L'Histoire du satellite "Spoutnik III".

«Космическая лаборатория»,

Historique : Les cinq premiers paragraphes de la page 22 du livre : L'exploration de l'espace aux éditions Bordas Paris 1982.

La revue Aviation Magazine n°252 de mai 1958, article de Georges Sourine.

Historique : Il est pratiquement impossible de déterminer avec précision l'endroit où commence l'Espace : entre 1 000 km et 3 200 km de la surface de la Terre, selon les définitions. Dans ces régions, la collision des molécules gazeuses de l'atmosphère est négligeable; la densité des particules varie énormément* et les molécules les plus légères échappent à la pesanteur. Néanmoins, la frontière est généralement fixée à 160 km. En effet, à cette altitude, l'atmosphère se raréfie fortement et les lois de l'aérodynamique font place à celles de l'astrodynamique.
Lorsque l'homme a entrepris son exploration systématique de l'espace, c'est d'abord cette région qu'il a visitée dans un voyage qui devait le mener de la haute atmosphère terrestre à l'espace lunaire, puis sur la Lune et finalement vers les autres planètes du système solaire.
Longtemps, l'observation des couches supérieures de l'atmosphère n'a pu s'opérer que depuis la Terre ou par l'intermédiaire d'instruments placés à bord d'avions ou de ballons-sondes. Seules quelques rares "fenêtres" ouvertes sur l'atmosphères permettaient de recueillir des renseignements, généralement d'ordre spectroscopique. De plus, au fil des ans, la pollution engendrée par l'expansion des villes a obscurci les couches inférieures de l'atmosphère. A la fin de la deuxième guerre mondiale, les avions avaient un plafond de 8 à 10 km et les ballons-sondes atteignaient au mieux une altitude de 32 km.
En 1952 aux USA, puis plus tard lors de l'Année Géophysique Internationale (IGY), on procéda au lancement de fusées sondes amenées par ballons à des altitudes de 30 km. Ces engins baptisés "rockoons" pouvaient emporter 9 kg de charge utile à 100 km d'altitude.
Dès la fin de la guerre, grâce bien sûr aux A-4 (V-2) allemands les USA et l'URSS purent  envoyer un équipement scientifique non négligeable vers les couches supérieures de l'atmosphère.


Dans la matinée du 15 mai 1958, l'URSS a procédé au lancement de son troisième satellite artificiel de la Terre.
Le Spoutnik III a une forme conique, il mesure 3,57 m de longueur et son diamètre de base est de 1,73 m. Le corps, en alliage d'aluminium, a subi, comme celui de ses prédécesseurs, un polissage soigné. Le poids s'élève à 1 327 kg, dont 968 kg de charge utile représentée par l'équipement scientifique, les émetteurs et les sources fournissant à cet ensemble complexe l'énergie nécessaire. Il y a pas, cette fois-ci d'être vivant à bord. (Nous verrons cela plus tard quand nous parlerons de Spoutnik II).
L'orbite se rapproche sensiblement de celle du Grand Spoutnik, mais forme une ellipse un peu plus allongée, ce qui  permet de prédire au nouveau satellite une plus grande longévité. Le plan d'inclinaison par rapport à celui de l'Equateur est, comme pour les deux premiers Spoutnik , de 65°.
L'apogée, seul connu jusqu'à présent, est de 1 880 km, et la période initiale de révolution est de 105,95 minutes. Le Spoutnik accomplit ainsi près de quatorze révolutions autour de la Terre en vingt-quatre heures, survolant, à l'instar de ses devanciers, la majeure partie du globe comprise entre les deux cercles polaires.
Il est accompagné dans sa course de l'ogive protectrice et de la fusée porteuse qui s'étaient satellisées en même temps que lui; les quatre plaques qui avaient préservé, jusqu'à l'établissement sur orbite, les instruments fixés sur le corps du Spoutnik, sont restés attachées à la fusées porteuse après s'être ouvertes comme des pétales. La fusée, facilement observable, suit une orbite située dans le même plan que celle du Spoutnik, mais plus rétrécie; elle prend sur le satellite une avance de plus en plus marquée et entrera beaucoup plus tôt dans les couches denses de l'atmosphère pour y finir son existence.    

Les instruments et les antennes dont était muni le satellite Spoutnik III donnent une idée de la mission qu'il remplissait dans l'espace : la mesure de l'enregistrement de la gravité et de diverse radiations. Cet engin, qui fut lancé le 15 mai 1958, avait la forme d'un cône.   Photo Novosti.

Source: Histoire mondiale de l'Astronautique aux éditions Larousse 1968.

Un V2 (nom de code : A4) en préparation de lancement au centre d'essai de Peenemünde, en 1943.

Source: Les missiles, histoire et stratégie aux éditions Bordas 1984.

La plupart des ICBM SS-6 Sapwood furent reconvertis et utilisés comme lanceurs spatiaux (fusée R7). 

Source: Les fusées et missiles d'aujourd'hui aux éditions Elsevier Séquoia 1979.

Le programme scientifique a été conçu en vue de recueillir une documentation abondante, portant notamment sur la pression et la composition de la très haute atmosphère, l'intensité des champs électrostatique et magnétique de la Terre, le rayonnement corpusculaire du Soleil, la composition et l'intensité du rayonnement cosmique, les micrométéorites, la température à l'extérieur et en divers points à l'intérieur du Spoutnik. C'est la première fois, enfin, que l'ionosphère fera l'objet d'une étude très complète et entreprise autrement que par des procédés indirects.

L'emplacement des instruments a été soigneusement choisi, afin d'éviter toute interférence; ils travaillent par intermittence, selon le programme établi.

A l'intérieur du Spoutnik, dont le corps étanche a été rempli d'azote, sont fixés deux cadres superposés en alliage de magnésium. Le cadre inférieur supporte l’installation de télémesure, les émetteurs radio dont les signaux permettent d'établir les coordonnées du mouvement du Spoutnik, les thermomètres et l'appareillage de régulation thermique, le cerveau électronique avec le dispositif automatique mettant en marche les appareils et arrêtant leur fonctionnement, ainsi que les batteries chimiques. Le gros de l'appareillage scientifique, ainsi que l'émetteur principal qui émet sur la fréquence de 20,005 mégahertz et dont les signaux sonores forment la lettre "L" de l'alphabet Morse, sont supportés par le cadre supérieur.

Tout en pointe, aussi loin que possible des autres instruments, se trouve un magnétomètre orientable, qui pèse 12 kg et a une puissance de 25 watts. Il doit permettre au satellite d'effectuer rapidement un relevé du champ magnétique de notre globe. On conçoit tout l'intérêt de l'expérience sachant que des mesures du champ magnétique n'ont été faites jusqu'à présent qu'à la surface de la Terre ou du bord d'un avion. Les savants soviétiques espèrent, notamment, situer les foyers des anomalies magnétiques qui se trouvent dans les profondeurs de notre globe, et recueillir une documentation précieuse sur les perturbations magnétiques provoquées par le rayonnement corpusculaire du Soleil qui, en plus de son rayonnement lumineux, nous envoie aussi, comme on sait, des particules électrisées (électrons , atomes ionisés).

Des verres cylindriques soudés dans le corps du satellite renferment un manomètre magnétique et deux manomètres à ionisation pour la mesure de la pression dans les couches supérieure de l'atmosphère. Non loin se trouvent deux fluxmètres électrostatiques mesurant l'intensité du champ électrostatique, ainsi que le tube renfermant le masse-spectromètre. Ce dernier instrument est destiné à l'analyse du spectre de la masse des ions positifs; les savant comptent obtenir ainsi des données sur la composition chimique de l'ionosphère.

Différents points sur le satellite Spoutnik 3.  (Collection Roland De Narbonne).

Le Spoutnik III, lancé le 15 mai 1958, avait une forme générale conique, 3,57 m de longueur, 1,73 de diamètre à la base. Il pesait 1 327 kg et était équipé de près d'une tonne d'appareils scientifiques.   (Collection Roland De Narbonne).

Source des deux croquis: Fusées et Astronautique aux éditions Larousse 1964.

Au bout de deux tiges formées par des tubes et fixées au corps du satellite par des charnières, on voit les deux "pièges à ions". Ce sont deux sphères grillagées renfermant un collecteur à charge négative qui repousse les ions négatifs, mais retient par contre les ions positifs pris au très grandes altitudes. Jusqu'à l'établissement du Spoutnik sur l'orbite, les deux sphères étaient serrées contre les parois, puis les tiges se sont déployées pour prendre, par rapport à l'enveloppe, une position perpendiculaire.

A l'arrière sont disposés quatre instruments pour l'enregistrement des impacts provoqués par les rencontres avec les micrométéorites. 

On distingue enfin sur le corps du Spoutnik les antennes principales des émetteurs, de forme compliquées et qui a été spécialement étudiée.

Les observations les plus intéressantes et qui ne figurent pas d'ailleurs dans le programme de satellites américains, ont trait à l'intensité du champ magnétique de la Terre, aux radiations corpusculaires du Soleil, à la concentration des ions et à la répartition des protons dans le rayonnement cosmique. Notons qu'à l'aide du compteur créé par le professeur Tcherenkov, les savants soviétiques espèrent déceler la présence, dans le rayonnement cosmique, des rayons gamma. On sait qu'à la différences des autres particules composant le rayonnement cosmique, les rayons gamma suivent un mouvement rectiligne. En déceler l'existence et le mouvement, c'est soulever un coin du voile qui nous cache encore les origines, fort controversées en attendant, du rayonnement cosmique.

Le fonctionnement de cet appareillage scientifique impressionnant est entièrement automatisé et commandé par un cerveau électronique. Les résultats des observations sont emmagasinés par des "mémoires", pour être rapidement transmis au sol par un système de télémesure multi-canaux lorsque le Spoutnik survole l'une des stations réceptrices installées sur le territoire de l'U.R.S.S. et dotées de machines à calculer électroniques.

Grâce à ce dispositif ingénieux, le Spoutnik pourra transmettre tous les renseignements qu'il aura recueillis avant d'entrer dans les couches denses de l'atmosphère et de s'y désintégrer. Rien n'a été prévu en effet pour tenter sa récupération et les savants soviétiques ont d'ailleurs franchement reconnu que même s'ils en avaient le désir, les moyens leur feraient défaut, le problème du retour sur la Terre n'ayant pas été encore résolu.    

"" Description du croquis ""

1) Magnétomètre. 2) Photomultiplicateurs pour la mesure du rayonnement corpusculaire du Soleil. 3) Eléments de la batterie solaire. 4) Compteur de photons du rayonnement cosmique. 5) Manomètre (magnétique et à ionisation). 6) "Pièges à ions". 7) Fluxmètres électrostatiques. 8) Tube du masse(spectromètre. 9) Compteur de noyaux lourds du rayonnement cosmique. 11) Enregistreurs de chocs provoqués par les micrométéorites. (Dessin officiel publié dans la "Pravda" du 18-05-1958). 

La première photographie officielle de Spoutnik III, laboratoire de l'espace.
Source des deux photos: La revue Aviation Magazine n°252 de mai 1958.

Nous connaissons aussi les sources d'énergie alimentant le "laboratoire volant". Comme sources chimiques, les auteurs du Spoutnik ont utilisés des batteries au mercure et des accumulateurs argent-zinc. Un certain appoint d'énergie est fourni, d'autre part, par la batterie solaire, semblable à celle qu'ont employée les auteurs du "Vanguard". On notera cependant que les techniciens américains ont placé les éléments photo-électriques à l'intérieur en pratiquant dans l'enveloppe des fenêtres rectangulaires pour donner accès aux rayons solaires quelle que soit la position du satellite dans l'espace. Les Russes ont préférés une autre solution, en disposant les éléments sur le corps du Spoutnik : quatre petits à l'avant, quatre plus importants sur les côtés et un à l'arrière.

Notons enfin une innovation apportée par les constructeurs au système de régulation thermique. Pour l'égalisation des températures l'intérieur des deux premiers Spoutniks, ils s'étaient contentés de remplissage d'azote avec circulation forcée. Cette fois-ci, ils ont imaginé en plus un système pour la régulation de la température extérieure de l'enveloppe. Dans sa partie inférieure, celle-ci est munie en effet de volets réglables, disposés en seize groupes de quatre volets chacun et commandés électriquement par l'appareil de régulation thermique. Lorsque "ça chauffe trop", les volets s'écartent donc ou moins de la coque. 

U.S. Navy. Vanguard, la fusée-catastrophe de la marine américaine.
Source: Les dossiers de l'Espace aux éditions Casterman 1966.

Une dernière photo sur le satellite Spoutnik III.  Source: Les fusées aux éditions Marabout 1959. 

Jean - Marie