DISCOVERER 1 do 38 - KAPSULA DISCOVERERA - NAČINI DOBIVANJA FOTOGRAFIJA IZ SVEMIRA

 

DISCOVERER

Discoverer je zajedno s opremom za praćenje rada bio integralni dio Agene A. Napunjen gorivom, stupanj je imao masu od 3850 kg, a do putanje ona se smanjila na oko 780 kg. Raketni motor Agene započeo bi radom 120 km nad Zemljom, nakon odvajanja prvog stupnja koji pada u more. Nakon ulaska u eliptičnu orbitu motor se gasi, a Agena okreće za 180 stupnjeva kako bi se vrh okrenuo prema natrag. Posebni senzori brinu se za održavanje pravilne putanje. Za vrijeme putovanja od Vandenberga do putanje, let rakete prate dva broda postavljena 2600 km južno od baze. Nakon prelaska Antarktika, Discoverer je preletio Indijski ocean i azijsko kopno, stigao do sjevernog pola i nakon toga došao u domet zemaljske stanice Kodiak na Aljasci, prve točke u kojoj je kontrola leta mogla stupiti s njim u vezu.

Odabiranje odgovarajuće putanje Discoverera ograničeno je nekim nepromjenljivim uvjetima. Sateliti su morali koristiti polarne orbite, 90 stupnjeva nagnute prema Ekvatoru, jer su njihovi tragovi morali prelaziti preko ciljeva u Aziji i na Dalekom istoku, a ujedno i nadletjeti Tihi ocean gdje su avioni hvatali kapsule za povratak na Zemlju. U slučaju promašaja, satelit se spušta na vodu i mogu ga pronaći patrolni brodovi; slično ne dolazi u obzir prilikom pada na azijsko kopno.

Avioni ratnog zrakoplovstva SAD moraju hvatati kapsule u određeno vrijeme dana, pa i to ograničava izbor putanja, jer satelit svakog dana treba preći preko istočnog dijela Tihog oceana. Valjalo je uzeti u obzir i svojstva kamere - što je satelit bio na većoj visini razlučivanje je bilo slabije. Kao što se pokazalo, putanja s periodom od 92 minute bila je najpogodnija za sve potrebe.

Zemlja se okreće od zapada prema istoku, pa jedan obilazak u putanji s ophodnim vremenom od 90 minuta uzrokuje pomicanje traga satelita na zapad; ravnina orbite se, naravno, ne pomiče, jer rotacija planeta ne utječe na nju. Upravo zato je druga stanica za praćenje postavljena u New Hampshireu, na istočnoj obali Sjedinjenih Američkih Država. Treća se nalazi kod mjesta Kaena Point na Havajima, a služi uglavnom za rukovođenje operacijama pri povratku satelita na Zemlju. Ljudstvo i oprema za pronalaženje kapsule nalazi se u obližnjoj zrakoplovnoj bazi Hickam. S tog mjesta u potragu za satelitom polijeću avioni C-119. Kad stiže trenutak povratka, Agena se naginje prema Zemlji za 60 stupnjeva. Nakon odvajanja od glavnog dijela, pali se mali raketni motor na kapsuli za vraćanje u atmosferu, smanjujući brzinu za 1400 km/h. Tako usporena, kapsula započinje dugi put prema oceanu. Signal za povratak šalje se iz komandnog centra u bazi Vandenberg.

Oblikovana poput zalupljenog taneta, kapsula za povratak u atmosferu služila je kao pokusni oblik budućim bojevim glavama na interkontinentalnim balističkim projektilima. Sve dok se jedan od inženjera u Amesovom zrakoplovnom laboratoriju nije dosjetio da najbolji oblik za povratak na Zemlju nije šiljak već zalupljeni stožac koji stvara dodatni otpor zraka, nitko nije mogao konstruirati tijelo koje bi se uspješno vratilo u atmosferu. Temperatura, nastala pretvaranjem kinetičke energije u toplinsku, naprosto je talila sve poznate materijale. Stoga je kapsula oblikovana tako da stvara najveći otpor, pa se pred njom stvara udarni val koji sprečava prodiranje topline do metalnog plašta, i tako spušta temperaturu na podnošljivih 1700 °C. Upravo je toliko zabilježeno na kapsuli Discoverera zaštićenog ablativnim plastom koji je djelomično sagorijevao i ljuštio se, i pri tom odnosio suvišnu toplinsku energiju. Na visini od oko 15 km izbačen je padobran, zajedno s njim je odbačen i ostatak toplinskog oklopa, i satelit se započeo polagano spuštati prema oceanu. Prateći kapsulu radarom, avion dolijeće točno nad nju i hvata je posebnom napravom u obliku trapeza. Satelit i njegov opušteni padobran vitlima su uvučeni u avion i vraćeni u bazu Hickam. Godine 1961, zrakoplove C-119 korištene tijekom prve dvije godine programa Discoverer, zamjenjuju modelom C-130. U vrijeme dok je satelitska tehnologija bila još u povojima, operacija je predstavljala zaista smjeli pothvat. No, često objavljivane vijesti o aktivnostima civilne NASE, zasjenjuju dostignuća Ministarstva obrane.

Let Discoverera 1 započinje sasvim normalno 28. veljače 1959, no uskoro, nakon što je dostigao predviđenu putanju, satelit izmiče zemaljskoj kontroli. Taj put Agena A nije nosila povratnu kapsulu, za razliku od slijedećeg leta, Discoverera 2, manje od dva mjeseca poslije toga. Sve je teklo u najboljem redu sve dok ljudska pogreška nije uzrokovala prerano spuštanje, pa satelit pada negdje na sjeveru Norveške. Kapsula je viđena kako lagano pada na tlo, no opsežna potraga nije urodila plodom. Tijekom lipnja iz Vandenberga polijeću još dva Discoverera, no ni jedan nije dostigao orbitu. Peti let je protekao bez teškoća sve do trenutka povratka, kad pogrešno usmjerena Agena šalje satelit dublje u svemir umjesto natrag na Zemlju!

Djelomičan uspjeh postignut je i 19. kolovoza kad Discoverer 6 obavlja sve predviđene zadatke, no na povratku se kvari radioodašiljač, pa kapsula neprimijećena pada u ocean. No ovi, u najboljem slučaju polovični rezultati, tek su uvod; slijedi niz neuspjeha u šest slijedećih letova. Discoverer 7 se započeo bjesomučno okretati; Discoverer 8 je zbog problema na Thor nosaču stigao u krivu putanju; Discovereri 9 i 10 zbog sličnih teškoća nisu ni stigli do orbite; kapsula Discoverera 11 je izgubljena u povratku; Discoverer 12, lansiran u lipnju 1960, također nije imao sreće s nosačem.

I tako, ratno zrakoplovstvo SAD tijekom 18 mjeseci lansira Discoverere bez većeg uspjeha. Do tog trenutka ni jedna kapsula nije pronađena - no valja biti pošten i reći da ni jedan predmet, bez obzira da li sovjetski ili američki, nije dotad spašen po povratku iz svemira - i nade u ostvarivanje planiranog datuma primjene novog satelitskog sistema Samos sve su manje. Ali tada dolazi prvi uspjeh. Stručnjaci zrakoplovnih snaga znaju da sve ovisi o slijedećem letu: Discoverer 13 pune posebnom opremom za praćenje rada satelita. Čak je i kapsula, u tehničkom smislu tek ljuštura za povratak opreme (Satellite Recovery Vehicle, SRV), bila opremljena kontrolnim instrumentima, i u njih su se polagale nade budućih uspješnih letova.

Došla je i srijeda, 10. kolovoza 1960, povijesni dan za ratno zrakoplovstvo Sjedinjenih Američkih Država, ali i letove u svemir uopće. Dok se raketa Thor na vatrenom tragu uzdizala u nebo, stanice za praćenje kontrolirale su rad njenih pogonskih i upravljačkih sistema. Najteža Discovererova iskušenja bila su tijekom prvih nekoliko minuta leta, jer su vibracije tada najjače, a svako naprezanje materijala mnogostruko uvećano. Thor i Agena letjeli su sve više, i uskoro stigli u predviđenu eliptičnu putanju s najnižom točkom (perigejem) 258 km nad Zemljom, i najvišom (apogejem) na 683 km od planeta. Sve je teklo točno po planu i stručnjaci slijedećih nekoliko sati pažljivo prate sve podatke iz satelita. Sutradan, oko 16 sati i 15 minuta po lokalnom pacifičkom vremenu; poslan je signal za povratak na Zemlju. Agena, okrenuta vrhom prema natrag, naginje se prema planetu, kapsula se odvaja, pali se mali raketni motor na kruto gorivo i započinje dugi povratak prema dalekom oceanu. Trenjem uzburkane atmosfere, užaren gotovo do usijanja, satelit pada prema određenoj točki u oceanu. Zrakoplov C-119 koji kruži u blizini uzalud traži radio-signal kapsule. Na koncu su je ugledali, no već je bila prenisko. Satelit pada u more. S broda Haiti Victory polijeće helikopter. U vodu skače čovjek-žaba i pliva do kapsule koja poskakuje na nemirnim valovima. Privezuje konopce i promatra kako vitlo na helikopteru podiže prvi predmet načinjen ljudskom rukom, a vraćen iz svemira. Točno tjedan dana poslije toga, nakon pažljivog proučavanja kapsule Discoverera 13 i podataka koji su s njega stigli dok se nalazio u orbiti, završavaju pripreme slijedećeg leta. Lansiran iz Vandenberga 18. kolovoza, Discoverer 14 se vraća na Zemlju dan kasnije, započevši povratak nad Aljaskom. U području spuštanja bilo je nekoliko aviona C-119, spremnih da ovaj put preduhitre mornaricu. Jedan medu njima našao se točno pod padobranom, na visini od 2600 m. Uspio ga je uhvatiti i povući u trup. Discoverer 14 bio je veliki poticaj moralu svih zaposlenih u programu. Od pet misija započetih do konca 1960. samo su dvije bile potpuno uspješne; u jednoj od njih, Agena nije nosila povratnu kapsulu već samo infracrvene senzorske uređaje namijenjene ugradnji u satelite Midas.

Discoverer 16 uvodi jednu novinu: u orbitu ga odnosi Agena B, dulja od »A« modela i veće nosivosti. Geometrija leta Discoverer satelita uvjetuje povratak kapsule tokom 17, 33, ili 65. orbite. Prvi koji je Zemlju oblijetao dva dana bio je Discoverer 17 u studenom 1960, a samo tri tjedna kasnije, Discoverer 18 boravi u svemiru tri dana. Program je ispunio sve zacrtane planove, a stručnjaci su ujedno naučili kako se koordiniraju složeni svemirski letovi. Osim toga, na Discovererima su iskušane nove tehnološke zamisli.

Slijedeće je godine satnica polijetanja bila zaista popunjena, jer u svemir polijeće 17 satelita iz te serije, od kojih je samo sedam bilo potpuno uspješno. Ograničene mogućnosti tadašnje svemirske opreme nisu uvijek davale željene rezultate, no i to je bilo dovoljno za uspjeh vojnih i civilnih svemirskih programa. Seriju letova započetih tri godine ranije, 1962. godine završavaju Discovereri 37 i 38. Pronalaženjem odgovarajućeg sistema za dotad nepoznate potrebe, novog načina rada i opreme, ušteđena je znatna količina vremena, napora i financijskih sredstava.

Potkraj pedesetih godina, kad su ostvareni svi zacrtani ciljevi programa, bio je to zaista veliki uspjeh. No što će Discoverer nositi u svemir? Na kraju krajeva, o tome ovisi razvoj obavještajnih satelitskih sistema Samos i Midas. Očito je da će pri planiranju letova najvažniju ulogu imati fotografska oprema.

Tri su načina dobivanja fotografija iz svemira. Najevidentniji je slanje televizijske slike sa satelita do zemaljske stanice, tako da se vrši prijenos u tzv. »realnom vremenu«, ili se signal iz kamere pohrani na vrpcu magnetoskopa sve dok se ne uspostavi veza s prijemnom antenom. To je, smatralo se, najbolji način rada. No, slika detalja površine Zemlje promatrana TV-kamerom iz svemira u to vrijeme ne pokazuje dovoljno pojedinosti. Druga je mogućnost korištenje fotografskog filma eksponiranog nad ciljem i pohranjenog do kasnijeg povratka satelita na Zemlju. U tom je slučaju sve ovisilo o sigurnom hvatanju kapsule, što se nije očekivalo u većini pokušaja!

Konačno je odabran treći, hibridni sistem, s konvencionalnom filmskom kamerom na satelitu i elektroničkim uređajem za očitavanje eksponiranog i razvijenog filma koji slike radio-vezom šalje do prijemnih stanica. Projekt je predložio i razvio Eastman-Kodak. Bio je to najbolji od tri načina, i ujedno prvi praktični sistem satelitske fotografije. Postupak je bio toliko uspješan da ga je NASA odabrala i za snimanje Mjeseca tijekom 1966. i 1967. godine. Sistem je osnovan na Kodakovom »Bimat« procesu, i tipičan je primjer opreme izrađene za satelite Samos iskušane na Discovereru. Podijeljen u kameru, procesor i dio za čitanje, sistem je film eksponirao pred jednim objektivom s velikom i jednim s malom žarišnom daljinom. Nakon eksponiranja film je dolazio do dijela za razvijanje. Tu je povučen na bubanj i Bimat mrežu, odnosno sloj za razvijanje, načinjenu od želatine natopljene otopinom razvijača/fiksira. Bimat proces daje pozitivnu sliku jer se srebrni halidi ubrzo reduciraju na čisto srebro i nerazvijene srebrne ione koji difuzijom prelaze na mrežu. Nakon toga dvije se površine razdvajaju, a negativ suši malom grijalicom. Pozitiv na mreži nije se koristio. Negativ je zatim namotan na kolut ispred čitača slike.

U CBS laboratorijima izmišljen je posebni skanerski sistem s elektroničkom zrakom koja prelazi preko fosforom prekrivenog bubnja i tako stvara točku svjetlosti koja se sistemom leća fokusira na filmu. Pokretna točka prelazi preko 6,1 cm širokog negativa u 17 tisuća prijelaza, duljine 0,25 cm. Nakon jednog vodoravnog prijelaza film se za slijedeće očitanje pomiče za 0,25 cm. Postupak se ponavlja sve do kraja slike. Zraka svjetlosti prolazi kroz film, mijenja sjaj u ovisnosti o gustoći negativa i stiže do fotomultiplikatorske cijevi. U njoj se stvara električni signal proporcionalan sjaju svjetlosnog snopa. Taj se signal na koncu pojačava i odašiljačkom antenom šalje na Zemlju. Čitav uređaj ima masu od jedva 70 kg. Dobivena je slika bila lošija od izvorne, no s obzirom na postojeće mogućnosti spašavanja kapsula i to već znači mnogo, pa Eastmanov fotografski sistem postaje glavnim teretom prvih Samos satelita.