每一天的航天史（1月31日）：美国发射第一颗人造卫星

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摘要：

1957年10月，苏联抢先一步发射第一颗人造卫星。这给了美国极大压力，并促使后者奋起直追。

在经历前期的失败之后，1958年1月31日，美国的第一颗人造卫星“探险家1号”成功发射。

并且，这颗卫星还取得了重要的天文发现。

在太空飞行的“探险家1号”卫星

来源：Science Photo Library

1958年1月31日，美国第一颗卫星“探险家1号”（Explorer 1）成功发射。

这颗卫星很小，大概就相当于两个篮球那么大，但对当时正处于与苏联的激烈太空竞赛中，因而背负巨大压力的美国来说，这是一个极为重要的里程碑。

1957年10月4日，苏联率先发射世界上第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”，造成美国极大不安。

苏联第一颗，也是世界第一颗卫星：斯普特尼克1号

来源：wiki

美国媒体和民众质疑美国的科技实力是否还是世界第一。而美国政府为了安抚民众情绪，匆忙进行的卫星发射却以失败告终。

而最终，1958年1月31日这天，“探险家1号”卫星的成功发射对于美国来说，其最大的意义正是在于其重新树立了美国的信心，也向世界证明了美国至少不输给苏联的技术能力。

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苏联施加的压力

卡纳维拉尔角发射场，技术人员正在进行卫星-火箭结合的操作。可以看到“探险家1号”卫星非常小

来源：wiki

实际上，“探险家1号”的横空出世，背后经历了复杂的过程。在上世纪50年代，美国国内至少有三个大型火箭项目正在同步进行，这些项目所研发的火箭都有能力将卫星送入太空。

其中比较为后人所熟悉的两种火箭分别是由美国海军主导发展的“先锋”（Vanguard）系列火箭，以及“朱诺”（Juno）火箭——后者是由美国陆军主导，并由被俘虏到美国的纳粹德国火箭天才，V-2火箭的设计师冯·布劳恩博士（Wernher Von Braun）设计的。

探险家1号，美国第一颗人造卫星

来源：NASA

根据原来的计划，“探险家1号”卫星的发射是作为美国政府对于国际上在1957~1958年间“国际地球物理年”的礼物。

事实上，美国政府早在1955年7月29日就对外宣布，美国将要发射一颗人造卫星。而冯·布劳恩博士甚至早在此前6个月就已经向美国国防部提出了发射卫星的建议。

但苏联突然在1957年抢先发射世界上第一颗卫星一下子打乱了美国的安排。

当时美国媒体讽刺美国政府的漫画：苏联卫星的哔哔声吵醒了代表美国，正在睡大觉的山姆大叔，他的床头写着“自鸣得意”。下面的标题问题写着：这下终于睡醒了？

来源：Not Even Past

苏联在卫星成功进入轨道之后才对外宣布他们成功发射了世界上第一颗卫星，这一消息震惊了整个西方世界。这是苏联技术优势的重大展示，很多西方国家开始担心炸弹会不会从天而降。

这一消息极大的刺激了美国，迫使美国方面大大加快了发射自己卫星的进程。大批火箭和卫星工程师被召集起来，以证明美国的技术能力。

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从“先锋”到“朱诺”

1957年12月，美国首次尝试利用“先锋”火箭进行卫星发射，结果火箭爆炸，任务失败

来源：NASA

仅仅在苏联发射第一颗卫星两个月之后，美国全国各大电视台和广播台都同步直播了美国使用“先锋”火箭发射美国第一颗卫星的现场。

根据美国宇航局的说法，之所以选择使用“先锋”火箭发射卫星，是因为相比其他几种火箭，这种火箭的军事色彩相对更淡一些。它主要是在“海盗”（Viking）型民用探空火箭的基础上研制的，在“出身”上没有那么浓重的军队背景，也不是由“前纳粹”科学家主持研制的。

这是直接来自当时美国最高层级的决定，他们不希望美国的航天时代是使用弹道导弹开启的。

1958年1月31日，“朱诺”火箭成功将美国第一颗卫星送上太空

来源：NASA

然而不幸的是，就在全国观众的电视机前，“先锋”火箭刚升空不久就爆炸了。这一事件遭到了媒体的无情嘲讽，一时间美国宇航局沦为笑柄，我们之前的文章中提到过这一事件：

美国政府高官们立即召开闭门会议研究对策，最终决定换用“朱诺”火箭，继续尝试卫星发射。

苏联发行的庆祝第一颗卫星升空的邮票

来源：wiki

在南部的佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地，相关发射前的秘密准备工作一刻不停，直到最后一刻媒体才接到通知前往直播。

这一次，在电视摄像机面前，美国宇航局没有再次丢人，“探险家1号”卫星被成功发射入轨，进入近地点340 公里，远地点2500公里的运行轨道。

当天晚上，诞生了美国航天历史上最著名的照片之一：在发射成功之后举行的新闻发布会上，冯·布劳恩博士和两位同事一起将一枚“朱诺”火箭的模型高高举过头顶，庆祝第一颗卫星的发射成功。

美国航天史上最重要的照片之一：在新闻发布会上，冯·布劳恩（右）和范·艾伦（中）等三人将第一颗卫星“探险家1号”的模型高高举过头顶表示庆祝

来源：NASA

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科学探测

毫无疑问，“探险家1号”的紧急发射更多是受到政治因素的驱动，但同样令人感到意外的是这颗小小的卫星竟然产生了大大的科学成果。

这颗卫星上搭载的主要科学载荷是一台由美国艾奥瓦大学的物理学家詹姆斯·范·艾伦（James Van Allen）设计的宇宙射线探测器。宇宙射线是太空中的一种高能粒子流现象，其成分包括质子，电子或阿尔法粒子等等。

探险家1号发回的数据让科学家们发现在地球周围存在着一个巨大的高能粒子辐射区，这是由于地球磁场俘获大量太阳风粒子形成的。

后来，这一辐射带被称为“范·艾伦辐射带”，这是一项重大的天文发现。

范·艾伦辐射带是一项极为重要的发现，对于后来的卫星发射和轨道规划等都有重要价值

来源：wiki

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简单而高效

“探险家1号”的重量仅有大约27斤左右，但其中有超过16斤都是各种设备，利用率极高。

除了宇宙射线探测器之外，它还搭载了内部和外部温度检测仪，以及用来监听微陨石可能撞击卫星表面声音的麦克风等等。

美国宇航局希望尽可能简化卫星设计，最大限度提升其可靠性。这一点上他们做的不错，“探险家1号”卫星在轨道上持续发回数据长达4个月，直到1958年5月23日才停止工作。

“探险家1号”卫星的入轨参数确认背后的大量计算工作是一个全部由女性组成的小组完成的，女性科学家们在早期航天发展中作出了重要的贡献

来源：NASA

此后这颗卫星一直在轨道上漂浮了超过10年，直到1970年3月31日才坠落地球大气层焚毁。而就在同一年，中国的第一颗卫星“东方红1号”成功发射升空。

在探险家1号之后，美国又相继发射了更多卫星。后续的探险家2号和5号卫星由于火箭问题而发射失败了，而同在1958年发射的探险家3号和4号都取得了成功。

编者按：

《天文史上的今天》栏目是老严的一次个人历险，试图通过坚持365天，完整记录一年中每一个日子在人类漫长的天文历史中留下的印记。