesse abaixo de 0 °C, o segundo interruptor de controlo alteraria o comprimento dos sinais bip-bip. Além disso, a pressão foi tratada da mesma forma. O Sputnik-1 foi carregado com gás nitrogénio a 130 kPa, e houve um interruptor barométrico no satélite que foi activado se a pressão tivesse descido abaixo dos 130 kPa (o que teria significado que um ataque de meteoros ou outra falha tivesse causado a sonda a ficar desgastada) e também mudou o comprimento dos sinais bip-bip.

O pequeno satélite transportava um transmissor de rádio de 3,5 kg, 1 watt que transmitia em duas frequências, 20,005 e 40,002 MHz. O transmissor de rádio foi desenvolvido por Vyacheslav Lappo, um engenheiro do escritório NII885 do Instituto de Investigação Electrónica de Moscovo. Os sinais de rádio estiveram activos durante 0,3 segundos (f=3 Hz) – enquanto os valores de temperatura e pressão a bordo do satélite permaneceram no intervalo normal – seguidos de uma pausa de aproximadamente o mesmo comprimento. As duas frequências transmitiram alternadamente o agora lendário beep-beep-beep-beep-beep, mas em fases opostas, ou seja, enquanto uma frequência tocava, a outra fazia uma pausa e vice-versa. As frequências e a potência foram definidas de modo a poderem ser captadas por radioamadores e outros receptores de rádio (por exemplo, militares) em todo o mundo.

O rádio, os instrumentos e tudo o resto foram alimentados por três baterias de prata-zinco pesando um total de 51 kg. As baterias eram octogonais, com uma cavidade no interior (para se assemelhar a uma grande porca e parafuso), na qual foi colocado o transmissor de rádio. O desenvolvimento foi levado a cabo por Nikolai Lidorenko do escritório da VNIIT. Duas das três baterias eram responsáveis pelo funcionamento do transmissor de rádio, enquanto que a terceira era responsável pelo sistema de controlo de temperatura. As baterias foram concebidas para durar duas semanas, mas na prática forneceram energia durante 22 dias. Foram automaticamente encomendados no momento em que o satélite foi separado do veículo de lançamento.

Montado no foguetão, o Sputnik-1 foi alojado sob um cone cônico aerodinâmico de 80 cm de altura. O cone do nariz separou-se do foguetão ao mesmo tempo que o satélite e depois afastou-se dele para deixar a nave espacial livre para voar.

O Sputnik-1 foi lançado a 4 de Outubro de 1957 às 19:28:34 UTC – 0:28:34 hora local a 5 de Outubro de 1957 – a partir das instalações NIIP-5, agora o Cosmodrome de Baikonur, no Cazaquistão, então uma república soviética. (A instalação, localizada perto da aldeia de Tyuratam, foi chamada Baikonur por razões de sigilo, e está localizada a cerca de 370 quilómetros do porto espacial.) Os planos eram para o foguete colocar o satélite numa órbita elíptica a 223 km da Terra e a 1450 km da Terra, com a nave a completar uma órbita em 101,5 minutos. Os cálculos da órbita foram efectuados pelo jovem engenheiro e mais tarde pelo lendário astronauta Georgi Grechko. O lançamento foi um sucesso, mas os dados orbitais não foram impecáveis. O palco central da Semyorka subiu para 223 quilómetros e teve uma taxa de fim de queimadura de 7780 ms, colocando-a numa órbita de 223*950 quilómetros com uma distância à Terra quase 500 quilómetros inferior ao planeado, dando um tempo de órbita de 96,2 minutos e uma inclinação de 65,1°.

O pessoal terrestre (projectistas, engenheiros, técnicos) que tinha estado envolvido no desenvolvimento e lançamento do foguetão seguiu o lançamento no terreno, e após o lançamento, vários deles dirigiram-se para um dos pontos de rastreio de rádio móvel para ouvir os primeiros sinais de rádio da nave espacial.Após 90 minutos, quando o satélite reapareceu, ouviram novamente os sinais de rádio, e Korolyov relatou o agora certo sucesso ao Secretário-Geral do Partido Nikita Khrushchev.

O mundo tomou conhecimento pela primeira vez de um comunicado de imprensa emitido após a primeira órbita: ”O primeiro satélite do mundo foi construído como resultado de um trabalho científico intensivo por institutos científicos e gabinetes de design. Então, no dia seguinte ao lançamento (tempo de Moscovo), Pravda publicou uma breve notícia anunciando que a União Soviética tinha lançado um dispositivo de 84 kg em órbita à volta da Terra, que se tornou a primeira lua artificial do mundo. Nenhuma das notícias mencionava o nome do dispositivo, mas todas mencionavam o dispositivo espacial na frase “O primeiro satélite da Terra”. Espalhou-se pela primeira vez em inglês, onde foi inicialmente referido como o satélite da Terra, ou o dispositivo, ou mesmo a Lua Vermelha, mas após alguns dias, a palavra-chave foi retirada do termo russo искусcтвеyный спутник Земли utilizado pelo Pravda: Sputnik. A tradução mais comum do termo russo em húngaro – e em muitas línguas em todo o mundo – é “companheiro”, mas em astronomia é também usada para descrever os companheiros dos corpos celestes, por isso em russo a palavra sputnik é também usada para significar satélite. Assim, o Sputnik-1 em última análise não significa mais do que o Satellite-1.

A órbita da nave espacial foi concebida para ser bastante íngreme, com uma inclinação orbital de 65°, o que significou que voou sobre todo o globo num tempo relativamente curto (e assim pôde receber transmissões de rádio sobre grande parte da Terra, provando rapidamente o seu desempenho para o mundo).

Durante o voo, a última etapa R-7, também em órbita à volta da Terra, foi observada durante muito tempo como um objecto brilhante e em movimento (1 objecto de magnitude em magnitude astronómica), devido à sua maior área de superfície, pelo que a maioria dos observadores que pensavam ver o satélite a mover-se através do céu como uma estrela em movimento rápido estavam essencialmente a olhar para a etapa. O próprio Sputnik-1 tinha mais probabilidades de ser rastreado apenas através de binóculos, passando ligeiramente em frente ao palco do foguetão brilhante devido à sua luz reflectida de 6 magnitude, mesmo à beira da visibilidade de olhos livres.

Após 22 dias (26 de Outubro de 1956), as baterias esgotaram-se e a sonda foi monitorizada opticamente – com telescópios – até 92 dias após o seu lançamento, a 4 de Janeiro de 1958, quando a atmosfera a abrandou tanto que se afundou de novo na atmosfera e se queimou. Completou um total de 1440 órbitas, cobrindo 70 milhões de quilómetros (a etapa R-7, que tinha uma maior superfície, era mais vulnerável aos efeitos de desaceleração da atmosfera e já tinha saído de órbita mais cedo, a 2 de Dezembro de 1957, e também ardeu quando entrou na atmosfera mais densa.

O lançamento e sucesso do primeiro satélite mundial teve um impacto significativo em todo o mundo, e embora os engenheiros soviéticos ou mesmo políticos que lançaram o projecto não esperassem tal impacto, este tornou-se um acontecimento histórico mundial.

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Impacto científico

A passagem da nave espacial por cima foi observada em vários locais, mas os mais activos foram os observadores americanos. Os jornais da época relatavam invariavelmente que “qualquer pessoa com um receptor de rádio de ondas curtas ouvirá o novo satélite russo ao passar sobre uma determinada região da Terra”. Em resposta, a American Radio Relay League (ARRL) publicou as direcções e frequências de recepção. Os primeiros a receber transmissões Sputnik-1 foram engenheiros da RCA, a Radio Corporation of America, nas suas instalações de Long Island. Gravaram a emissão em cassete e depois foram para os estúdios de rádio da NBC em Manhattan para reproduzir a gravação pela rádio. Mas o título da primeira emissão de rádio foi adquirido por outra pessoa. À medida que o satélite se deslocava para norte sobre a costa leste dos EUA numa questão de minutos, os sinais foram captados no laboratório W2AEE da Universidade de Columbia em Nova Iorque, gravados em cassete e reproduzidos na banda FM da estação de rádio estudantil da universidade, WKCR, tornando-os os primeiros a reproduzir uma emissão do espaço através da rádio.

A observação visual também tem sido tentada nos Estados Unidos. Isto foi feito como parte da Operação Moonwatch, um projecto científico comunitário nos EUA. Nesta série de observações, um total de 150 estações de trabalho foram visualmente observadas por grupos, principalmente ao anoitecer e ao amanhecer, para se vislumbrar um objecto espacial a passar por cima.

Além disso, a própria União Soviética pediu aos radioamadores que gravassem a recepção dos sinais de rádio transmitidos pelo satélite no caso de uma recepção bem sucedida e que enviassem os dados habituais – em círculos de rádio amadores – numa folha QSL. Para verificar a recepção, foi necessário contar o número de bipes ouvidos em 1 minuto.

Impacto político

Existe um estereótipo no mundo de que o lançamento do Sputnik-1 foi inesperado. Isto não era verdade, porém, e o astrónomo Willy Ley, um pioneiro americano nos primeiros tempos da exploração espacial, colocou-o desta forma:

De facto, sabe-se que os soviéticos mantiveram as suas primeiras realizações em matéria de mísseis em segredo, temendo que o Ocidente soubesse do seu potencial ou que quaisquer falhas fossem exploradas pelo Ocidente. No caso do Sputnik, contudo, a informação sobre os satélites a serem lançados foi sistematicamente divulgada aos meios de comunicação, não uniformemente, mas com variações na forma de comunicação de detalhe para detalhe. De facto, apenas um pormenor, a possível data da experiência, não foi revelado. Mas um serviço de inteligência que funcionasse bem, como os serviços secretos americanos, franceses ou britânicos, não teria tido dificuldade em juntar os pormenores.

A imprensa ocidental – especialmente a americana – ficou chocada com o sucesso do lançamento. A percepção na mente pública americana – e que foi totalmente apoiada pelo governo da época – era que os Estados Unidos eram uma superpotência tecnológica, bem como uma superpotência económica e militar, enquanto a União Soviética estava a ficar para trás e era, na melhor das hipóteses, uma superpotência militar. Esta visão foi invertida pela descoberta de que a América não tem resposta para o feito soviético, pelo que o axioma tratado como facto acima não é simplesmente verdadeiro. Esta viragem no pensamento público foi encarnada um pouco mais tarde, no caso que ficou conhecido como a crise Sputnik. Os americanos ficaram furiosos ao saber que uma nave espacial soviética vagueava – de forma visível e audível – pelos céus americanos (e todos sabiam muito bem que isto significava o fim da inviolabilidade das armas nucleares), contra a qual nada podia ser feito. Para a maioria, o voo Sputnik-1 foi visto como uma derrota à altura do ataque a Pearl Harbor.

Os acontecimentos tiveram uma mudança geral na percepção do mundo inteiro, e um deslize para o hemisfério soviético do poder mundial pôde ser observado no pensamento público. Na Grã-Bretanha, por exemplo, a imprensa e, na sua esteira, o público tinha sentimentos mistos sobre as mudanças, receosos do futuro, enquanto o progresso tecnológico era uma grande promessa para compensar os seus receios. Uma nova frase apareceu unanimemente em editoriais de revistas e jornais: a “era espacial” tinha começado.

O principal adversário político, os Estados Unidos da América, foi o mais afectado pelo desempenho. Aos olhos do público, os americanos exortaram a administração Eisenhower a responder imediatamente ou, se tal não fosse possível, o mais rapidamente possível. O Presidente Dwight D. Eisenhower estava pessoalmente plenamente consciente da extensão dos avanços tecnológicos realizados pelos soviéticos, pois a documentação fotográfica dos voos dos aviões de reconhecimento U-2 operados pela CIA informou os Serviços Secretos, sob a direcção de Allen Dulles, e através dele o Presidente.

Eisenhower, embora ele próprio não estivesse entusiasmado com o espaço nem com os meios para o conseguir, lançou subitamente uma série de medidas de desenvolvimento ou de reorganização destinadas a alcançar os soviéticos no espaço. Como primeira medida, a Agência de Projectos de Investigação Avançada (ARPA) (agora DARPA) foi criada em Fevereiro de 1958, com a tarefa de seleccionar projectos de investigação essenciais e viáveis e identificar aqueles que ainda não existiam mas que eram necessários, com o foco principal nos projectos espaciais. O passo importante seguinte foi dado a 29 de Julho de 1958, quando Eisenhower assinou o National Aeronautics and Space Act, que ordenou a criação da NASA, a agência governamental norte-americana que reuniria as actividades espaciais dos EUA. O Presidente e o seu círculo de assessores reconheceram que, embora existam muitos projectos de exploração espacial na América, estes são fragmentados e executados em paralelo, tornando qualquer tentativa de conquista do espaço ineficaz. A criação da NASA contrariou esta tendência: a nova organização fundiu todos os programas de investigação e desenvolvimento dentro de outras organizações, com a NACA na linha da frente, continuando com as experiências e mão-de-obra dos vários ramos das forças armadas. Os recursos financeiros foram também reunidos no seio de uma organização para uma maior eficiência.

Com o lançamento do foguetão, mas sobretudo com o facto da pequena sonda ter passado várias vezes sobre os Estados Unidos durante a sua órbita, os soviéticos atingiram o seu objectivo de propaganda, e o povo da América experimentou a “nave espacial vermelha voando sobre as suas cabeças” como pânico. Com o “poderoso apoio” da imprensa americana, as pessoas compreenderam que a União Soviética tinha uma arma capaz de entregar uma bomba, possivelmente um dispositivo nuclear, em qualquer parte do mundo, e pela primeira vez na história as suas casas estavam em perigo iminente. A crise do Sputnik tinha levado o público americano a esperar uma reacção imediata do seu governo, e o Presidente Eisenhower deu um dos passos mais importantes na corrida espacial do lado americano ao criar a NASA, um desafio tácito à União Soviética para ver quem poderia ser bem sucedido mais cedo e com mais sucesso.

O medo histérico da ameaça soviética na América chegou ao ponto de criar o fenómeno da “lacuna dos mísseis”, no qual a CIA, a Força Aérea dos EUA e a Comissão de Gaither, que reviu a estratégia de armamento dos EUA, apresentaram à sociedade americana o quadro, baseado em estimativas falsas, muitas vezes exageradamente exageradas, de que a União Soviética tinha uma enorme vantagem sobre os Estados Unidos em termos do número de armas de mísseis destacáveis. John F. Kennedy baseou um dos principais temas da sua campanha presidencial de 1960 no facto de a administração Eisenhower ter deixado os EUA numa posição mais fraca em relação à União Soviética.

Efeito legal

A administração Eisenhower congratulou-se com o facto de outro Estado ter aderido ao seu território exclusivo de voos de alta altitude para o território de Estados estrangeiros, lançando balões de gás para fins de reconhecimento sobre a China, Europa de Leste e União Soviética, e com o início das missões de reconhecimento U-2 da CIA, que foram invariavelmente realizadas acima do alcance das defesas aéreas do inimigo). A União Soviética protestou veementemente contra esta clara violação, mas ao pilotar o Sputnik-1, a própria União Soviética estava a fazer a mesma coisa: estava a pilotar um aparelho a grande altitude sobre o território de Estados estrangeiros. Isto estabeleceu um precedente, que foi então declarado legal ao abrigo do direito internacional com base no princípio da “livre utilização do espaço exterior”, com base no qual os EUA também planearam a sua própria aplicação civil sob a forma do satélite civil Vanguard-1, seguido do lançamento do satélite de reconhecimento WS-117L, que também foi planeado.

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Propaganda

Curiosamente, o lançamento do satélite não foi imediatamente utilizado pela União Soviética para fins de propaganda, em parte devido ao secretismo que rodeou as suas experiências anteriores, e porque evitaram fornecer ao Ocidente quaisquer dados úteis que pudessem ter sido utilizados para inferir o potencial soviético ou para mostrar o seu atraso tecnológico. Por outro lado, também levou tempo para a reacção ocidental reconhecer como o outro lado considerava o lançamento do primeiro satélite como um feito inovador e essencialmente abrangente de alta tecnologia – especialmente face à incapacidade do outro lado de o igualar. No entanto, ao perceber isto, a União Soviética lançou quase imediatamente uma forte campanha de propaganda, cuja principal mensagem era o orgulho que sentiam deste feito soviético, que demonstrou a superioridade da União Soviética sobre o Ocidente. Ao mesmo tempo, as pessoas foram encorajadas a ouvir as emissões do Sputnik na rádio e a tentar vislumbrar o satélite no céu nocturno (o que, no entanto, para muitos representava mais um vislumbre do palco do foguetão na realidade).

Fez parte da propaganda que Nikita Khrushchev pressionou imediatamente Sergei Korolev a lançar outro satélite para o 40º aniversário da “Grande Revolução Socialista de Outubro” a 7 de Novembro. Com este acto, para além de aumentar a visibilidade das férias do Estado, poderiam aprofundar ainda mais os receios dos cidadãos dos Estados ocidentais, uma vez que um sucesso repetido provaria que não era apenas um sucesso pontual e acidental, mas que poderiam repetir o lançamento, ou seja, poderiam enviar armas nucleares em sucessão para qualquer ponto da Terra. Em resposta ao “pedido” do Secretário-Geral do Partido, Korolyov e a sua equipa lançaram o Sputnik-2 a 3 de Novembro de 1957 com Lajka, o cão, a bordo.

O “estouro” da corrida espacial

O Presidente Eisenhower ouviu a necessidade da sociedade americana de ripostar e começou imediatamente a procurar projectos disponíveis, com medidas de longo prazo (ARPA, ou a criação da NASA), para mostrar ao seu país algo para contrariar o avanço soviético o mais depressa possível. O projecto mais em preparação foi o programa Vanguard da Marinha, que previa o lançamento de um pequeno (1,5 kg, 16,3 cm de diâmetro – aquilo a que Khrushchev chamou uma garra, na terminologia actual um microsatélite) foguete Vanguard (um I-BM essencialmente experimental, não também em serviço como arma). O segundo era o plano de um satélite a ser transportado pelo foguete Juno I desenvolvido por Wernher von Braun (Juno era uma versão melhorada do lançador de armas nucleares de médio alcance já em serviço como PGM-19 Júpiter). Ambos os projectos deveriam ser preparados para lançamento antecipado por decreto presidencial. A 3 de Novembro de 1957, a pedido do Secretário-Geral Khrushchev, a União Soviética lançou o Sputnik-2 em honra do aniversário da revolução, aprofundando ainda mais o sentimento de atraso na América. O magro consolo da retaliação chegou à América a 6 de Dezembro de 1957 com o lançamento da “toranja” Vanguard-1. Oficialmente Vanguard-TV3 (TV3 – Veículo de Teste Três) foi lançado da plataforma de lançamento do Cabo Canaveral 18A às 11:44:35 hora local (16:44:35 UTC). O teste foi transmitido em directo na televisão americana, mas para grande desilusão do público, terminou num enorme fracasso. O foguete só tinha subido durante 2 segundos, apenas 1 metro, quando o seu impulso começou a cair abruptamente e o foguete totalmente carregado foi impulsionado de volta para a plataforma de lançamento, onde explodiu, a bola de fogo gigante consumindo a própria plataforma de lançamento. O público apelidou o míssil falhado de “Kaputnik”.

Eisenhower foi então ao plano de apoio e encomendou o lançamento de Juno I e do satélite Explorer-1 desenvolvido no Laboratório JPL da Universidade Caltech. O projecto foi concluído à pressa no início de 1958, e os seus designers estabeleceram uma data de lançamento a 31 de Janeiro de 1958. O satélite, concebido por James Van Allen, e Juno I, concebido por Wernher von Braun, foram lançados às 22:47:56 hora local de 31 de Janeiro de 1958 (1 de Fevereiro de 1958 03:47:56 UTC), e a experiência foi um sucesso, com o Explorer-1 a orbitar a Terra em perfeita ordem.

Ambos os lados permaneceram activos após a mudança de lâmina entre Sputnik-1, -2 e Explorer-1, Vanguard-1. Do lado americano, SCORE, foram lançados satélites, enquanto os soviéticos lançavam o poderoso Sputnik-3 e depois a primeira sonda a chegar à Lua, Luna-1, em 2 de Janeiro de 1959. A corrida espacial estava completa, com ambos os lados a lançar os seus bens espaciais a um ritmo competitivo, com os soviéticos a liderar a corrida, especialmente tecnologicamente.

Impacto na navegação por satélite

As soluções de navegação por satélite do nosso tempo também podem ser rastreadas até ao voo do Sputnik-1. No momento do voo do satélite, dois físicos do Laboratório de Física Aplicada (APL) da Universidade Johns Hopkins, William Guier e George Weiffenbach, decidiram observar o sinal de rádio do Sputnik-1 para resolver o problema de como determinar a posição do satélite em voo com precisão precisa. Analisando a transmissão, desenvolveram muito rapidamente um método de utilização do efeito Doppler para determinar a posição do satélite com real precisão. Com a permissão do director da APL, os dois cientistas puderam utilizar um dos supercomputadores da época, o UNIVAC, para efectuarem os seus cálculos.

Menos de meio ano depois, no início de 1958, Frank Trelford McClure, director adjunto da APL, reformulou o problema para Guier e Weiffenbach: o inverso da posição do satélite tinha de ser trabalhado, ou seja, se a posição exacta de um satélite for conhecida, pode a posição exacta do observador no terreno ser calculada a partir dos seus sinais de rádio. O problema era importante porque a marinha estava a desenvolver o sistema de mísseis submarinos Polaris, uma das pedras angulares do qual era a necessidade de saber a posição exacta do submarino. O resultado deste desenvolvimento foi o sistema de navegação TRANSIT, que pode ser considerado o predecessor do GPS.

Outros factores

O primeiro satélite soviético também teve um grande impacto no sistema educativo dos EUA. O National Defence Education Act de 1958, que previa uma maior ênfase do que anteriormente no ensino da matemática e das ciências nas escolas americanas, foi debatido e promulgado urgentemente pelo Congresso.

Toda uma geração de engenheiros e cientistas foi inspirada pelo lançamento do primeiro dispositivo espacial. Por exemplo, Alan Shepard, o primeiro homem da América no espaço, e outro membro dos Sete Originais, Deke Slayton, disseram nas suas memórias que a visão de um satélite a passar por cima da cabeça inspirou as suas escolhas profissionais quando a NASA anunciou mais tarde o seu primeiro projecto de selecção de astronauta. Outro engenheiro famoso, Harrison Storms – um engenheiro sénior da North American Aircraft Company, responsável pelo desenvolvimento e produção da aeronave X-15 e mais tarde da nave espacial Apollo e da segunda fase do foguete Saturn V – também disse mais tarde que o Sputnik-1 o lançou numa carreira que acabou por conduzir ao desenvolvimento de toda uma indústria, a indústria espacial, nos EUA.

Foi uma observação interessante que o nome Sputnik deu origem ao sufixo “-nik” em inglês, mas este foi mais um termo para pertencer a um grupo, uma vez que “beatnik” veio a significar membros da geração beat.

Entende-se que a destruição do satélite, que não foi concebido para reentrar na atmosfera, não deixou nenhum original a ser exibido para comemorar o primeiro feito do mundo. Assim, os Sputnik-1 expostos e expostos em museus de todo o mundo são todos réplicas, maquetes ou peças sobressalentes.

Existem apenas duas exposições no mundo que têm alguma ligação com a aeronave real que voou, são provavelmente peças sobressalentes, e têm a mesma data de produção que a aeronave real. Uma delas está em exposição no museu corporativo da empresa Enyergiya, actualmente descendente do antigo gabinete de design OKB-1 de Korolev, embora não esteja em exposição pública mas esteja disponível por marcação. O satélite foi dividido em dois hemisférios, dando uma visão do seu interior. O outro exemplo está em exposição no Museu de Voo em Seattle desde 2001. Este é um exemplo precoce, provavelmente produzido como sobresselente ou réplica, sem quaisquer componentes internos, mas apenas uma concha exterior com antenas, produzida para fins expositivos para a Academia das Ciências Soviética e adquirida pelo museu em 2001.

Temos conhecimento de duas outras réplicas que foram propriedade de coleccionadores nos Estados Unidos: uma pertencente a Richard Garriot

Em 1959, a União Soviética doou outro exemplar às Nações Unidas. Além disso, quatro outros exemplares são mantidos em várias exposições em todo o mundo, incluindo uma no Museu Nacional do Ar e Espaço nos EUA, uma no Museu da Ciência no Reino Unido e uma no Museu da Casa da Força na Austrália, enquanto um outro exemplar é mantido na Embaixada da Rússia em Madrid.

Como uma espécie de comemoração, a Rússia também lançou modelos à escala de um terço no espaço entre 1997 e 1999. O primeiro, Sputnik 40, foi lançado da estação espacial Mir no 40º aniversário do lançamento do Sputnik-1, e o segundo, Sputnik 41, foi lançado da mesma forma um ano mais tarde. O Sputnik 99 foi lançado em 1999, também da Mir. Uma quarta maquete foi lançada, mas nunca foi colocada em órbita e permaneceu sempre a bordo da estação espacial, ardendo à medida que descia de volta à atmosfera.

Fontes