Шарообразный корпус спутника с внешним диаметром около 50 см будет выполнен из позолоченного алюминия. Сквозь проходные изоляторы наружу будут выведены образующие антенную систему четыре вибратора, расположенных в одной плоскости под углом 90° один к другому.

Рис. 1

Спутник предполагается запустить во Флориде в направлении на восток. Предполагаемая траектория не будет проходить севернее 28,5° (или в крайнем случае 30°) северной широты, однако это не исключает приема радиосигналов и в более северных районах, так как высота полета будет меняться в пределах от 300 до 1300 км. Так, например, считают, что сигналы спутника можно обнаружить на большей части территории США.

Траектория искусственного спутника в пространстве представляет собой медленно поворачивающийся эллипс, а ее проекция на поверхность земли будет приближаться к синусоиде. Там, где спутник будет достигать самых северных широт, он появится над местом наблюдения через интервалы, равные 90 мин., причем в каждый последующий день он будет прибывать на 30 мин. раньше. Таким образом, какая-либо станция наблюдения, расположенная на предельной северной широте, будет в состоянии регистрировать четыре последовательных прохождения спутника в день, после чего наблюдателю придется дожидаться этого же времени следующего дня (минус тридцать минут).

Для приема сигналов от искусственного спутника было предложено несколько приемных систем. Основная из них называется системой «Минитрэк» («Minitrack»).

Американский журнал «QST» (июль 1956 г. № 7, стр. 38-41, 134): рекомендует радиолюбителям США более простую систему «Минитрэк-2», в основе которой лежит интерференционный метод наблюдений. Блок-схема установки для наблюдений по этой системе показана на рис. 1.

Две антенны A₁ и А₂, расположенные на расстоянии, значительно превышающем длину волны, через переходное устройство 1 соединены со входом приемников 2 и 4.

Основные геометрические соотношения, положенные в основу системы, иллюстрируются рис. 2. Так как расстояние до спутника несоизмеримо больше, чем расстояние между антеннами A₁ и А₂, то можно считать, что расстояния от спутника до точек A₁ и Р примерно равны, а разность расстояний от каждой из антенн до спутника пропорциональна косинусу угла α. В результате при движении спутника будет изменяться угол а, а вместе с ним и сдвиг фаз (фазовый угол) между напряжениями, наведенными в первой и второй антеннах. Фиксируя с помощью специального устройства скорость изменения сдвига фаз, можно судить о высоте и скорости полета спутника.

В системах «Минитрэк» сигналы из обеих антенн поступают на переходное устройство, выполненное из отрезков коаксиального кабеля (рис. 3) или двухпроводного фидера (рис. 4). К первому и третьему отводам α переходного устройства

Рис. 2

подключают антенны A₁ и А₂, а второй и четвертый отводы соединяют с входными цепями двух чувствительных приемников — основного 2 и вспомогательного 4. Длина отдельных участков переходного устройства выбрана с таким расчетом, что сигналы из антенн A₁, А₂ поступают на вход вспомогательного приемника с таким же сдвигом фаз, какой наблюдался на выходе этих антенн, а на вход основного приемника — с дополнительным сдвигом фаз в 180°. Поскольку при движении спутника меняется сдвиг фаз между сигналами в антеннах A₁ и А₂, то будут изменяться и напряжения на выходе приемника. На рис. 1 сплошной линией показан график зависимости напряжения на выходе основного приемника от угла сдвига фаз, т. е. фактически от местоположения спутника. Как видно из этого графика, при изменении сдвига фаз на 180° (т. е. при изменении разности расстояний A₁ и А₂ на λ/2 напряжение на выходе приемника меняется от нуля до максимума.

Частота повторения максимумов и минимумов напряжения на выходе приемника позволяет судить о скорости, высоте и направлении движения спутника.

Рис. 3 Рис. 4

Напряжение с выхода приемника поступает на самопишущий прибор 3, куда одновременно со специального генератора 5 подаются «метки времени».

На графике рис. 1 пунктирной линией показана зависимость напряжения на выходе вспомогательного приемника от сдвига фаз сигналов в антеннах A₁ и А₂.

Вспомогательный приемник вводится для того, чтобы можно было отличить минимум сигнала на выходе основного приемника от полного пропадания, сигнала. Действительно, из-за дополнительного сдвига фаз, создаваемого в переходном устройстве, в момент минимального сигнала на выходе основного приемника сигнал на выходе, вспомогательного приемника будет минимальным. В случае наблюдения одновременных минимумов на выходе обоих приемников можно сделать вывод, что сигнал потерян.

Каждая из антенн системы «Минитрэк» состоит из 12 параллельных полуволновых вибраторов и обладает диаграммой направленности узкой в направлении восток-запад (угол порядка 10°) и широкой в направлении север-юг (около 60°). Коэффициент усиления такой антенны равен 50 (17 дб), и поэтому, несмотря на малую мощность передатчика и относительно большое расстояние до спутника, напряжение сигнала на входе приемника составляет 0,5 мкв. Это позволяет, применяя хорошие приемники и ограничивая полосу пропускания шириной 5 кгц, получить на входе детектора хорошее соотношение сигнал/шум (20 дб)

Институт радиотехники и электроники АН СССР просит радиолюбителей сообщить о подготовке к приему сигналов со спутников, запускаемых в СССР, присылать описания радиоаппаратуры, а после наблюдения спутника сообщить данные о радиосигналах и пересылать магнитные пленки с записями сигналов по адресу: Москва, К-9, Моховая ул., 11, ИРЭ АН СССР. В сообщении желательно указывать: 1. Место наблюдения 2. Дата наблюдения. 3. Время — московское (начало приема, конец приема и момент наибольшей силы сигнала). 4. Как отсчитывалось время (по обычным, выверенным часам или же использовались сигналы единого времени). 5. Частоты принимаемого сигнала. 6. Особенности приема (замирания сигнала, пропадания сигнала и возникновения его скачком и т. д.). 7. Скорость манипуляции сигнала. 8. Момент прохождения равносигнальной зоны (при использовании пеленгационной приставки) или момент наибольшего прохождения (при использовании эффекта Допплера). 9. Метеорологические условия в момент приема (облачность, осадки и т. д.). 10. Тип приемника или приемной аппаратуры. 11. Тип антенны и место ее установки (окружающие предметы). 12. Тип магнитофона и скорость протяжки магнитной ленты (в мм/сек). 13. Фамилия, имя и отчество наблюдателя и его точный адрес, радиолюбительский стаж. По окончании приема сигналов просим немедленно кратко сообщать место приема, дату, время (московское) и частоту сигнала телеграммой по адресу: Москва— спутник.

Для установки антенной системы требуется довольно большая и ровная площадь. Обе антенны должны находиться на прямой, параллельной географической широте, разнесены друг от друга на расстояние порядка 150-300 м и расположены строго горизонтально с точностью до одного сантиметра. Станцию наблюдения надо расположить в стороне от населенных пунктов, промышленных предприятий, шоссе с оживленным движением и т. д. В районе антенного поля не должно быть никаких высоких предметов.

Для того чтобы в результате вибраций антенны не возникали дополнительные фазовые сдвиги, конструкция ее должна быть достаточно жесткой. Переходное устройство может быть образовано не только из отрезков линий, но и из цепей с сосредоточенными постоянными.

В системе «Минитрэк» предполагается использовать профессиональные УКВ приемники с предварительными усилителями, отличающимися низким уровнем шумов, либо коротковолновые приемники со специальными конверторами.

В наблюдениях за искусственным спутником Земли в США предполагается также и участие радиолюбителей. В связи с этим в журналах «QST» № 11 и № 12 за 1956 год были описаны две конструкции конверторов к связным приемникам, предназначенные для приема сигналов спутника.

Во втором конверторе, отличающемся более высокими качественными показателями, имеются два каскада усиления ВЧ на триодах с заземленной сеткой, причем в первом каскаде применен специальный высокочастотный триод, а во втором — триод, аналогичный лампе 6С2П.

В этом конверторе применен оригинальный балансный преобразователь частоты с двумя полупроводниковыми триодами, в котором приняты специальные меры для того, чтобы ослабить влияние сигнала на частоту гетеродина, что позволяет использовать этот гетеродин одновременно в двух приемниках (основной и вспомогательный) приемники системы «Минитрэк-2». В журнале «QST» сообщается о разработке специального комбинированного приемника для наблюдения за искусственным спутником. Этот приемник, в котором имеется только один общий гетеродин и система АРУ, с задержкой будет усиливать оба сигнала, получаемые с переходного устройства.