Перші польоти штучних супутників Землі відкрили науці нові, невідомі раніше природні явища. Зокрема, про існування радіаційних поясів Землі стало відомо після польоту американського ШСЗ «Explorer-1» у 1958 році, сконструйованого та збудованого групою американського фізика та астрофізика Джеймса Ван Аллена, на честь якого вони й були названі. Радіаційні пояси – це зони, наповнені інтенсивними потоками заряджених частин, досить складні як за своєю природою, так і за будовою. Безперечно, вони викликали до себе бурхливий інтерес вчених.
Для комплексного вивчення нововідкритих утворень знадобилося створення спеціальної космічної системи з декількох супутників, які б виводилися на суттєво різні орбіти.
«Електрон» – це серія з чотирьох радянських супутників, запущених у 1964 році. Мета серії – дослідження радіаційних поясів Землі та пов’язаних з ними фізичних явищ. Програма передбачала дослідження частин радіаційних поясів малих та великих енергій, магнітного поля, космічних променів, короткохвильового випромінювання Сонця, мікрометеоритів. Польоти були присвячені Міжнародному року спокійного Сонця.
Супутники виводились по два однією ракетою-носієм типу Р-7, при цьому один із супутників відділявся ще на активній ділянці польоту (він був розміщений у трубі, перпендикулярно подовжній осі ракети, та «відстрілювався» за допомогою порохового двигуна), щоб забезпечити вихід супутників на різні орбіти та одночасне спостереження у двох різних точках.
Виведення відразу двох супутників на різні орбіти – технічно складна задача. Складність полягає в тому, що відділення першого ШСЗ повинне відбуватися під час роботи останнього ступеню ракети-носія, який продовжує політ і після відділення. Збурення, що виникають після виконання такої операції, не повинні впливати на роботу системи керування і точність виведення другого супутника, а сам він не повинен потрапити під вогняний струмінь працюючого двигуна. Ці труднощі були вирішені: конструктори створили спеціальну реактивну систему, яка могла відділити «Електрон-1» зі строго заданою швидкістю і практично без будь-яких збурень.
«Електрон-1» та «Електрон-2» були запущені 30 січня 1964 р. Висота орбіти в апогеї першого з них складала 7100 км, другого – 68 200 км. Маса ШСЗ «Електрон-1» складала близько 350 кг. Супутник мав герметичний корпус циліндричної форми з напівсферичним днищем. Енергоживлення бортової апаратури здійснювалося від 6 панелей сонячних батарей, що займали робоче положення після відділення супутника від ракети; сонячні батареї системи енергоживлення ШСЗ «Електрон-2» (вага близько 445 кг) були розміщені на боковій поверхні корпусу. Основна апаратура супутників була розміщена всередині герметичних корпусів, – це прибори радіотелеметричної системи з запам’ятовуючим пристроєм, радіопередавач «Маяк», агрегати системи терморегулювання, хімічні буферні батареї, частина наукової апаратури для реєстрації частин достатньо високих енергій. Зовні, окрім сонячних батарей, знаходились антени, частина наукової апаратури, датчики сонячної орієнтації та жалюзі системи терморегулювання.
Як вже зазначалось, основною задачею супутників було вивчення радіаційних поясів Землі. Для цього на обох ШСЗ була встановлена ідентична наукова апаратура для вимірювання електронів і протонів різноманітних енергій. Отримані дані дозволили вченим намалювати просторову карту поясів.
Рух частин у радіаційних поясах визначається перш за все магнітним полем Землі, тому відомості про пояси повинні доповнювати дані про магнітні поля. Для реєстрації магнітних полів на «Електроні -2» встановили магнітометри різної чутливості. Один з них вимірював слабкі магнітні поля, другий менш чутливий, вимірював достатньо інтенсивне магнітне поле.
Також на супутниках були встановлені і мас-спектрометри для вивчення хімічного складу верхніх шарів атмосфери. «Електрон-1» був оснащений приборами, що реєстрували мікрометеори та рентгенівське випромінювання Сонця, а на «Електроні-2», який виходив за межі магнітного поля Землі, розмістили прибори для вивчення космічних променів. Крім того, «Електрони» реєстрували космічні радіохвилі довжиною 200 та 400 м, для яких земна атмосфера – нездоланна перешкода.
На основі отриманих даних у НДІ ядерної фізики МДУ створили «Модель космічного простору», що дозволяє оцінити радіаційну небезпеку під час польотів космічних апаратів та розробити заходи радіаційного захисту.
Дослідження, розпочаті першими «Елетронами», були продовжені за допомогою супутників «Електрон-3» та «Електрон-4», виведеними на орбіту 11 липня 1964 року.
Підготовку експерименту з дослідження радіаційних поясів Землі в ОКБ-1, очолюваного С.П. Корольовим, розпочали у 1960 році. Підготовку програми наукових експериментів та її матеріальне забезпечення взяла на себе Міжвідомча науково-технічна рада, очолювана М.В. Келдишем.
Системи з супутників «Електрон» здійснили тривалі наукові дослідження та дозволили отримати дані про радіаційні пояси та магнітні поля Землі, необхідні для забезпечення радіаційної безпеки під час польотів космічних кораблів, та відкрити ряд нових фізичних явищ у навколоземному космічному просторі.
У червні 1965 року відбулася перша Всесоюзна конференція з фізики космічного простору, на якій підводились підсумки роботи СРСР у цій галузі. Більшість наукових доповідей були присвячені особливостям радіаційних поясів Землі, виявлених за допомогою супутників «Електрон».
У Музеї космонавтики ім. С.П. Корольова є макети ШСЗ «Електрон-1» та «Електрон-2» у масштабі 1:2. Разом з іншими цінними експонатами макети цих супутників були подаровані музею виставковим комітетом Академії наук СРСР.
ШСЗ «Електрон-1» в експозиції “Космос” Музею космонавтики ім. С.П. Корольова
ШСЗ «Електрон-2» в експозиції “Космос” Музею космонавтики ім. С.П. Корольова