Ranger 3
Ranger 3Space Probe (Moon)
Umělecké ztvárnění měsíční sondy Ranger 3.
| Organizace | NASA |
|---|---|
| Stavitel | Laboratoř tryskového pohonu |
| Program | Uklidit |
| Pole | Pozorování měsíce |
| Typ mise | Lunární nárazové těleso |
| Počet kopií | 3 (Fáze 2 - Blok II) |
| Postavení | Mise splněna |
| Ostatní jména | P-34 |
| Spouštěcí základna | Cape Canaveral, LC-12 |
| Zahájení | 26. ledna 1962 v 20:30 UT |
| Spouštěč |
Atlas-Agena B # 3 (Atlas-D # 121 - Agena # 6003) |
| Přehled o | Měsíc |
| Konec mise | 28. ledna 1962 |
| Doba trvání | 2 dny |
| Život | 10 dní (primární mise) |
| Identifikátor COSPAR | 1962-001A |
| Mše při startu | 329,8 kg |
|---|---|
| Pohon | Chemikálie |
| Kontrola postoje | Stabilizováno ve 3 osách |
| Zdroj energie | Solární panely |
| Elektrická energie | 1000 wattů |
| Obíhat | Heliocentrický |
|---|---|
| Periapsis | 0,9839 AU |
| Apoapsis | 1,163 AU |
| Sklon | 0,398 ° |
| Televizní kamera Vidicon | Televizní kamera Vidicon |
|---|---|
| Gama spektrometr | Spektrometr gama záření |
| Radometr výškoměru | Rádiový výškoměr |
| Jednoosý seismometr | Magnetický seismometr |
Ranger 3 je mise na průzkum vesmíru vyvinutá NASA pro studium Měsíce . Vesmírná sonda Ranger 3 je vypuštěna dne26. ledna 1962jako součást programu Ranger . Kvůli sérii poruch sonda minula měsíc a prošla 36 793 km a vydala se na heliocentrickou oběžnou dráhu .
Ranger 3 družice je určen pro přenos obrazů měsíční půdě na pozemních stanic po dobu 10 minut předtím, než dopad na Měsíci , a přistát kapsli s seismometru na Měsíci , pro sběr údajů o gama záření v průběhu letu, prostudujte si radarovou odrazivost lunárního terénu a pokračujte v testech programu Ranger. To si klade za cíl vyvinout lunární a meziplanetární vesmírná vozidla .
Popis vesmírného vozidla
Sonda Ranger 3 je první sonda fáze 2 (blok II). Vozidlo o výšce 3,1 m je složeno z lunární kapsle pokryté dřevěnou nárazovou balsou o průměru 65 cm pro snížení nárazového šoku, jednoho hnacího plynu používaného ke korekci trajektorie New Moon, z retro rakety s tahem 23 kN a deska o průměru 1,5 m ve zlatě a chromu . K základně platformy je připevněna velká satelitní anténa s vysokým ziskem . Dva solární panely ( rozpětí křídel 5,2 m ) jsou připevněny jako křídla k základně a nasazeny na začátku letu. Energii generuje 8680 fotovoltaických článků umístěných na solárních panelech, které dobíjejí baterii stříbro - zinek (AgZn) 11,5 kg a 1000 W a rezervní baterii. Vozidlo je řízeno počítačem, řadičem a systémem příkazů odeslaných ze Země. Řízení polohy je zajištěno šesti solárními kolektory a zemským senzorem, gyroskopy a řízením motorů v dusíku pro pitch and roll (studený paprsek dusíku). Telemetrický systém na palubě měsíční sondy se skládá ze dvou vysílačů 960 MHz , jednoho s výstupním výkonem 3 W a druhého 50 mW , antény s vysokým ziskem a antény všesměrové. Systém tepelné regulace of retro rakety je potažen bílou barvou, talíře zlata a chromu a listy peněz měkčeného.
Během příprav před startem pro Ranger 1 se neúmyslně spustí časovač sondy, což vede k nasazení solárních panelů uvnitř kapotáže odpalovače. Bylo rozhodnuto, že palubní přístroje by neměly být testovány na zemi pro sondy bloku II, protože mají motor pro korekci trajektorie. Dojde-li k podobnému incidentu, pyrotechnika zavedená pro nasazení solárních panelů může nechtěně zapálit pohonné hmoty palubního motoru, což může způsobit výbuch vesmírné sondy na odpalovací rampě a potenciálně vést ke zničení odpalovacího zařízení v celém rozsahu. . Úředníci Jet Propulsion Laboratory (JPL) oznamují, že tovární testy různých systémů sond Ranger jsou dostatečné k odhalení jakéhokoli problému a že jakýkoli materiál, který testy neprospěje, nebude považován za vhodný k letu.
Popis nástrojů
Sonda nese následující čtyři nástroje:
Spektrometr gama záření se skládá z detektoru, 32kanálového analyzátoru výšky pulzu a zdroje vysokého napětí je určen k měření gama záření z povrchu Měsíce . Detektor obsahuje 7,62 cm zkosený krystal jodidu cesného s diamantem potažený diamantem, obklopený fotocitlivým přepínačem plastovým scintilátorem o tloušťce 0,317 cm. Toto je připojeno k fotonásobiči o průměru 7,62 cm. Impulzy jsou přenášeny do analyzátoru, který ukládá 2 až 16 pulzů v každém kanálu. Vyřazovací obvod je navržen tak, aby blokoval analyzátor při průchodu nabitých částic fotografickým spínačem. Prvních 12 hodin dat se získává detektorem poblíž hlavní struktury vesmírné sondy. Teleskopické rameno přesune detektor do polohy 1,8 metrů od hlavní konstrukce a data se bere po dobu 6 hodin. Přestože porucha vozidla způsobí, že kosmická sonda minula Měsíc přibližně o 36 793 km, data jsou přijímána více než 40 hodin. Přerušované signály končí2. února 1962800 000 km od Země .
Radiovýškoměr , je zahrnuta iniciovat oddělení kapsle a střelbě ze retro raketa mezi 19 a 25 km nad měsíčním povrchem a měřil odrazivost z měsíční půdy a studovat jeho vlastnosti. Přístrojem je standardní pulzní radar se špičkovým výkonem vysílaným magnetronovým vysílačemmezi 150 a 400 watty. Přístroj má frekvenci 9 400 M Hz a frekvenci opakování pulzů 500 až 600 pulsů za sekundu. Šířka pásma superheterodynového přijímače je 12-16 MHz a jeho šumová hodnota je 11-12 dB. Otvor paprsku antény je 4,5 °. Výškoměr je navržen tak, aby zahájil vlastní měření Země mezi 198 a 55 km od Měsíce (nominálně 137 km). Očekávaná doba měření je mezi 9 sekundami a 2 minutami. Kvůli poruše vesmírné sondy, která brání dopadu měsíce, nejsou odesílána žádná data.
Magnetický seismometr , je určen pro poměrně tvrdé přistání na měsíčním povrchu. Seismometr (kódové označení „Tonto“) je uzavřen v měsíční kapsli o hmotnosti 42,6 kg, která se musí oddělit od sondy Ranger 3 ve vzdálenosti 21,4 km od povrchu Měsíce, se zesilovačem, vysílačem 50 mW , regulátorem napětí, všesměrová anténa a šest stříbrno - kadmiových baterií schopných provozu vysílače lunárních kapslí po dobu 30 dnů, vše navrženo k přistání na Měsíci rychlostí 130 až 160 km / h .
Je navržen tak, aby určoval přítomnost nebo nepřítomnost měsíční seismicity a měsíční kůry, vrstev lávy nebo vrstev prachu. Přístroj je určen ke shromažďování údajů o mechanických vlastnostech měsíčních materiálů a k získávání předběžných informací o povaze měsíčního jádra a hloubce a koncentraci měsíčních otřesů . Nástroj o hmotnosti 3,36 kg obsahuje cívku, pružinový závěsný magnet a vnitřní kalibrační zařízení. Seismická hmotnost 1,70 kg se skládá z permanentního magnetu zavěšeného na těle přístroje. Je zavěšen tak, aby udržoval koncentraci seismické hmoty uvnitř těla přístroje a umožňoval seismometru pracovat při jakémkoli sklonu jeho podélné osy od 0 ° do 90 °. K tlumení rychlého pohybu seismické hmoty během měsíčního nárazu je přístroj naplněn pod vakuem ochrannou tekutinou, freonem . Při nárazu musí sestava pro přežití plavat ve vzpřímené poloze. Potom seismická klecová kapalina unikne a experiment spustí tlakový spínač . Kalibrace přístroje před spuštěním se provádí v laboratoři a kalibrace by měla pokračovat po celý let. Kvůli selhání kosmické lodi, která brání měsíčnímu nárazu, experiment neposílá žádná data.
Televizní kamera Vidicon je určena k přenosu snímků zblízka na měsíční povrch od 4 000 do 24 km nad měsíčním povrchem. Systém obsahuje plně elektrostatické vychýlení a zaměřuje Vidicon, který kombinuje cíl s možností rychlého vymazání. Doba expozice 20 milisekund na povrchu fotovodiče je navržena tak, aby zabránila rozmazání optického obrazu a poskytla vypnutí optického systému během 13sekundového skenování a mazání elektroniky Vidicon. Pomalu se rozpadající obraz a následné skenování vytvoří kompletní obraz za 10 sekund. K dosažení požadovaného rozlišení se na obrázek použije 200 řádků skenování. Šířka pásma videa tohoto systému je přibližně 200 znaků za sekundu. Vyvinutým optickým systémem je konvenční dalekohled typu Cassegrain využívající primární konkávní parabolické zrcadlo a centrálně umístěné sekundární konvexní hyperbolické zrcadlo k odrážení měsíčního obrazu na povrch fotovodivého obrazu. Experiment selhal kvůli velkým selháním vesmírné sondy, které brání konečnému cislunárnímu manévru.
Provádění mise
Přípravu Rangeru 3 komplikují vývojové problémy související s fází Agena B , která si sondami Ranger 1 a Ranger 2 nevedla dobře . US Air Force je zodpovědný za rozvoj jeviště Agena B. Plánuje jej použít pro zahájení vojenské satelity. NASA původně, že to začíná být zahájen na konci roku 1960 nebo začátkem roku 1961, kdy každý problém vývoj s podlahou, je vyřešen. Zprovoznění etapy Agena B však trvá déle, než se původně plánovalo, a její výkon se také ukázal být mírně pod očekáváním, což si vynucuje zrušení některých experimentů plánovaných na sondy Rangers bloku II. Když začaly létat odpalovací zařízení Thor-Agena B.Říjen 1960, odpalovací zařízení Atlas-Agena B provádí pouze své zahajovací spuštěníČervenec 1961, což znamená, že při spuštění Rangeru 1 je tato kombinace podlah použita pouze podruhé. Toto zpoždění lze vysvětlit skutečností, že vývoj programů amerických vzdušných sil, jako je program MIDAS, trvá mnohem déle než u programu NASA Ranger . Na konci roku 1961 navíc došlo ke stadiu Agena B sedm poruch (dva starty lunárních sond Ranger ( Atlas-Agena B ) a pět startů odpalovacího zařízení Thor-Agena B ).
Generálmajor Osmond Ritland, velitel divize kosmických systémů vzdušných sil v Inglewoodu v Kalifornii , slibuje NASA, že budou odstraněny všechny problémy spojené s etapou Agena B. A protože ovlivňují také programy ministerstva obrany (DoD) , problém je brán „velmi vážně“. Mezi další změny patří důkladná kontrola veškerého provozního vybavení a postupů společnosti Lockheed . Kromě toho je vyvíjeno úsilí k zajištění toho, aby inspekční postupy amerického letectva a NASA Agena B byly identické a aby byly odstraněny veškeré rozdíly mezi nimi.
V poloviněprosince 1961Spouštěč Atlas-D # 121 a nahoře Agena 6003 dorazí na mys Canaveral a jsou postaveny na odpalovací rampě LC-12 kosmodromu na mysu Canaveral . The18. ledna 1962„Ranger 3 je umístěn na horní části odpalovacího zařízení, ale následující den pokus odpalovacího zařízení Atlas selhal, když byla nalezena slza v mezilehlé přepážce oddělující kapalný kyslík a palivové nádrže RP-1 . To znamená, že odpalovací zařízení musí být odstraněno z odpalovací rampy kvůli opravám, což zpozdí start o celý měsíc. Úředníci amerického letectva a Convairu však místo toho navrhují nové řešení provádění oprav přímo na odpalovací rampě LC-12. Motor, který podporuje odpalovací zařízení Atlas, je demontován a spuštěn do jímky deflektoru plamene a je instalováno dřevěné lešení, které technikům umožňuje vlézt do palivové nádrže RP-1 , odstranit poškozenou mezilehlou přepážku a vyměnit ji. The26. ledna, opravy jsou dokončeny.
Toto je první americký pokus o dopad na měsíční povrch. Měsíční sonda Block II Ranger 3 je vybavena televizní kamerou využívající optický dalekohled, který při sestupu poskytuje obraz ve vzdálenosti přibližně 24 kilometrů nad měsíčním povrchem. Hlavní platforma nese nástroj kapsle 42,6 kilogramu, který odděluje od měsíčního sondy ve výšce 21,4 kilometrů a nezávisle dopady na měsíc. Chráněná vnější skořápkou z balzového dřeva je kapsle navržena tak, aby se několikrát odrazila na měsíčním povrchu, než se zastaví. Hlavním nástrojem na palubě je seismometr .
Vzlet se koná ve 20:30 UT dne 26. ledna 1962, hodinu a 15 minut před zavřením spouštěcího okna, po kterém nelze Ranger 3 spustit po dobu jednoho měsíce.
V T + 49 sekund po startu přestane pulzní maják naváděcího systému Atlas fungovat a po zbytek startu zabrání přenosu zpráv o změně směru nebo vypnutí motoru. Nouzové ovládací prvky se používají k uvolnění fáze Atlas a k oddělení s fází Agena B. Bez naváděcího programu je však nemožné provést seřizovací manévry nutné k uvedení fáze Agena B. na její správnou dráhu letu. SECO ( druhé vypnutí motoru ) se provádí, když chybí palivo, místo aby následovalo naprogramovaný příkaz vypnutí, což vede k rychlejší a delší akceleraci, než se očekávalo U sond Agena B a Ranger 3. Ještě horší je, že hardware u sledovací stanice na Floridě nefunguje správně a detekuje orbitální parametry Rangeru 3 o 5 minut později. Během této doby se fáze Agena B restartuje a vysílá sondu z oběžné dráhy Země . Další chyba v jeho naváděcím programu vede k novému chybnému kurzu. To vede k tomu, že lunární sonda dosáhla na Měsíc o 14 hodin dříve, než se očekávalo, a chybí jí 36 793 kilometrů28. ledna 1962.
Přestože již není možný dopad na Měsíc, lze Ranger 3 použít pro studium hlubokého vesmíru. Vydávají se příkazy k nasazení ramene kamery a28. lednase na palubu stáhne opravený počítačový program. Ale uprostřed tohoto manévru začne síla signálu sondy slabnout a počítačový systém se vypne. Televizní kamera přenáší obrazy, ale protože anténa nesměřuje k Zemi , jsou extrémně slabé a hlučné. Je možné vidět referenční kříže na objektivu kamery, osvětlené paprsky Slunce odraženými od platformy vesmírné sondy, ale Měsíc není viditelný. Se smrtí palubního počítače Ranger 3 zcela nereagoval na jakýkoli příkaz ze Země a pozemní a sluneční senzory se staly zbytečnými. Tyto gyroskopy nadále manévrování sondy a zemní regulátory mohou dočasně uzamknout do antény. Bez stabilní kontroly postoje ji však nemohou udržet na místě. Jelikož si nejsou vědomi havárie počítače, bezvýsledně posílají příkazy Rangeru 3. Sporadický kontakt sondy pokračuje, dokud31. ledna 1962, datum, kdy tryskové motory s ovládáním polohy vyčerpaly svoji palivovou rezervu. Mise je poté oficiálně ukončena.
Reference
- „ NASA - NSSDCA - Kosmická loď - podrobnosti “ , na nssdc.gsfc.nasa.gov (zpřístupněno 14. září 2019 )