Рейнджер 3

Рейнджер 3 был космической миссией, проведенной НАСА для изучения Луны . Роботизированный космический корабль Ranger 3 был запущен 26 января 1962 года в рамках программы Ranger . Из-за серии неисправностей космический корабль промчался мимо Луны на 22 000 миль (35 000 км) и вышел на гелиоцентрическую орбиту . ^[3]

Космический зонд Ranger 3 был разработан для передачи изображений лунной поверхности в течение 10 минут полета до столкновения с Луной, для грубой посадки капсулы сейсмометра на Луне, для сбора данных гамма-излучения в полете, изучить радиолокационную отражательную способность лунной поверхности и продолжить испытания программы « Рейнджер» по созданию лунных и межпланетных космических аппаратов.

Конструкция космического корабля [ править ]

Рейнджер 3.

Ranger 3 был первым из проектов Block II Ranger. Базовая машина была высотой 3,1 м и состояла из лунной капсулы, покрытой ограничителем удара из бальзового дерева , диаметром 650 мм, монотопливного срединного двигателя, ретракционной ракеты с тягой 5080 фунтов силы (22,6 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 кВт · ч. Управление космическим кораблем осуществлялось с помощью твердотельного компьютера и контроллера последовательности, а также системы управления с Земли. Контроль отношения был предоставлен Sunи земные датчики, гироскопы и тангаж и крен струя. Телеметрическая система на борту космического аппарата состояла из двух передатчиков 960 МГц, один в 3 Вт выходной мощности , а другой при 50 мВт выходной мощности, антенны с высоким коэффициентом усиления, и всенаправленной антенной. Белая краска, позолота и хромирование, а также посеребренный пластиковый лист, закрывающий ретророзетку, обеспечивали терморегуляцию. ^[3]

Во время предстартовой подготовки к рейнджер-1 таймер космического корабля случайно запустился, что привело к развертыванию солнечных панелей внутри кожуха полезной нагрузки. Было решено, что наземные испытания бортовых приборов не будут проводиться на космическом корабле Block II, потому что у них был работающий двигатель коррекции на полпути, и если с ними случится подобный инцидент, пиропатроны и пиротехника, используемые для развертывания солнечных панелей, могут непреднамеренно воспламенить топлива в бортовом двигателе, что может привести к взрыву космического корабля на площадке и, возможно, унести с собой всю ракету-носитель. JPL Официальные лица заявили, что заводских испытаний систем Рейнджера было достаточно для устранения любых проблем, а любое оборудование, которое не прошло испытания, не годилось для полета.

Экспериментальная установка включала: (1) телевизионную камеру vidicon , в которой использовался механизм сканирования, дающий один полный кадр за 10 с; (2) гамма- спектрометр, установленный на стреле высотой 1,8 м; (3) радиолокационный высотомер ; и (4) сейсмометр для грубой посадки на лунную поверхность. Сейсмометр (под кодовым названием "Тонто") был заключен в лунную капсулу вместе с усилителем, передатчиком мощностью 50 мВт, регулятором напряжения, антенной турникета и шестью серебристо-кадмиевыми батареями.способен работать с лунным капсульным передатчиком в течение 30 дней, все они предназначены для посадки на Луну со скоростью от 130 до 160 км / ч (от 80 до 100 миль в час). Радиолокационный высотомер будет использоваться для исследования отражательной способности, но он также был разработан для инициирования отделения капсулы и зажигания ретракетной ракеты. ^[3]

Миссия [ править ]

Это была первая американская попытка добиться удара о поверхность Луны. Космический корабль Block II Ranger нес телевизионную камеру, которая использовала оптический телескоп , который позволял получать изображения на высоте около 24 километров над поверхностью Луны во время спуска. Главный автобус также нес 42,6-килограммовый приборный капсюль, который отделяется от автобуса на высоте 21,4 км и затем независимо ударится о Луну. Капсула, защищенная внешним кожухом из бальзового дерева, была спроектирована так, чтобы несколько раз отскочить от лунной поверхности, прежде чем остановиться. Основным бортовым прибором был сейсмометр.

Миссия была разработана для продвижения к Луне с помощью Атласа / Агены, для проведения одной коррекции среднего курса и воздействия на лунную поверхность. На соответствующей высоте капсула должна была отделиться, и ретроковые ракеты воспламенились, чтобы смягчить приземление. Неисправность в системе наведения ускорителя привела к завышению скорости космического корабля. ^[4]

Обратные командные сигналы привели к тому, что космический корабль наклонился в неправильном направлении и антенна TM потеряла захват Земли, и корректировка среднего курса была невозможна. Наконец, ложный сигнал во время маневра терминала препятствовал передаче полезных изображений. 28 января «Рейнджер-3» пропустил Луну примерно на 36 800 км и теперь находился на гелиоцентрической орбите . В ходе полета были получены некоторые полезные инженерные данные. ^[3]

Подготовка к запуску [ править ]

Подготовка к Ranger 3 была осложнена проблемами развития на этапе Agena B, который не работал правильно на Rangers 1-2. Аджена в первую очередь была прерогативой ВВС США , которые намеревались использовать ее для боевой нагрузки, и НАСА первоначально предполагало, что она начнет полеты в конце 1960 или начале 1961 года, и к тому времени любые проблемы, связанные с разработкой ступени, могут быть устранены. Однако Agena B в конечном итоге занял больше времени, чем ожидалось, и его производительность также оказалась несколько ниже ожидаемой, что вынудило отменить некоторые из запланированных экспериментов с Block II Rangers.

В то время как Thor-Agena B начал полеты в октябре 1960 года, Atlas-Agena B совершил свой первый рейс только в июле 1961 года, а это означает, что Ranger 1 был только вторым полетом этой комбинации ракет-носителей. Эта задержка была объяснена тем, что программы ВВС, такие как MIDAS, разрабатывались гораздо дольше, чем Ranger. Вдобавок к концу 1961 года Agena B выходила из строя не менее семи раз (два запуска Ranger и пять запусков Thor-Agena).

Генерал-майор Осмонд Ритланд, командующий отделом космических систем ВВС в Инглвуде, Калифорния , пообещал НАСА, что все проблемы с Agena будут устранены, и, поскольку они также затрагивали программы Министерства обороны , к проблеме относились «весьма серьезно». Среди других внесенных изменений будет тщательный анализ всего полевого оборудования и процедур Lockheed. Кроме того, будут предприняты усилия для обеспечения того, чтобы процедуры проверки на Agenas ВВС США и НАСА были идентичны и любые различия в них были устранены.

В середине декабря 1961 года Atlas 121D и Agena 6003 прибыли на мыс Канаверал и были установлены на LC-12.. 18 января 1962 года «Рейнджер-3» был установлен наверху ускорителя, но на следующий день попытка заправки «Атласа» провалилась, когда в промежуточной переборке, разделяющей баки LOX и RP-1, была обнаружена трещина. Это означало бы, что ракету-носитель придется снимать с площадки для ремонта, что откладывает запуск на целый месяц. Однако представители Air Force и Convair вместо этого предложили новое решение - провести ремонт прямо здесь, на LC-12. Маршевый двигатель «Атласа» был снят и опущен в яму пламегасителя и установлены деревянные леса, чтобы техники могли подняться в танк РП-1, снять поврежденную промежуточную переборку и заменить ее. К 26 января ремонт был завершен.

Неисправности оборудования и ошибки траектории [ править ]

Старт состоялся в 15:30 по восточному стандартному времени 26 января, за час и 15 минут до закрытия окна запуска, после чего Ranger 3 не мог быть запущен еще в течение месяца.

В момент времени T + 49 секунд после запуска импульсный маяк на системе наведения Atlas прекратил работу, что не позволило передать какие-либо направления поворота или отсечки на оставшуюся часть запуска. Резервные команды от программатора ракеты использовались для выполнения выбрасывания ускорителя и отделения Agena, но без программы наведения было невозможно выполнить необходимые маневры точной настройки, чтобы установить Atlas на правильную траекторию полета. Второе отключение двигателя произошло из-за отсутствия топлива, а не из-за запрограммированной команды отключения, в результате чего Agena и зонд разогнались выше и быстрее, чем планировалось.

Хуже того, оборудование на станции слежения во Флориде вышло из строя, и орбитальные параметры Рейнджера 3 были получены с опозданием на 5 минут. Тем временем «Аджена» перезапустилась и отправила зонд с орбиты Земли , но другая ошибка в программе наведения привела к еще одной ошибке траектории. Как следствие, космический корабль достиг Луны на 14 часов раньше, а 28 января не ударил Луну на 36 793 километра (22 862 мили).

Ошибки траектории сделали невозможным столкновение с Луной, но Ranger 3 все еще можно было использовать для исследований дальнего космоса. Таким образом, диспетчеры дали команду развернуть штангу камеры, и 28 января была загружена исправленная компьютерная программа. Однако в середине загрузки уровень сигнала зонда начал ослабевать, и бортовая компьютерная система полностью вышла из строя. Без работающего компьютера космический корабль не мог направить свою антенну с высоким коэффициентом усиления на Землю, что затрудняло связь с диспетчерами на земле.

Провал миссии, исчерпание топлива и отмена [ править ]

Телевизионная камера действительно передавала изображения, но поскольку теперь антенна была направлена в сторону от Земли , полученные изображения были очень слабыми и зашумленными. На объективе камеры можно было увидеть опорные кресты, освещенные отраженным солнечным светом от шасси зонда, но Луны не было видно.

После того, как компьютер был мертв, Рейнджер 3 стал полностью не реагировать на любые команды с земли, а датчики Земли и Солнца стали бесполезными. В гироскопах продолжали маневрировать зонд и диспетчеры на мгновении выкупили замок на антенне, но без стабильного управления ориентацией, они не могли удерживать их. Поскольку они не знали об ошибке компьютера, они продолжали посылать команды Рейнджеру 3 напрасно. Спорадическое отслеживание зонда продолжалось до 31 января, когда двигатели управления ориентацией исчерпали запас топлива, после чего миссия была официально прекращена. ^[3]

Сноски [ править ]

↑ Э. Кларк, Полет Рейнджера 3 вызывает вопрос надежности, Aviation Week and Space Technology, 5 февраля 1962 г., стр. 30–32
^ НАСА, Центр космических полетов Годдарда. «Эксперименты над Рейнджером 3» . Мастер-каталог NSSDC . Проверено 20 мая 2018 года .
^ a b c d e Национальный центр данных по космическим наукам, Рейнджер 3, NSSDC ID: 1962-001A
^ "США мчатся с Луной; но Рейнджер идет слишком быстро" . Монреаль, Квебек: Газета. Ассошиэйтед Пресс . 27 января 1962 г. с. 1 . Проверено 30 декабря 2015 года .

См. Также [ править ]

Программа рейнджеров
Хронология исследования Солнечной системы

Ссылки [ править ]

«Национальный центр данных по космической науке - Рейнджер 3» . Национальное управление по воздуху и исследованию космического пространства . Проверено 19 июня 2012 года .

Внешние ссылки [ править ]

Лунный удар: история проекта Ranger (PDF) 1977 г.

[1] Э. Кларк, Полет Рейнджера 3 вызывает вопрос надежности, Aviation Week and Space Technology, 5 февраля 1962 г., стр. 30–32

[nssdc_instruments-2] НАСА, Центр космических полетов Годдарда. «Эксперименты над Рейнджером 3» . Мастер-каталог NSSDC . Проверено 20 мая 2018 года .

[nssdc1962-001A-3] Национальный центр данных по космическим наукам, Рейнджер 3, NSSDC ID: 1962-001A

[4] "США мчатся с Луной; но Рейнджер идет слишком быстро" . Монреаль, Квебек: Газета. Ассошиэйтед Пресс . 27 января 1962 г. с. 1 . Проверено 30 декабря 2015 года .

[1]