Рейнджер 5 - Ranger 5

Рейнджер 5
1964 год 71395L-Ranger.svg
Рейнджер 5
Тип миссии Лунный ударник
Оператор НАСА
Обозначение Гарварда 1962 Бета Эта 1
COSPAR ID 1962-055A
SATCAT нет. 439
Продолжительность миссии 64 часов
Свойства космического корабля
Производитель Лаборатория реактивного движения
Стартовая масса 342,5 кг (755 фунтов)
Габаритные размеры 1,52 м × 2,51 м (5,0 футов × 8,2 футов)
Мощность 135 Вт
Начало миссии
Дата запуска 18 октября 1962 г., 16:59:00  UTC ( 1962-10-18UTC16: 59Z )
Ракета Атлас LV-3 Agena-B 215D / AA7
Запустить сайт Мыс Канаверал LC-12
Параметры орбиты
Справочная система Гелиоцентрический
Эксцентриситет 0,056
Высота перигелия 0,9839 AU
Высота афелия 1.163 AU
Наклон 0,44 °
Период 370.22 дней
Облет Луны (неудачный удар)
Ближайший подход 21 октября 1962 г.
Расстояние 724 км (450 миль)
 

Ranger 5 был космическим кораблем программы Ranger, предназначенным для передачи изображений лунной поверхности на земные станции в течение 10 минут полета до столкновения с Луной , для грубой посадки капсулы сейсмометра на Луну, для сбора гамма-излучения. данные о лучах в полете, для изучения радиолокационной отражательной способности поверхности Луны и для продолжения тестирования программы Ranger по разработке лунных и межпланетных космических аппаратов. Из-за неизвестной неисправности у космического корабля закончилась мощность и он прекратил работу. Он прошел в пределах 725 км от Луны.

Дизайн космического корабля

Ranger 5 был космическим кораблем Block II Ranger, похожим на Ranger 3 и Ranger 4 . Базовая машина была высотой 3,1 м и состояла из лунной капсулы, покрытой ограничителем удара из бальзама, диаметром 65 см, монотопливного срединного двигателя, ретророзетки с тягой 5080 фунт-сил (23 кН) и позолоченное и хромированное шестиугольное основание диаметром 1,5 м. К основанию была прикреплена большая тарелочная антенна с большим усилением. Две крылообразные солнечные панели (5,2 м в диаметре) были прикреплены к базе и развернуты в начале полета. Электроэнергия вырабатывалась 8680 солнечными элементами, содержащимися в солнечных панелях, которые заряжали пусковую и резервную батарею AgZn мощностью 11,5 кг 1 кВтч. Управление космическим кораблем обеспечивалось твердотельным цифровым компьютером и секвенсором, а также управляемой с Земли системой управления. Контроль ориентации обеспечивался шестью датчиками Солнца и одним датчиком Земли, гироскопами и струями холодного азота . Телеметрическая система на борту космического корабля состояла из двух передатчиков 960 МГц, один с выходной мощностью 3 Вт, а другой с выходной мощностью 50 мВт, антенны с высоким коэффициентом усиления и всенаправленной антенны. Белая краска, позолота и хромирование, а также посеребренный пластиковый лист, закрывающий ретророзетку, обеспечивали терморегуляцию.

Экспериментальная установка включала: (1) телевизионную камеру vidicon, в которой использовался механизм сканирования, дающий один полный кадр за 10 с; (2) гамма-спектрометр в сфере диаметром 300 мм, установленный на штанге высотой 1,8 м; (3) радиолокационный высотомер; и (4) сейсмометр для грубой посадки на лунную поверхность. Сейсмометр был заключен в лунную капсулу вместе с усилителем, передатчиком мощностью 50 мВт, регулятором напряжения, антенной турникета и шестью серебристо-кадмиевыми батареями, способными работать передатчиком лунной капсулы в течение 30 дней, все они предназначены для посадки на Луну при От 130 до 160 км / ч (от 80 до 100 миль / ч). Пакет инструментов плавал в слое фреона внутри сферы из лубяной древесины. Радиолокационный высотомер будет использоваться для исследования отражательной способности, но он также был разработан для инициирования отделения капсулы и зажигания ретро-ракеты.

Миссия

Рейнджер 5 стартовал со стартового комплекса 12

Запуск Ranger 5 был запланирован на июнь 1962 года, но вместо этого НАСА решило сначала запустить зонды Mariner Venus (в основном модифицированные Block I Rangers), что дало больше времени для решения проблем с космическим кораблем. После того, как Mariner 1 завершил свою миссию в Атлантическом океане, а не в межпланетном пространстве, агентство стало подвергаться повышенному вниманию Конгресса из-за его очевидной неспособности добиться какого-либо успеха с планетными зондами. Конгрессмен- республиканец Джеймс Фултон выступил перед директором Управления программ НАСА Дж. Дж. Уайеттом , отметив, что «Маринер-1» обошелся налогоплательщикам США в 14 миллионов долларов и что на данный момент не было оправдания неудачам при каждом запуске. К концу июля 1962 года было предпринято 12 попыток планетарного зондирования, начиная с 1958 года, и только две (« Пионер-4» и « Пионер-5» ) достигли всех целей своей миссии. То, что попытки советских исследователей планет в это время были немного более успешными, могло быть небольшим утешением , но все их неудачи держались в секрете, поэтому Советам не приходилось отвечать перед своей публикой по поводу траты налоговых денег на неудачные космические миссии.

Успешный запуск Mariner 2 27 августа на мгновение ослабил критику в адрес НАСА и Лаборатории реактивного движения, а также, казалось, подтвердил надежность конструкции Ranger . Тем временем инженеры JPL все еще пытались выяснить, что вызвало сбой компьютера на Рейнджер-4 , который произошел в период, когда зонд находился вне зоны слежения за землей. Неисправность вызвала особенное недоумение, поскольку зонд прошел очень тщательные наземные испытания без каких-либо аномалий. Изучение записей телеметрии показало, что сбой произошел во время отделения Рейнджера 4 от Агены, в точке, где электрический интерфейс между ними был отключен и Рейнджер 4 переключился на внутреннее питание. Поведение датчика указывало на неисправность трансформатора или инвертора, вероятно, короткое замыкание, вызванное неплотным металлическим покрытием, контактирующим с контактами на кабеле питания, соединяющем датчик с Agena. Модификации Ranger 5 включали резервный таймер для обеспечения непрерывной работы телеметрической системы в случае выхода из строя главного компьютера, дополнительный баллон с азотом для системы управления ориентацией для снижения давления газа и дополнительный пиротехнический воспламенитель для двигателя коррекции промежуточного хода. Что наиболее важно, к электрическим линиям были добавлены дополнительные диоды и предохранители, чтобы предотвратить повторное короткое замыкание.

Рейнджер 5
Представители программы Ranger собрались для участия в пресс-конференции после запуска Ranger 5 на мысе Канаверал. Слева направо: Фридрих Дюрр, майор Дж. Мулладей, подполковник Джек Альберт, Курт Дебус , Уильям Каннингем и Джеймс Берк.

Рейнджер 5 был подвергнут тепловой стерилизации, как и Рейнджеры 3-4, чтобы предотвратить непреднамеренное заражение Луны земными микробами. Рольф Хальструп, отвечавший за программу стерилизации, открыто возражал против этой процедуры, так как был убежден, что воздействие на датчики высокой температуры приводит к повреждению чувствительной электроники в них. Он убедил JPL в управлении Пасадены, что стерилизация Рейнджера 4 «очень вероятно» повредила главный компьютерный секвенсор и таймер и что процедуру необходимо остановить, чтобы гарантировать надежность космического корабля. Руководство согласилось остановить стерилизацию Ranger зондов, но только на Ranger 8 и выше, а Рейнджерс 6 - 7 уже стерилизована.

20 августа Ranger 5 отправился в длительное путешествие по пересеченной местности из штата Калифорния во Флориду и прибыл туда в день запуска Mariner 2 . На этой неделе прибыли Atlas 215D и Agena 6005, и начались предпусковые проверки. Первоначальные приготовления были сосредоточены на самой ракете-носителе, которая доставляла почти столько же проблем, сколько и сами зонды Ranger. Комбинация Atlas-Agena давала сбой в четырех из шести запусков НАСА , и каждая ракета-носитель, доставленная на мыс Канаверал, требовала модификаций или ремонтных работ, прежде чем она могла летать. Более того, за год между Ranger 1 и Mariner 2 не произошло никаких улучшений в системе контроля качества Atlas-Agenas. Поскольку запуск Ranger раньше откладывался из-за проблем с ускорителем, техники поспешили убедиться, что ничего подобного не задержит миссию Ranger 5.

Отслеживание Mariner 2 было постоянной работой в то время, и, поскольку сети слежения за дальним космосом НАСА не могли обрабатывать оба зонда одновременно, было решено переключить внимание на Ranger 5 для его короткой миссии.

После того, как две попытки запуска были прерваны, одна из-за короткого замыкания в зонде, а другая из-за проблем с погодой, запуск был дан на 18 октября. Старт состоялся в 12:59 по восточному стандартному времени, и Атлас вскоре исчез в облаке. пасмурное серое небо. Неисправность радиомаяка системы наведения в момент T + 93 секунды привела к появлению зашумленных данных о скорости следования, но, в отличие от Ranger 3, дискретные команды принимались и выдавались системой наведения должным образом. «Аджена» успешно вышла на орбиту и начала горение, чтобы вывести «Рейнджер 5» на транслунную траекторию.

Однако вскоре в компьютерной системе были обнаружены высокие температуры, и вскоре после этого производство энергии с помощью солнечных батарей прекратилось. Детектор гамма-излучения был включен, но компьютер не выдал команду на выравнивание космического корабля с Землей. Затем приемники телеметрии на станциях слежения в Австралии и Южной Африке вышли из строя, возвращая искаженные данные. Было очевидно, что электрическое короткое замыкание отключило солнечные панели , а это означало, что у Ranger 5 теперь было всего несколько часов, прежде чем у него разрядился аккумулятор. Технические специалисты JPL думали, что они все еще могут частично спасти миссию, запустив двигатель коррекции на середине пути, чтобы обеспечить столкновение с Луной, но они должны были сделать это быстро, пока не закончилось электричество. Наземные диспетчеры отправили команды развернуть антенну с высоким коэффициентом усиления и выровнять зонд для возгорания на полпути, но за это время, по-видимому, произошло больше коротких замыканий из-за кратковременного отключения передатчика телеметрии. Двигатель на полпути был запущен, но Ranger 5 разрядил свои батареи на полпути. Радио транспондеров и телеметрические сигналы прекратились, с последующим неконтролируемым кувыркаясь зонда. Рейнджер 5 прошел 450 миль от поверхности Луны на пути к постоянной орбите вокруг Солнца . Сигналы по-прежнему поступали от крошечной капсулы сейсмометра до тех пор, пока не затухали, поскольку расстояние от зонда до Земли стало слишком большим. Диспетчеры миссии отследили его на расстоянии 1,3 миллиона км (808 000 миль).

Это была третья попытка столкнуться с поверхностью Луны космическим кораблем Block II Ranger. Во время этой миссии, всего через 15 минут после нормальной работы, неисправность привела к переключению энергии с солнечной батареи на батарею . Нормальная работа никогда не возобновлялась; батарея разрядилась через 8 часов, и все системы космического корабля вышли из строя. Первая коррекция на полпути так и не была осуществлена, и 21 октября Рейнджер 5 пролетел мимо Луны на расстоянии 724 км и вышел на гелиоцентрическую орбиту . Его проследили на расстояние 1 271 381 км. Перед потерей сигнала космический корабль отправил обратно около 4 часов данных гамма-эксперимента.

После неудачного запуска электронный блок для следующих версий был полностью перестроен RCA Astro Electronics Division в Восточном Виндзоре, штат Нью-Джерси . Спутники, восстановленные RCA Astro, оправдали ожидания. Все фотографии были возвращены и помогли НАСА определить подходящие места для посадки лунных аппаратов.

Сноски

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки