Ranger 7 был первым космическим зондом NASA , который успешно передал на Землю крупные планы лунной поверхности . Это был также первый полностью успешный полет программы Ranger . Запущенный 28 июля 1964 года, Ranger 7 был разработан для достижения траектории столкновения с Луной и для передачи фотографий лунной поверхности с высоким разрешением в течение последних минут полета до столкновения.
Космический корабль нес шесть телевизионных видиконовых камер — две широкоугольные (канал F, камеры A и B) и четыре узкоугольные (канал P) — для достижения этих целей. Камеры были организованы в две отдельные цепи или каналы, каждая из которых была автономна с отдельными источниками питания, таймерами и передатчиками, чтобы обеспечить наибольшую надежность и вероятность получения высококачественных видеоизображений. Ranger 7 передал более 4300 фотографий в течение последних 17 минут своего полета. После 68,6 часов полета космический корабль упал между Mare Nubium и Oceanus Procellarum . Это место посадки позже было названо Mare Cognitum . Скорость при ударе составила 2,61 километра в секунду (1,62 мили/с), и характеристики космического корабля превзошли все ожидания. [3] Никаких других экспериментов на космическом корабле не проводилось. [4]
Хотя NASA пыталось придать Ranger 6 позитивный оттенок на том основании, что все, кроме системы камер, работало хорошо, Уильям Дж. Кофлин , редактор издания Missiles and Rockets , назвал его «стопроцентным провалом», а рекорд JPL на данный момент — «позором». Миссия не была полным провалом, но Кофлин был не одинок в своем мнении, что Лаборатория реактивного движения в Пасадене, Калифорния , некоммерческая лаборатория и филиал Калифорнийского технологического института (Caltech), была «мягкой» академической средой без стремления или амбиций, необходимых для успеха миссий. Он считал Ranger «неудачником», и некоторое время все в NASA, участвовавшие в программе Ranger, пытались это скрыть. Также говорилось, что отправка зондов с единственной целью — вернуть изображения была бессмысленной и не достигла ничего, чего не мог бы достичь Apollo . [5]
Вскоре после завершения миссии Ranger 6 была созвана комиссия по рассмотрению причин отказа телекамеры. Это было установлено быстро; непреднамеренная активация системы телеметрии камеры во время подъема была вызвана коротким замыканием , которое вывело из строя источник питания камер. Но почему это произошло, пока оставалось загадкой, особенно потому, что данные телеметрии, отправленные с зонда, могли предоставить лишь ограниченный объем информации. 14 февраля 1964 года JPL опубликовала отчет, в котором отмечалось, что внутренний командный переключатель мог сработать преждевременно или что в разъеме шлангокабеля на обтекателе полезной нагрузки возникла дуга. Однако не было никаких доказательств того, что последнее произошло, или какого-либо очевидного способа, которым это могло произойти, и было предложено несколько модификаций системы камеры и/или обтекателя полезной нагрузки.
Комиссия по рассмотрению заявок NASA обнаружила, что системы Ranger 6 не были настолько избыточными, как утверждала Jet Propulsion Laboratory, что предстартовые испытания были неадекватными, и были случаи, когда камеры включались сами по себе на заводе RCA в Нью-Джерси . Если бы камеры пришлось полностью переделывать с нуля, то следующую миссию Ranger можно было бы отложить почти на целый год.
Полный отчет, представленный Конгрессу , подвергся критике со стороны нескольких человек в НАСА, отметивших, что, хотя камеры не имели избыточности, любой из десятков режимов отказа в ускорителе или космическом корабле также мог привести к невозможности вернуть какие-либо телевизионные изображения. Что касается отсутствия адекватных предстартовых испытаний, они подняли вопрос об инциденте 1961 года, когда Ranger 1 развернул свои солнечные панели во время наземных испытаний, и что наземные испытания с полной мощностью 60 Вт были прекращены на зондах Block II из-за опасения случайного воспламенения двигателя коррекции на промежуточной площадке и уничтожения в процессе всей ракеты-носителя.
RCA также пообещала изучить стандарты качества работы на своем главном заводе в Хайтстауне, штат Нью-Джерси , когда при осмотре запечатанного модуля Ranger был обнаружен пластиковый пакет с винтами и шайбами внутри. Хотя и было подозрение, что это сделал недовольный сотрудник, гораздо более вероятно, что кто-то сделал это случайно.
Поскольку в самих камерах не удалось найти никакой очевидной причины неисправности, расследование переключилось на электрический шлангокабель на обтекателе полезной нагрузки. Этот разъем шлангокабеля обычно крепился на земле, чтобы обеспечить возможность тестирования подсистем Ranger, и только тонкая откидная дверца закрывала его во время запуска. Один из штырьков на разъеме был «горячим» и мог легко быть перекрыт, передавая напряжение на соседние штырьки и активируя систему телекамеры во время запуска. Что касается причины этого, одной из возможностей был электростатический разряд , другой — ударная волна какого-то рода.
Александр Братеналь, физик из Отделения космических наук JPL, предположил, что короткое замыкание было вызвано выбросом топлива во время сброса секции ускорителя Atlas. Не было никаких кадров слежения за этим событием при запуске Ranger 6, который произошел в пасмурный день, но видео других запусков Atlas показало, что большой белый шлейф окутал ракету-носитель после отделения. Технические специалисты Convair подтвердили, что 51 килограмм (112 фунтов) LOX был выпущен из Atlas после отделения, но хотя теория ударной волны казалась заманчивой, Джеймс Кендалл, другой физик Лаборатории реактивного движения, сразу же ее отверг. Идея электростатического разряда также была маловероятной, учитывая разреженный воздух и большую высоту Atlas во время отделения.
Братеналь настоял и изучил больше фильмов о запусках Atlas с увеличенными кадрами, которые показали вспышки света в шлейфе после ступеней. Другой телефонный звонок в Convair показал, что 30 килограммов (67 фунтов) RP-1 также были сброшены во время ступеней и что выхлоп маршевого двигателя Atlas воспламенил облако топлива , вызвав эти вспышки. Поскольку дверь шлангокабеля на кожухе полезной нагрузки удерживалась на месте только тонким защелкивающимся механизмом, горячие газы от воспламенения топлива могли попасть на электрический разъем и вызвать короткое замыкание. Непреднамеренная активация системы телеметрии во время запуска произошла почти одновременно с отсоединением ускорителя в T+140 секунд. На этом можно было закрыть книгу о причине отказа Ranger 6.
Среди изменений, внесенных в Ranger 7, были новые процедуры для проведения испытаний космического корабля на полной мощности вне стартовой площадки, при которых не было риска активации двигателя коррекции на среднем участке траектории на полностью заправленном Atlas-Agena .
Jet Propulsion Laboratory изначально хотела, чтобы Ranger 7 упал в той же области, что и Ranger 6, чтобы можно было сфотографировать ударный кратер, но условия освещения в июле были неблагоприятными, поэтому они решили отправиться в малоизвестную область в 11° к югу от экватора Луны около Моря Штормов. Зонд был отправлен на мыс Канаверал в середине июня вместе с Atlas 250D и Agena 6009.
.jpg/1280px-Atlas_Agena_B_with_Ranger_7_(Jul._28_1964).jpg)
Рейнджеры 6 , 7, 8 и 9 назывались версиями космического корабля Рейнджер Блок 3. Космический корабль состоял из шестиугольной алюминиевой рамы основания 1,5 метра (4 фута 11 дюймов) в поперечнике, на которой были установлены двигательные и силовые агрегаты, увенчанные усеченной конической башней, на которой находились телекамеры. Два крыла солнечных панелей, каждое шириной 739 миллиметров (29,1 дюйма) и длиной 1537 миллиметров (60,5 дюйма), простирались от противоположных краев основания с полным размахом 4,6 метра (15 футов), а направленная антенна с высоким коэффициентом усиления была шарнирно закреплена на одном из углов основания вдали от солнечных панелей. Цилиндрическая квазивсенаправленная антенна была установлена на вершине конической башни. Общая высота космического корабля составляла 3,6 метра (12 футов). [4]
Движение для коррекции траектории на среднем участке обеспечивалось тяговым двигателем на основе монотоплива гидразина с тягой 224 ньютона (50 фунтов силы ) и четырьмя реактивными лопастями векторного управления. Ориентация и управление положением по трем осям обеспечивались двенадцатью азотными газовыми струями, соединенными с системой из трех гироскопов, четырех основных солнечных датчиков, двух вторичных солнечных датчиков и датчика Земли. Питание обеспечивалось 9792 кремниевыми солнечными элементами , содержащимися в двух солнечных панелях, что давало общую площадь массива 2,3 квадратных метра (25 квадратных футов) и производило 200 Вт. Две батареи AgZnO емкостью 1200 Вт·ч, рассчитанные на 26,5 В и рассчитанные на 9 часов работы, обеспечивали питание каждой из отдельных цепей камер связи/телевидения. Две батареи AgZnO емкостью 1000 Вт·ч запасали энергию для работы космического корабля. [4]
Связь осуществлялась через квазивсенаправленную антенну с низким коэффициентом усиления и параболическую антенну с высоким коэффициентом усиления . Передатчики на борту космического корабля включали 60-ваттный телевизионный канал F на частоте 959,52 МГц , 60-ваттный телевизионный канал P на частоте 960,05 МГц и 3-ваттный транспондерный канал 8 на частоте 960,58 МГц. Телекоммуникационное оборудование преобразовывало композитный видеосигнал с передатчиков камеры в радиочастотный сигнал для последующей передачи через антенну с высоким коэффициентом усиления космического корабля. Была обеспечена достаточная полоса пропускания видеосигнала для обеспечения быстрой последовательности кадров как узко-, так и широкоугольных телевизионных изображений. [4]
6 июля Ranger 7 завершил наземные испытания и был установлен на ускорителе. 9 июля комитет NASA собрался и признал ускоритель и космический корабль полностью готовыми к запуску, который был запланирован на 27-е число. [4]
Первый отсчет 27 июля не удался из-за неисправной батареи в Atlas и проблемы с наземным оборудованием наведения. На следующий день все прошло гладко, и Ranger 7 стартовал с LC-12 в 12:50 PM EST. Погода была ясной и безоблачной во время этого запуска, и ступенчатая установка Atlas наблюдалась камерами слежения. Ожидаемое облако топлива окутало ускоритель, но на этот раз никаких аномальных событий не произошло. Через тридцать минут после старта Agena перезапустилась, чтобы вывести Ranger 7 на траекторию к Луне.
Траектория полета Ranger 7 была довольно точной, но короткая коррекция на середине курса была проведена рано утром 29 июля, чтобы гарантировать столкновение в Море Штормов вместо обратной стороны Луны. Период прогрева для телевизионных камер должен был быть выполнен раньше и короче, чем на Ranger 6. Из-за страха поставить под угрозу миссию, наземные диспетчеры решили, что ориентация зонда достаточно приемлема, и они не будут рисковать маневрированием с двигателями управления ориентацией, чтобы попасть под лучший угол. В 6:09 утра по тихоокеанскому времени первые видеоизображения достигли Земли.
Пока Ranger 7 мчался к поверхности Луны , работа телекамеры оставалась нормальной. Изображения кратерированной лунной поверхности продолжали поступать обратно в штаб-квартиру JPL в Пасадене, Калифорния, и, наконец, в 6:25 произошло столкновение, и все сигналы с зонда прекратились. В диспетчерской JPL царило «восторженное празднование». Ranger 7 предоставил первые снимки лунной поверхности с близкого расстояния, и «больше, чем что-либо, даже пилотируемые миссии Mercury , наконец-то смягчили боль, которую американцы почувствовали при запуске Sputnik 1 ».
Фотографии, полученные с зонда, показали, что Луна, скорее всего, «очень скалистая и каменистая, с обломками повсюду». После общения со СМИ, чиновники НАСА были засыпаны очевидным вопросом — была ли поверхность Луны достаточно твердой, чтобы люди могли безопасно высадиться на нее? Геолог Джерард Койпер ответил, что, судя по изображениям, похоже, что по крайней мере часть Луны была достаточно гладкой, чтобы на нее посадил космический корабль. Однако фактическую твердость поверхности нельзя было определить с уверенностью, пока не была совершена мягкая посадка. Тем не менее, изображения Ranger 7, похоже, предполагали, что она была достаточно твердой.
Ranger 7 достиг Луны 31 июля. F-канал начал свой одноминутный прогрев за 18 минут до столкновения. Первое изображение было сделано в 13:08:45 UT на высоте 2110 километров (1310 миль). Передача 4308 фотографий превосходного качества произошла в течение последних 17 минут полета. Последнее изображение, сделанное перед столкновением, имеет разрешение 0,5 метра (1,6 фута). Космический аппарат столкнулся с лунной поверхностью в прямом движении по гиперболической траектории с входящим асимптотическим направлением под углом -5,57° от лунного экватора. Плоскость орбиты была наклонена на 26,84° к лунному экватору. После 68,6 часов полета Ranger 7 врезался в область между Mare Nubium и Oceanus Procellarum (впоследствии названную Mare Cognitum ) в точке с координатами 10°38′02″S 20°40′38″W / 10.6340°S 20.6771°W / -10.6340; -20.6771 . [2] (Место падения указано как 10.63 S, 20.66 W в первоначальном отчете «Фотографии Луны с Ranger 7».) Столкновение произошло в 13:25:48.82 UT на скорости 2.62 км/с (1.63 мили/с). Эффективность работы космического корабля была превосходной, и успех миссии наконец-то принёс удачу в судьбе НАСА после бесконечной череды неудач лунных зондов с 1958 года. [4]
Ranger 7 считается началом традиции «арахиса» на командных станциях NASA. После успеха Ranger 7 кто-то в диспетчерской был замечен за поеданием арахиса . С 1964 года диспетчерские церемониально открывают контейнер с арахисом на удачу и в соответствии с традицией. [6]
