Projet Avant-garde

Le projet Vanguard était un programme géré par le Naval Research Laboratory (NRL) de la marine américaine , qui visait à lancer le premier satellite artificiel en orbite terrestre basse en utilisant une fusée Vanguard comme lanceur depuis l' annexe des missiles de Cap Canaveral , en Floride .

En réponse au lancement de Spoutnik 1 le 4 octobre 1957, les États-Unis relancent le programme Explorer , proposé plus tôt par l' Agence des missiles balistiques de l'armée américaine (ABMA). En privé, cependant, la Central Intelligence Agency (CIA) et le président Dwight D. Eisenhower étaient au courant des progrès réalisés par les Soviétiques sur Spoutnik grâce aux images secrètes d'avions espions. En collaboration avec le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'ABMA construit Explorer 1 et le lance le 1er février 1958 ( UTC ). Avant que les travaux ne soient terminés, cependant, l' Union soviétique lance un deuxième satellite, Spoutnik 2 , le 3 novembre 1957. Entre-temps, l'échec spectaculaire de Vanguard TV3 le 6 décembre 1957 aggrave la consternation américaine quant à la position du pays dans la course à l'espace .

Le 17 mars 1958, Vanguard 1 est devenu le deuxième satellite artificiel placé avec succès sur une orbite terrestre basse par les États-Unis. Il s'agissait du premier satellite à énergie solaire . Avec un diamètre de seulement 15,2 cm et un poids de 1,4 kg, Vanguard 1 a été décrit par le Premier ministre soviétique de l'époque, Nikita Khrouchtchev , comme « le satellite pamplemousse ». Vanguard 1 et l'étage supérieur de son lanceur sont les plus anciens satellites artificiels encore dans l'espace, car les prédécesseurs de Vanguard, Spoutnik 1, Spoutnik 2 et Explorer 1, ont quitté leur orbite.

Au début des années 1950, l' American Rocket Society a mis en place un comité ad hoc sur les vols spatiaux, dont Milton W. Rosen , directeur du projet NRL pour la fusée Viking , est devenu président. Encouragé par les conversations entre Richard W. Porter de General Electric et Alan T. Waterman , directeur de la National Science Foundation (NSF), Rosen a rédigé le 27 novembre 1954 un rapport décrivant l'intérêt potentiel du lancement d'un satellite terrestre. Le rapport a été soumis à la NSF au début de 1955. Dans le cadre de la planification de l' Année géophysique internationale (1957-1958), les États-Unis se sont engagés publiquement à placer un satellite artificiel avec une expérience scientifique en orbite autour de la Terre.

Des propositions en ce sens ont été présentées par l' armée de l'air américaine (USAF), l' armée de terre américaine (USA) et la marine américaine (USN). L'agence de missiles balistiques de l'armée américaine (ABMA), sous la direction du Dr Wernher von Braun, avait suggéré d'utiliser une fusée Redstone modifiée (voir : Juno I ) tandis que l'armée de l'air avait proposé d'utiliser le lanceur Atlas , qui n'existait pas encore. La marine a proposé de concevoir un système de fusée basé sur les systèmes de fusée Viking et Aerobee .

La proposition de l'armée de l'air n'a pas été sérieusement prise en considération, car le développement de l'Atlas avait des années de retard par rapport aux autres véhicules. Entre autres limitations, la soumission de l'armée se concentrait sur le lanceur, alors qu'une charge utile était supposée être disponible auprès du Jet Propulsion Laboratory (JPL), et le réseau de stations de suivi au sol était supposé être un projet de la marine. La proposition de la marine détaillait les trois aspects de la mission.

En août 1955, le Comité du Département de la Défense américain sur les capacités spéciales a choisi la proposition de la Marine car elle semblait la plus susceptible, au printemps 1958, de remplir les conditions suivantes :

1. Placer un satellite en orbite pendant l' Année géophysique internationale .
2. Réaliser une expérience scientifique en orbite.
3. Suivre le satellite et assurer son orbite.

Un autre élément à prendre en compte était que la proposition de la Marine utilisait des fusées-sondes civiles plutôt que des missiles militaires, considérés comme inappropriés pour une exploration scientifique pacifique. Ce qui n'a pas été dit à l'époque, c'est que les États-Unis avaient déjà un programme de satellite secret en cours, le WS-117, qui développait la capacité de lancer des satellites espions à l'aide de missiles balistiques intercontinentaux Thor de l'USAF. Le gouvernement américain craignait que les Soviétiques s'opposent au survol de l'Union soviétique par des satellites militaires, comme ils l'avaient fait pour diverses incursions aériennes et les ballons du projet Genetrix . L'idée était que si un satellite clairement « civil » et « scientifique » s'envolait en premier, les Soviétiques pourraient ne pas s'y opposer, et ainsi le précédent serait établi selon lequel l'espace se situait au-dessus des frontières nationales .

Baptisé Projet Vanguard, le programme fut placé sous la direction de la Marine et la surveillance du DoD. Le Naval Research Laboratory (NRL) de Washington en fut chargé, tandis que le financement initial provenait de la National Science Foundation . Le directeur était John P. Hagen (1908-1990), un astronome qui deviendrait en 1958 le directeur adjoint du développement des vols spatiaux avec la création de la NASA . Après un retard dû au changement de forme du satellite par le NRL, qui était auparavant de forme conique, les premiers satellites sphériques Vanguard de 1,4 kg (3,1 lb) furent construits au NRL et contenaient comme charge utile sept batteries à mercure dans un conteneur hermétiquement fermé , deux émetteurs radio de suivi, un cristal sensible à la température et six groupes de cellules solaires à la surface de la sphère. Le premier satellite fut appelé Vanguard TV3.

Le NRL a également été responsable du développement des lanceurs de fusées Vanguard dans le cadre d'un contrat avec la société Martin (qui avait construit les fusées Viking), du développement et de l'installation du système de suivi des satellites, ainsi que de la conception, de la construction et des tests des satellites. Le système de suivi s'appelait Minitrack . Les stations Minitrack, conçues par le NRL mais sous-traitées à l' Army Corps of Engineers , étaient au nombre de 14 le long d'une ligne nord-sud longeant la côte est de l'Amérique du Nord et la côte ouest de l'Amérique du Sud. Minitrack était le précurseur d'un autre système développé par le NRL appelé NAVSPASUR , qui reste opérationnel aujourd'hui sous le contrôle de l'Air Force et est un important producteur de données de suivi des engins spatiaux

Le calendrier initial prévoyait que le TV3 soit lancé au cours du mois de septembre 1957, mais en raison de retards, cela n'a pas eu lieu. Le 4 octobre 1957, l'équipe Vanguard a appris le lancement de Spoutnik 1 par l' URSS alors qu'elle travaillait encore sur un véhicule d'essai (TV-2) conçu pour tester le premier étage de leur fusée de lancement. Bien que démoralisant pour l'équipe Vanguard, Minitrack a réussi à suivre Spoutnik, un succès majeur pour NRL. À 11 h 44 min 35 s le 6 décembre, une tentative a été faite pour lancer TV-3. La fusée Vanguard s'est élevée d'environ 1,2 m (4 pi) dans les airs lorsque le moteur a perdu sa poussée, et la fusée est immédiatement retombée sur la rampe de lancement et a explosé. Le cône de la charge utile s'est détaché et a atterri sans la fusée qui a explosé, la balise radio du petit satellite émettant toujours des bips. Le satellite était trop endommagé pour une utilisation ultérieure ; il réside désormais au Musée national de l'air et de l'espace .

Après le lancement de Spoutnik 2 par l'Union soviétique , le 3 novembre 1957, le secrétaire à la Défense de l'époque, Neil H. McElroy, ordonna à l' armée américaine d'utiliser le Juno I pour lancer un satellite. Le 31 janvier 1958, l'armée américaine lança le satellite Explorer 1. Avec le lancement de Spoutnik 1 et 2, la préoccupation précédente, le droit de survol des satellites, était devenue sans objet : ces satellites étaient lancés par une première version de la fusée soviétique R-7 , la base des premiers ICBM de l'URSS, et définitivement militaire, ainsi qu'environ 40 fois plus grande que le lanceur Vanguard.

Le 17 mars 1958, le programme lance avec succès le satellite Vanguard TV-4. TV-4 atteint une orbite stable avec un apogée de 3 969 kilomètres et un périgée de 650 kilomètres. On estime qu'il restera en orbite pendant au moins 240 ans et il est rebaptisé Vanguard I, qui, en plus de son étage de lancement supérieur, reste le plus vieux satellite artificiel encore en orbite.

Fin 1958, la responsabilité du projet Vanguard ayant été transférée à la NASA , le noyau du Goddard Space Flight Center fut formé. Après quatre lancements infructueux, le programme connut à nouveau le succès avec le SLV-4, rebaptisé Vanguard II. Après deux autres échecs, le programme prit fin avec le lancement de Vanguard III en 1959.

Malgré l'ombre de Spoutnik 1 et l'humiliation générale de ses premières tentatives infructueuses, le projet Vanguard a finalement atteint ses objectifs scientifiques, en fournissant une multitude d'informations sur la taille et la forme de la Terre , la densité de l'air , les plages de température et l'impact des micrométéorites . La ​​radio Vanguard 1 a continué à émettre jusqu'en 1964, et les données de suivi obtenues avec ce satellite ont révélé que la Terre n'est pas tout à fait une sphère parfaite : elle est légèrement en forme de poire, surélevée au pôle Nord et aplatie au pôle Sud . Il a corrigé les idées sur la densité de l'atmosphère à haute altitude et amélioré la précision des cartes du monde. Le programme Vanguard a été transféré à la NASA lorsque cette agence a été créée à la mi-1958.

Le Vanguard « Satellite Launch Vehicle », terme inventé pour les fusées opérationnelles SLV par opposition aux versions Test Vehicle TV, était un lanceur beaucoup plus petit et plus léger que la fusée Jupiter-C / Juno 1 basée sur Redstone qui a lancé les satellites Explorer , ou l'immense R-7 que les Soviétiques ont utilisé pour lancer les premiers Spoutniks .

Le programme Vanguard 1 a introduit une grande partie de la technologie qui a depuis été appliquée aux programmes de satellites américains ultérieurs, du lancement de fusées au suivi de satellites. Par exemple, il a validé en vol que les cellules solaires pouvaient être utilisées pendant plusieurs années pour alimenter des émetteurs radio. Les cellules solaires de Vanguard ont fonctionné pendant environ sept ans, tandis que les batteries conventionnelles utilisées pour alimenter un autre émetteur embarqué n'ont duré que 20 jours.

Bien que la « voix » solaire de Vanguard se soit tue en 1964, elle continue de servir la communauté scientifique. Le suivi optique au sol des Vanguards, désormais inertes, continue de fournir des informations sur les effets du Soleil , de la Lune et de l'atmosphère terrestre sur les orbites des satellites. Vanguard 1 a célébré sa 50e année dans l'espace le 17 mars 2008. Dans les années qui ont suivi son lancement, le petit satellite a fait plus de 196 990 révolutions autour de la Terre et parcouru 5,7 milliards de milles nautiques (10,6 milliards de kilomètres), la distance entre la Terre et la planète naine Pluton et la moitié du chemin retour. Les estimations originales prévoyaient une orbite de 2 000 ans, mais il a été découvert que la pression du rayonnement solaire et la traînée atmosphérique pendant les niveaux élevés d'activité solaire produisaient des perturbations importantes dans la hauteur du périgée du satellite, ce qui a entraîné une diminution significative de sa durée de vie prévue à environ 240 ans.

Lancements de véhicules d'essai Le premier vol de Vanguard, un essai suborbital réussi du véhicule mono-étage Vanguard TV0 , a ​​été lancé le 8 décembre 1956. Le 1er mai 1957, le véhicule d'essai à deux étages TV1 a été lancé avec succès. Vanguard TV2, un autre essai suborbital réussi, a été lancé le 23 octobre 1957.

La fusée Vanguard a lancé trois satellites sur onze tentatives de lancement :

1. Vanguard TV3 – 6 décembre 1957 – Échec de l'orbite autour d'un satellite de 1,36 kg (3,0 lb) – une faible pression du réservoir a provoqué l'arrêt du moteur T+2 secondes
2. Vanguard TV3 Backup – 5 février 1958 – Échec de la mise en orbite d'un satellite de 1,36 kg (3,0 lb) – une panne de contrôle a provoqué la désintégration du véhicule T+55 secondes
3. Vanguard 1 – 17 mars 1958 – Satellite de 1,47 kg (3,2 lb) en orbite
4. Vanguard TV5 – 28 avril 1958 – Échec de la mise en orbite d'un satellite de 9,98 kg (22,0 lb) – Échec de la séparation du 3e étage
5. Vanguard SLV-1 – 27 mai 1958 – Échec de la mise en orbite d'un satellite de 9,98 kg – Une défaillance du contrôle d'attitude du 2e étage a empêché le 3e étage d'entrer dans l'angle correct pour l'insertion orbitale
6. Vanguard SLV 2 – 26 juin 1958 – Échec de la mise en orbite d'un satellite de 9,98 kg – le 2e étage a perdu sa poussée après seulement 8 secondes de combustion en raison d'une obstruction de la conduite de carburant
7. Vanguard SLV 3 – 28 septembre 1958 – Échec de la mise en orbite d'un satellite de 9,98 kg – poussée insuffisante du 2e étage pour l'insertion orbitale en raison d'une obstruction de la conduite de carburant
8. Vanguard 2 – 17 février 1959 – Satellite de 10,8 kg (24 lb) en orbite
9. Vanguard SLV 5 – 13 avril 1959 – Échec de la mise en orbite d'un satellite de 10,3 kg (23 lb) – Une panne hydraulique du 2e étage a entraîné une perte de contrôle
10. Vanguard SLV 6 – 22 juin 1959 – Échec de la mise en orbite d'un satellite de 10,3 kg – 2e étage explosé en raison d'une soupape de ventilation à hélium coincée
11. Vanguard 3 – 18 septembre 1959 – Satellite de 22,7 kg (50 lb) en orbite