«Спутника-1» (3 ноября 1957 г.), кроме научной аппаратуры находилась собака по имени Лайка. Она была гвоздем проекта, весь полет задумывался для ответа на вопрос: смогут ли летать в космос люди? Но была и научная программа, которая включала изучение ультрафиолетового излучения Солнца (под руководством С. Л. Мандельштама) и космических лучей (экспериментом руководил С. Н. Вернов). Хотя запуск «Спутника-2» был приурочен к 40-летию Великой Октябрьской революции, его работа освещалась менее шумно, а результаты были опубликованы только в научных журналах, причем значительно позднее.
Позже запустили американцы аппараты Explorer-1 и -3, запущенные 31 января и 26 марта 1958 г. с приборами для изучения космических лучей (научный руководитель эксперимента Дж. Ван Аллен). 15 мая наконец стартовал наш «Спутник-3» с большим набором измерительной аппаратуры. Полеты перечисленных спутников не только положили начало научным исследованиям космоса, но и помогли сделать важное геофизическое открытие – обнаружить радиационные пояса Земли.
В период с мая по август 1958 г. новое явление бурно обсуждалось, чему способствовала проводившаяся в Москве 29 июля – 9 августа V Генеральная ассамблея Международного геофизического союза, посвященная итогам МГГ. Доклады и обсуждения результатов полетов «Спутника-3» и Explorer-1, -3 помогли выяснить в общих чертах картину захваченных магнитным полем Земли энергичных заряженных частиц, обсудить их источники. Эксперименты «Спутника-3» показали, что повышенная радиация характерна для двух четко разделенных областей: экваториальной и приполярной, названных впоследствии внутренним и внешним радиационными поясами. Радиация в экваториальной области, по данным «Спутника-3», состоит главным образом из протонов с энергией 100 МэВ (приборы американских спутников Explorer-1, -3 не могли идентифицировать природу частиц), приполярные районы заполнены в основном электронами с энергией 100 кэВ (спутники Explorer-1, -3 на эти широты не залетали, наклон их орбит был не очень большим).
Прибор Вернова был установлен на «Спутнике-2» с наклоном орбиты к земному экватору около 65°, тогда как американские Explorer-1, -3 имели около 33°. Информация с советского аппарата передавалась каждый день с трех витков, проходящих над территорией СССР. «Спутник-2» совершал каждый день 14 оборотов вокруг Земли, период обращения составлял 103 мин, на каждом витке аппарат смещался по долготе на 26°, так что витки покрывали всю поверхность Земли.
Важный этап в понимании нового явления приходится на май 1958 г., когда был запущен наш «Спутник-3». На нем установили более информативный по сравнению с предыдущим прибор для изучения радиации в космосе. Необходимость такой модификации осознал А. Е. Чудаков. Он усомнился, что зарегистрированное на «Спутнике-2» возрастание обусловлено протонами. Счетчик там находился под алюминиевым кожухом и оболочкой аппарата общей толщиной ≈2—3 г/см2, и до него, по идее, могли добраться лишь протоны с энергией> 30—50 МэВ.
Американец