«Рейнджер-6» — лунный зонд в программе НАСА «Рейнджер» , серии автоматических космических кораблей начала и середины 1960-х годов для получения изображений поверхности Луны крупным планом. Он был запущен 30 января 1964 года и предназначался для передачи фотографий лунной местности в высоком разрешении в последние минуты полета до столкновения с поверхностью. Для выполнения этих задач на космическом корабле было установлено шесть телевизионных видеокамер — две широкоугольные (канал F, камеры A и B) и четыре узкоугольные (канал P). Камеры были расположены в двух отдельных цепях или каналах, каждый из которых был автономен с отдельными источниками питания, таймерами и передатчиками, чтобы обеспечить максимальную надежность и вероятность получения высококачественного телевизионного изображения. Никаких других экспериментов на космическом корабле не проводилось. Из-за неисправности системы камер изображения не были возвращены. [2]
Рейнджеры 6, 7 , 8 и 9 назывались версиями космического корабля «Рейнджер» Блока 3. Космический корабль представлял собой шестиугольную алюминиевую рамную основу диаметром 1,5 м, на которой были установлены двигательно-энергетические установки, увенчанную башней усеченной конической формы, на которой располагались телекамеры. Два крыла солнечной панели шириной 739 мм и длиной 1537 мм каждое выдвигались от противоположных краев основания с полным размахом 4,6 м, а в одном из углов основания вдали от солнечные панели. Цилиндрическая квазивсенаправленная антенна располагалась на вершине конической башни. Общая высота космического корабля составляла 3,6 м. [2]
Коррекция траектории на маршевом ходу обеспечивалась монотопливным гидразиновым двигателем тягой 224 Н с четырехлопастным векторным управлением. Ориентация и управление ориентацией по трем осям обеспечивались двенадцатью струями азота , соединенными с системой из трех гироскопов , четырех основных датчиков Солнца, двух вторичных датчиков Солнца и датчика Земли. Электроэнергию обеспечивали 9792 кремниевых солнечных элемента , содержащихся в двух солнечных панелях, что давало общую площадь массива 2,3 квадратных метра и производило 200 Вт. Электроэнергию обеспечивали две батареи AgZnO емкостью 1200 Вт/ч, рассчитанные на напряжение 26,5 В и емкостью в течение 9 часов работы. к каждой из отдельных цепочек камер связи/ТВ. Две батареи AgZnO емкостью 1000 Вт/ч запасали энергию для работы космического корабля. [2]
Связь осуществлялась через квазивсенаправленную антенну с низким коэффициентом усиления и параболическую антенну с высоким коэффициентом усиления. Передатчики на борту космического корабля включали телеканал F мощностью 60 Вт на частоте 959,52 МГц, телеканал P мощностью 60 Вт на частоте 960,05 МГц и канал 8 транспондера мощностью 3 Вт на частоте 960,58 МГц. Телекоммуникационное оборудование преобразовывало композитный видеосигнал с передатчиков камер в радиочастотный сигнал для последующей передачи через антенну с высоким коэффициентом усиления космического корабля. Была обеспечена достаточная полоса пропускания видео, позволяющая быстро кадрировать как узкоугольные, так и широкоугольные телевизионные изображения. [2]
Кубинский ракетный кризис на мгновение отвлек внимание от провала «Рейнджера-5», но эта миссия заставила полностью пересмотреть всю программу «Рейнджер». Было выдвинуто множество теорий о причинах неудач, в том числе плохое управление в Лаборатории реактивного движения, чрезмерно амбициозные конструкции космических кораблей, которые были неработоспособны и ненадежны с использованием современных технологий, а также некоторые менее важные причины, такие как тепловая стерилизация зондов.
29 октября 1962 года НАСА учредило Следственный совет во главе с Альбертом Дж. Келли с задачей установить к 30 ноября причины продолжающихся неудач программы. Выводы комиссии включали решение о том, что конструкция «Рейнджера» была «более сложной, чем необходимо» для лунной миссии, а также требовала очень высокого уровня инженерных разработок и качества изготовления, но ни то, ни другое не было реализовано. Они также пришли к выводу, что тепловая стерилизация вредна для хрупких систем космического корабля и от нее следует немедленно отказаться. Они также обнаружили, что Лаборатория реактивного движения плохо справлялась с программой, на космическом корабле отсутствовали резервные системы на случай неисправности, экипажи сети слежения за дальним космосом НАСА не были должным образом обучены и имели недостатки в своем оборудовании, и, наконец, ракета-носитель Атлас-Агена надежность была низкой: по состоянию на конец ноября 1962 года он вышел из строя при восьми запусках ВВС и НАСА. Если учитывать и «Тор-Агену», то в общей сложности ступень «Агены Б» выходила из строя в полете девять раз.
Рекомендации совета включали улучшение управления проектами, отказ от тепловой стерилизации и испытаний компонентов, предназначенных для будущих планетарных миссий на Рейнджере, передачу сборки зондов субподрядчику и исключение JPL из участия в закупках и запуске Atlas-Agena. Более того, он предположил, что НАСА необходимо улучшить предстартовые испытания и подготовку ракет-носителей.
Космический корабль Блока III будет урезан до минимума, а восемь научных приборов на «Рейнджерах 3-5» будут удалены, чтобы больше места можно было отвести под резервное системное оборудование. Это вызвало некоторые протесты со стороны научного сообщества , утверждавшего, что гамма-излучение и другие измерения гораздо более ценны, чем просто возвращаемые фотографии Луны. Лаборатория реактивного движения начала более тщательное тестирование компонентов «Рейнджера», и была задействована вторая комиссия по оценке надежности « Атлас-Агена» .
Проблемы с ракетой-носителем оказались особенно неприятными для решения, поскольку за «Атлас-Агену» отвечали ВВС США , а не НАСА . Хотя НАСА надеялось запустить планетарные зонды на Центавре , который находился полностью под их контролем, эта программа была отложена из-за серьезных технических проблем и еще долгое время не будет готова к полету. Необходимость совместного использования ракеты-носителя с миссиями ВВС США и Министерства обороны на Западном побережье приводила к постоянным путаницам, задержкам и техническим проблемам. Поэтому было рекомендовано предоставить НАСА полный контроль над закупками и запуском Atlas-Agena без участия ВВС.
Одной из важных частей программы «Рейнджер» было наблюдение за всеми запусками «Атласа» и «Тора-Агены» на предмет сбоев, которые могли напрямую на него повлиять. Эта работа была поручена Центру космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама , но вместо этого была перенесена в Исследовательский центр Льюиса ( LRC ) в Кливленде, штат Огайо . LRC направила дополнительный персонал на сборочный завод Convair в Сан-Диего для наблюдения за строительством автомобилей Atlas.
Комиссия по рассмотрению сосредоточила внимание на неисправностях, преследующих Atlas-Agena, в частности, на системе наведения General Electric, как на варианте Mod III-G, используемом на Atlas Agenas Восточного побережья, так и на Mod II-A, используемом на транспортных средствах Западного побережья, которые неоднократно выходили из строя. . Они рекомендовали выдвинуть более подробные и строгие требования к испытаниям транспортных средств Atlas и убедиться, что пакет руководств сможет выдерживать уровни вибрации в полете, а также улучшить изготовление жгутов проводов. Кроме того, Convair рекомендовалось установить одну стандартизированную конфигурацию ускорителя для всех запусков ВВС США и НАСА вместо индивидуальных модификаций для каждой миссии, заменяя оборудование с известными конструктивными недостатками лучшими заменителями и улучшая тестирование всего. Поскольку «Атлас-Агена» ведали ВВС, то все эти изменения требовали их одобрения.
Наконец, НАСА впервые получит полный контроль над всеми космическими запусками. Участие ВВС в закупках, подготовке и запуске ракет-носителей, а также в составлении послеполетных отчетов для миссий НАСА должно было прекратиться, что значительно упростило бы и повысило эффективность программы.
Проблемы продолжались, на этот раз с приводом телекамер «Рейнджера 6» в рабочее состояние. Трубки для камер, поставляемые Radio Corporation of America , были разного качества, и потребовалось некоторое время, чтобы найти ту, которая соответствовала стандартам JPL.
Во время испытаний систем наведения Atlas в компании General Electric было обнаружено, что золотое покрытие на диодах отслаивается и вызывает короткое замыкание. Хуже того, у Рейнджера 6 были сотни таких же диодов. Эта проблема легко ускользнула от тестирования; более того, наземные испытания не смогли смоделировать среду « невесомости » в космосе, где золотые хлопья плавали бы вокруг и образовывали короткое замыкание между ножками диода . В конце концов, у него не было другого выбора, кроме как заменить каждый из нескольких сотен диодов внутри схемы Рейнджера 6.
В апреле 1963 года Конгресс США также решил сократить финансирование программы «Рейнджер» почти на 50% на том основании, что «ни одна из миссий на сегодняшний день не достигла успеха». Это означало, что планы по созданию до 13 зондов «Рейнджер» были отменены. Летать будут только «Рейнджеры 6–9», и у них будет не более чем телекамера.
Одной из целей программы «Рейнджер» был поиск потенциальных посадочных площадок для пилотируемых лунных миссий. На тот момент было не совсем ясно, какова была поверхность Луны, и существовали широко распространенные опасения, что существует бездонный зыбучий песок, который поглотит космические корабли и астронавтов. Поскольку базовая конструкция лунного модуля «Аполлон» уже была завершена к 1963 году, высадка на Луну лишь «подтвердит или опровергнет эту конструкцию». Лаборатория реактивного движения решила выбрать точку удара вблизи лунного экватора, в Море Спокойствия, отчасти потому, что она считалась основным местом приземления Аполлона, а также потому, что цель должна была соответствовать условиям освещения во время запуска в январе – феврале.
Ranger 6 и его ракета-носитель (Atlas 199D и Agena 6008) прибыли на мыс Канаверал в середине декабря и, поскольку страна все еще оплакивала убийство президента Кеннеди в предыдущем месяце, начали предполетные испытания.
Взлет произошел в 10:49 по восточному стандартному времени 30 января 1964 года. «Атлас» плавно поднялся в пасмурное небо и исчез из поля зрения. На этапе разгона все прошло хорошо, и характеристики ракеты-носителя были превосходными, что свидетельствует о упорных усилиях по повышению надежности ракеты-носителя.
Вскоре после Атласа BECO и постановки произошло зловещее событие, когда телеметрия показала, что телеметрия телекамеры на Рейнджере 6 включилась сама, а затем снова выключилась 67 секунд спустя. Данные телеметрии показали, что все остальное работает нормально, а напряженность в Лаборатории реактивного движения снизилась. «Агена» вывела зонд на парковочную орбиту, а затем через 25 минут после запуска запустила транслунную инъекцию. После отделения «Рейнджера-6» солнечные панели и антенна с высоким коэффициентом усиления были выдвинуты, и все выглядело нормально. Ракета-носитель вывела зонд на достаточно точную траекторию полета, поэтому потребовалась лишь короткая коррекция на середине курса. Однако активация телеметрии телекамеры во время запуска оставалась поводом для беспокойства. Технические специалисты JPL хотели включить камеру, чтобы проверить ее работоспособность, однако рисковали не иметь возможности выключить ее снова, если где-то действительно произошло короткое замыкание . Поскольку у камеры были собственные батареи и она не использовала основную шину питания зонда, они разрядились бы до того, как он смог бы добраться до Луны, и исключили бы любую возможность возврата изображений. Они решили, что ставить под угрозу миссию не стоит и камеру трогать не будут, пока не начнется спуск на Луну.
Рано утром 31 января была отправлена команда на запуск двигателя корректировки маршевого курса, который сработал безупречно и вывел зонд на курс столкновения с Морем Спокойствия . 2 февраля технические специалисты JPL подготовились к заключительному этапу миссии. «Рейнджер-6» начал снижение, и расчеты траектории показали, что удар произойдет недалеко от намеченной области. Поскольку угол зонда был подходящим для съемки, был отдан приказ включить камеру за 13 минут 10 секунд до удара. После начальной фазы прогрева была отправлена команда на их включение. Однако никаких изображений или каких-либо признаков работы камеры не появилось. Были отправлены еще две команды на включение камеры, но все равно ничего не произошло, хотя все остальные системы продолжали работать нормально. В 01:24 произошло столкновение с Луной, и передача телеметрии с «Рейнджера-6» прекратилась. Миссия завершилась, и в 12-й раз подряд попытка США отправить зонд на Луну потерпела неудачу. Хуже того, это произошло за неделю до того, как представители НАСА планировали объявить Конгрессу о своем прогнозируемом бюджете в 5,3 миллиарда долларов США на 1965 финансовый год, большая часть которого была связана с пилотируемыми и беспилотными лунными миссиями. НАСА попыталось придать миссии положительную окраску, отметив, что, помимо камер, «Рейнджер-6» и его ракета-носитель «Атлас-Агена» работали «чрезвычайно хорошо».
«Рейнджер-6» был выведен на околоземную парковочную орбиту и выведен на лунную траекторию вторым запуском Аджены. Корректировка траектории на середине курса была произведена наземным управлением в начале полета. 2 февраля 1964 года, через 65,5 часов после запуска, «Рейнджер-6» врезался в Луну на восточной окраине Mare Tranquillitatis ( «Море спокойствия» на английском языке ). Ориентация корабля на поверхность при спуске была правильной, но видеосигнал и данные камеры не были получены. Комиссия по проверке определила, что наиболее вероятной причиной отказа стало замыкание дуги в системе питания телевизора, когда он случайно включился на 67 секунд примерно через 2 минуты после запуска в период отделения ракеты-носителя от двигателя. [2]
Эта четвертая американская попытка удара по Луне имела наибольший успех. Космический корабль, первый аппарат типа Block III с комплектом из шести телекамер, был стерилизован во избежание загрязнения лунной поверхности. Эта серия также послужит испытательным стендом для будущих межпланетных космических кораблей за счет развертывания систем (таких как солнечные панели), которые можно будет использовать для более амбициозных миссий. На корабле Block III был установлен 173-килограммовый ТВ-блок (заменивший ударную капсулу на корабле Block II Ranger ). Шесть камер включали две камеры полного сканирования и четыре камеры частичного сканирования. «Рейнджер-6» успешно долетел до Луны и приземлился точно по графику в 09:24:32 по Гринвичу 2 февраля. К сожалению, три дня назад во время отделения ракеты-носителя «Атлас» произошло короткое замыкание источника питания телекамеры, в результате чего система вышла из строя. Камеры должны были передавать фотографии приближения Луны в высоком разрешении с расстояния от 1448 до 6,4 километров в поддержку проекта «Аполлон» . Координаты удара: 9°24’ северной широты и 21°30’ восточной долготы. [2]
