64 évvel ezelőtt ezen a napon, 1957. október 4-én végleg megváltozott az emberiség története – a Szovjetunió sikeresen felbocsátotta az első ember alkotta mesterséges holdat a világűrbe, a Szputnyik-1-et. Az 58,5 centiméter átmérőjű és 86 kilogramm súlyú, ezüstszínű gömböt (ami valójában alumínium-magnézium-titánium ötvözet volt) szintén Szputnyik nevet viselő hordozórakéta állította pályára, ami valójában egy továbbfejlesztett Szemjorka (R-7, oroszul „Heteske”) interkontinentális ballisztikus rakéta volt. Magyarul a „szputnyik” szó jelentése utazó, vagy lehet akár utastárs is, de tágabb értelemben véve az orosz műholdak gyűjtőneveként is szolgál. Na, de mit is tudott a világ első űreszköze, és hogyan került Föld körüli pályára?
Gyors történelmi visszatekintő: egy mesterséges hold felküldésének ötletét Szergej Koroljov legendás szovjet rakétamérnök vetette fel először Dmitrij Usztinov akkori szovjet védelmi miniszternek 1954 decemberében, azzal indokolva, hogy egy műhold felbocsátása elengedhetetlen ahhoz, hogy tovább fejlődjön a rakétatechnológia. Mindössze fél évvel később, 1955 nyarán jelentette be Dwight D. Eisenhower amerikai elnök, hogy az Egyesült Államok a Nemzetközi Geofizikai Évben (1957. július 1. – 1958. december 31.) szeretné a saját szatellitjét Föld körüli pályára állítani. Erre válaszul a Szovjetunió Kommunista Pártja augusztus 8-án árulta el a nagyvilágnak, hogy ők is ezen dolgoznak. Eleinte a Miniszertanács egy 1000 kilogramm össztömegű, Objekt-D névre keresztelt műhold kifejlesztését tervezte, ami akár 200-300 kilogramm tudományos felszerelést is képes lenne magával vinni, de 1956-ra megbizonyosodtak arról, hogy képtelenek lennének tartani a határidőt egy ilyen ambiciózus és komplikált szerkezet megépítésével. Attól félve hogy az amerikaiak megelőzik a szovjeteket a versenyben, egy sokkal egyszerűbb kialakítású, százkilós gömb ötlete mellett döntöttek. A tudományos műszereket is kicserélték egy szimpla rádióadóra, ami 20,005 és 40,002 MHz frekvencián sugározta a jeleit, amelyek vételével a légkör elektronsűrűségét tudták megmérni. Az egytonnás Objekt-D később a Szputnyik-3 küldetésen repült.
Egy szovjet mérnök dolgozik a műholdon. Kép forrása: History.com
A minél egyszerűbb szerkezetre való törekvés miatt aktív energiaellátás (pl. kezdetleges napelemek) helyett három darab cink-ezüst akkumulátort helyeztek el a fedélzeten, amik összesen 51 kilogrammot nyomtak. Eredetileg két hétre tervezték a működésüket, de végül 22 napig látták el a Szputnyik rádióadóját kellő energiával a jelek továbbításához, amit négy darab, 2,4 méter hosszú antennarúddal végzett el. A lesugárzott jelben kódolva volt a fedélzeti hőmérséklet és a gömb belsejében uralkodó nyomás is, ami az indítás előtt 1,3 atmoszféra volt. A műholdat egy kúp alakú áramvonalazó burkolat védte a légköri súrlódástól emelkedés közben, amit csak a pályára álláskor választottak le, a műholddal együtt.
Az R-7/Szputnyik rakéta magyar idő szerint 21 óra 28 perc 34 másodperckor emelkedett el az akkori Tyuratam Rakétabázis (ma Bajkonur) 1/5-ös startállásáról. Két fokozatból állt az űreszköz: az oldalsó négy, kerozinüzemű gyorsítórakéta volt az első fokozat, és a szintén kerozinüzemű központi fokozat volt a „második” fokozat, bár az összes hajtóművet még a Földön indították be. Az indítás azonban korántsem úgy zajlott, ahogy azt előre tervezték…
A Szputnyik-1 belső felépítése. Balról jobbra: a hővédő burkolat egyik fele, D-200-as rádióadó, antenna, cink-ezüst akkumulátor, a hőszabályozó rendszer távkapcsolója, a hűtésért felelős ventilátor, a hővédő burkolat másik fele. Kép forrása: Popularmechanics
Az indítás előtti számítások szerint (ezekért Gergi Grecsko volt a felelős) egy 223 kilométer x 1450 kilométeres keringési pályára lesz képes a rakéta a műholdat állítani. Az ominózus napon valóban elindult a hordozó, rakterében a világ első mesterséges holdjával. A telemetria folyamatosan érkezett be a repülési adatokról. 116 másodperccel start után rendben leváltak a segédrakéták, és a második fokozat tovább folytatta a gyorsítást. 298,4 másodperccel az indítás pillanata után a középső fokozat hajtóműve is leállt. Ekkor a 7,5 tonnás fokozat 223 kilométer magasan járt, sebessége 7780 méter volt másodpercenként. Ezekből az adatokból egy 223×950 kilométeres orbitális pálya rajzolódott ki, ami majdnem 500 kilométerrel volt alacsonyabb a tervezettnél. Ennek ellenére a Szputnyik-1 19 másodperccel a hajtóművek leállása után levált a rakétafokozatról, kibontotta antennáit, és megkezdte az azóta híressé vált „bíp-bíp-bíp” jelek sugárzását, amit először V.G Boriszov hadnagy észlelt az IP-1 követőállomáson, ami még a Tyuratam Rakétabázis része volt. Abban a pillanatban biztossá vált – a Szputnyik sikeresen elhagyta a rakéta rakterét, és a Szovjetunió sikeresen keringési pályára állította a világ első mesterséges holdját. Természetesen ezután biztonsági okokból többször is átszámolták az űreszköz pályáját.
De mi okozta a tervezettnél alacsonyabb pályamagasságot? Ahogy már fentebb is írtam, nem teljesen úgy alakult az út az űrbe ahogy azt tervezték. 16 másodperccel a rakéta elemelkedését követően a középső fokozat üzemanyag-szabályzó rendszere meghibásodott, ami azt eredményezte, hogy a szükségesnél is több RG-1 kerozin került a hajtóművekbe. Ez 4%-kal nagyobb tolóerőt is eredményezett, de a hajtóanyag gyorsabb ütemben is fogyott, így a fokozat is idő előtt állt le.
A programban részt vevő szovjet mérnökök a start helyszínéről követték az eseményeket. 90 perccel a startot követően megvárták míg a Szputnyik újra Tyuratam felé érkezett, majd sikeresen vették a jeleit. Ezután már teljesen biztosak voltak benne, hogy Föld körüli pályán kering – Szergej Koroljov is ekkor hívta fel Nyikita Hruscsov szovjet főtitkárt, és értesítette, hogy megelőzték az amerikaiakat.
A Szputnyik-1 indítása. Kép forrása: ESA Archive
Az első keringés megtétele után a szovjet állami hírügynökség, a TASZSZ is beszámolt a sikerről. A sikeres műholdindítás híre futótűzként terjedt el a világban. Az Egyesült Államokban kitört a Szputnyik-láz, és a hír hallatán megalapították az ARPA (ma DARPA) nevű katonai szervezetet, ami az új technológiák kifejlesztéséért felelt. A Szputnyik-1 több mint 1440-szer kerülte meg a Földet, pályafutását 1958. január 4-én, napra pontosan 3 hónappal a felbocsátás után fejezte be, amikor belépett és elégett a légkörben. Az eredeti szerkezetből egyetlen egy komponens maradt fenn: az a kulcs, ami a rádióadó és az akkumulátorok közötti kontaktot blokkolta. Ezt a start előtt kihúzták a műholdból, ma pedig a Smithsonian National Air and Space Museumban van kiállítva.
Az amerikaiak csak 1958 februárjában tudták felvenni a versenyt a szovjetekkel, amikor pályára állították a 13 kilogramm tömegű Explorer-1 szatellitet.
Ezek az események indították el azt a folyamatot, ami az űrkorszak és az űrverseny teljes kibontakozásához vezetett. Mindössze 12 évvel később hangzott el Neil Armstrong „Kis lépés egy embernek, de hatalmas ugrás az emberiségnek” mondata. 12 év alatt egy fémgömb űrbe juttatásától eljutottunk oda, hogy embert küldjünk a Holdra, köszönhetően a versenynek, ami gyökeresen átformálta az emberiség történelmét. Meggyőződésem, hogy jelen korunk is egy ilyen verseny kibontakozásának lehet szemtanúja, viszont itt már magánvállalatok is felvehetik a versenyt, a határ pedig a csillagos ég.