Итальянский спутник Сан-Марко 1, 15. 12. 1964

Итальянская программа космических исследований стартовала в 1959 году с создания в Римском университете Центра аэрокосмических исследований – Centro Ricerche Aerospaziali – CRA. Специальный комитет NASA по наименованию космических проектов и объектов на своем заседании 19 мая 1960 г. присвоил будущему  американо-итальянскому проекту имя – «San Marco» - «Сан-Марко» - Святой Марк. Святой Марк – автор Евангелия от Марка – по древней Римской традиции в ранней иконографии (5 век от Р.Х.) изображался в виде крылатого Льва. Изображение Святого Марка в виде крылатого Льва представлено на флаге средневековой Венеции, и именно с присоединения области Венеция к Королевству Италия после 21 октября 1866 г. отсчитывается современная история единой Италии, к тому же профессор Броглио (о нем далее)  родился в муниципалитете Местре – материковой части г. Венеция, поэтому название «Сан-Марко» для итальянской космической программы было выбрано не случайно.

В октябре 1961 г. группа итальянских специалистов из CRA впервые посетила Исследовательский центр в Лэнгли, США. 31 мая 1962 г. в Женеве  CRA в лице профессора Броглио, и  NASA в лице доктора Драйдена, подписали «Меморандум о взаимопонимании…», в котором закрепили обоюдное желание по проведению экспериментов, кульминацией которых, как ожидается, будет запуск научного спутника на экваториальную орбиту. Научная цель запуска состояла в том, чтобы выполнить измерения характеристик атмосферы и ионосферы в районе земной атмосферы, ранее не исследованном, и сделать полученные научные данные свободно доступными. 5 сентября 1962 г. «Меморандум о взаимопонимании …» был официально закреплен в Риме государственным соглашением между США и Италией путем обмена нотами между посольством США и Министерством иностранных дел Италии. Работа началась.

В соответствии с итало-американским меморандумом итальянские специалисты CRA, которым предстояло самостоятельно выполнять запуск итальянского спутника со старта, прошли курс обучения в США в ракетно-космической компании Vought, США, Техас, с 19 августа по 11 октября 1963 г. Весь итальянский проект «Сан-Марко» в 1962 г. был ориентирован на запуск научных спутников на орбиту Земли американскими ракетами «Скаут» с передвижной плавучей платформы, расположенной вблизи экватора в экстерриториальных водах – с морского космодрома Сан-Марко, управляемого итальянскими специалистами. Морской  космодром «Сан-Марко» (первое название «Санта-Рита») был смонтирован в Индийском океане у побережья Кении вблизи города Малинди в точке с координатами 2,98 град ю.ш., 40,3 град в.д., и состоял из соединенных вместе модернизированных нефтяных платформ, которые предоставила Итальянская государственная нефтяная компания ENI. Однако, первый итальянский спутник «Сан-Марко 1» был запущен итальянской стартовой командой с космодрома на острове Уоллопс, США, и только последующие итальянские спутники  стартовали с космодрома у побережья  Кении. Положение космодрома на острове Уоллопс показано на Рис. 1., район космодрома обведен голубым овалом.

Рис. 1. Космодром на острове Уоллопс. Коллаж автора. «Атлас мира. Америка»,- М.: МГУГ и К при СМ СССР, 1975.

Отцом итальянской космонавтики принято считать профессора Луиджи Броглио (1911-2001) – итальянского инженера – заведующего кафедрой аэрокосмической техники Римского университета, потому что именно он был основным инициатором проекта сотрудничества Италии и США «Сан-Марко». Предприимчивость и инициатива Луиджи Броглио позволили также построить и итальянский плавучий космодром «Сан-Марко» у побережья Кении, который использовался в последующих итальянских космических проектах.  При подписании меморандума с NASA от Италии активную роль сыграл всемирно известный итальянский физик того времени Эдоардо Амальди (1908-1989), ближайший сподвижник Энрико Ферми (1901-1954), участник американского атомного проекта. Но в проекте «Сан-Марко» роль Амальди сводилась только к продвижению в США идей Броглио.

Третьим важным итальянским специалистом в проекте «Сан-Марко» был профессор Карло Буонджорно (1930-2011) – ученик и сотрудник профессора Броглио.  Ракетчик Буонджорно лично проводил в Италии эксперименты по запуску ракет на Сардинии, затем, после получения ученой степени в области аэрокосмической инженерии, в 1954-1957 годах работал  в Политехнической университете Нью-Йорка, где занимался проблематикой космических полетов. В 1957 г. Буонджорно вернулся в Римский университет, где  с 1961 г. принял самое активное участие в проекте «Сан-Марко». 

Спутник «Сан-Марко», см. Рис. 2., был спроектирован и изготовлен итальянскими специалистами. Общая масса спутника составляла 115,2 кг.

Рис. 2. Итальянский спутник «Сан-Марко», образец В, резервный для «Сан Марко 1» (или «Сан Марко А»), NASA, Archive, https://nssdc.nasa.gov/planetary. Общественное достояние.

После запуска спутника была выполнена его пространственная стабилизация путем задания ему вращения вокруг центральной вертикальной оси со скоростью 3 об/мин. Конструкция спутника «Сан Марко 1» представляла из себя металлический цилиндр с аппаратурой, вставленный в сферический контейнер диаметром 66 см. Сферический контейнер, в свою очередь, состоял из двух алюминиевых сфер – внешней и внутренней – соединенных так, чтобы в космосе обеспечивалась герметичность для цилиндра с аппаратурой. На внешней сфере контейнера спутника были нанесены черно-белые полосы, что было необходимо для системы теплового контроля. На уровне «экватора» спутника «Сан Марко 1» симметрично были смонтированы четыре штыревые радиоантенны.

Передача научной и служебной информации со спутника на Землю осуществлялась с помощью радиопередатчика мощностью 0,25 Вт, работающего на частоте 136,53 МГц с точной кварцевой стабилизацией. Передатчик работал в 3-х видах модуляции: амплитудно-импульсной, частотной, фазовой. Для слежения за положением спутника в пространстве использовался радиомаяк в виде передатчика мощностью 0,05 Вт, работающий на частоте 136,74 МГц с векторной системой модуляции сигнала. Наземные команды на спутнике принимались с помощью приемника, работающего в диапазоне 140-150 МГц. В ходе ионосферного эксперимента использовался специальный передатчик мощностью 0,67 Вт, работавший на частоте 20,005 МГц, сигналы которого передавались с помощью специальной выдвижной антенны длиной 400 см. Напомним, что на такой же частоте 20,005 МГц (диапазон волн 15 м) работал первый советский спутник «ПС – 1», но итальянцы, применили в своем спутнике для улучшения радиосвязи в качестве антенны  классический полноразмерный четвертьволновый  вибратор.

Вся аппаратура спутника «Сан-Марко 1» питалась от ртутной батареи мощностью 12 Вт, которая должна была обеспечить 200 часов непрерывной работы спутника.

Запуск спутника «Сан-Марко 1» был произведен 15 декабря 1964 г. с полигона на острове Уоллопс с помощью американской четырехступенчатой твердотопливной ракеты «Scout» №35, см. Рис. 3. Ракета «Скаут» не имела военного применения, и поэтому могла продаваться не американским заказчикам. Использование ракет этого семейства  в итальянском проекте «Сан-Марко» - это пример ее длительного применения для запуска спутников из разных стран, продолжавшегося более 34 лет с 2 сентября 1960 г. до 9 мая 1994 г. За это время было проведено 118 пусков ракеты-носителя «Скаут» со спутниками с мыса Канаверал и базы Ванденберг, из которых авариями закончились 15 пусков.

Рис. 3. Слева - ракета «Скаут» с итальянским спутником «Сан-Марко 1», полигон на острове Уоллопс, 15 декабря 1964 г. USAF, http://www.planet4589.org/space Archive, Общественное достояние. Справа – старт ракеты «Скаут» с полигона Уоллопс, 15 декабря 1964 г. «History of Italian San Marco equatorial mobile range by H.N. Nesbitt»,  NASA, CR-111987, Case file copy.

Для запуска спутника «Сан Марко 1» на орбиту использовалась американская ракета-носитель «Скаут», модель S-137. Четыре ступени ракеты-носителя «Скаут»  хорошо видно на левой части Рис. 3. т.к. они разделены темными полосами, весьма романтично были названы изготовителями по именам крупных звезд. 1-я ступень ракеты называлась «Алголь» - бета Персея, 2-я ступень -  «Кастор» – альфа Близнецов, 3-я ступень - «Антарес» - альфа Скорпиона, 4-я ступень с обтекателем для защиты спутника и устройством обеспечения его вывода на орбиту – «Альтаир» - альфа Орла.

Запуск спутника «Сан Марко 1» прошел почти штатно, и он был выведен на орбиту с параметрами:
• перигей 206 км (планировалось 215 км);
• апогей 820 км (планировалось 680 км);
• наклон орбиты к плоскости экватора  37,79 град;
• период обращения 95 минут.

В течение нескольких первых дней полета спутник «Сан-Марко 1» вообще не реагировал на все подаваемые с Земли команды, но итальянские специалисты установили, что дальность приема команд у спутника оказалась меньше планируемой, и стали подавать команды управления только при прохождении спутника над наземной станцией управления. Это создавало некоторые сложности, но спутник все-таки был управляем.

Хуже дело обстояло с электропитанием аппаратуры спутника – вероятно в одной из двух параллельных цепей у ртутной батареи был неисправен разделительный диод и эта цепь работала не как источник напряжения, а как дополнительная нагрузка для исправной цепи. Этот дефект привел к уменьшению планируемого активного периода работы спутника в 200 часов. Из этого положения наземные службы вынужденно вышли тем, что прекратили вести все длительные сеансы передачи информации со спутника.

До 30 декабря 1964 г. с помощью спутника «Сан-Марко 1» велись исследования по аэродинамическому сопротивлению атмосферы, после чего были начаты измерения состояния ионосферы – основная научная задача «Сан-Марко 1». Аппаратура спутника проработала до 14 января 1965 г, а затем, когда ртутная батарея на спутнике окончательно подсела, все работы прекратились, т.к. «Сан-Марко 1» «заснул» - он не реагировал на команды и не передавал сигналы своего радиомаяка.

14 сентября 1965 г. системами военно-космической обороны США (NORAD) было зафиксировано вхождение спутника «Сан-Марко 1» в плотные слои атмосферы Земли над акваторией Тихого Океана в районе севернее западной части Гавайских островов, в точке с координатами 34 град. с.ш., 173 град. з.д. Позднее было получено сообщение, что обломки «Альтаира» - четвертой ступени ракеты-носителя «Скаут» - были найдены на территории Таиланда.