Ranger 6 был лунным зондом в программе NASA Ranger , серии роботизированных космических аппаратов начала и середины 1960-х годов для получения крупных планов поверхности Луны. Он был запущен 30 января 1964 года и был разработан для передачи фотографий лунного ландшафта с высоким разрешением в течение последних минут полета до удара о поверхность. Космический аппарат нес шесть телевизионных видиконовых камер — две широкоугольные (канал F, камеры A и B) и четыре узкоугольные (канал P) — для достижения этих целей. Камеры были расположены в двух отдельных цепях или каналах, каждый из которых был автономен с отдельными источниками питания, таймерами и передатчиками, чтобы обеспечить наибольшую надежность и вероятность получения высококачественных телевизионных изображений. Никаких других экспериментов на космическом аппарате не проводилось. Из-за отказа системы камер не было возвращено ни одного изображения. [2]
Рейнджеры 6, 7 , 8 и 9 назывались версиями Блока 3 космического корабля Рейнджер. Космический корабль состоял из шестиугольной алюминиевой рамы основания 1,5 м 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 мм и длиной 1537 мм, простирались от противоположных краев основания с полным размахом 4,6 м, 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 м. [2]
Движение для коррекции траектории на среднем участке обеспечивалось тяговым двигателем на основе монотоплива гидразина с тягой 224 Н 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 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. [2]
Связь осуществлялась через квазивсенаправленную антенну с низким коэффициентом усиления и параболическую антенну с высоким коэффициентом усиления. Передатчики на борту космического корабля включали 60 Вт ТВ-канал F на частоте 959,52 МГц, 60 Вт ТВ-канал P на частоте 960,05 МГц и 3 Вт 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. [2]
Карибский кризис на мгновение отвлек внимание от провала Ranger 5, но эта миссия заставила полностью пересмотреть всю программу Ranger. Было выдвинуто множество теорий о причинах неудач, включая плохое управление в JPL, чрезмерно амбициозные конструкции космических аппаратов, которые были неработоспособны и ненадежны при современных технологиях, и некоторые менее существенные причины, такие как тепловая стерилизация зондов.
29 октября 1962 года NASA создало Комиссию по расследованию Ranger во главе с Альбертом Дж. Келли , которая должна была установить к 30 ноября причины продолжающихся неудач программы. Выводы комиссии включали вердикт о том, что конструкция Ranger была «более сложной, чем необходимо» для лунной миссии, а также требовала очень высокого уровня инженерии и мастерства, ни то, ни другое не было выполнено. Они также пришли к выводу, что тепловая стерилизация наносит вред чувствительным системам космического корабля и должна быть немедленно прекращена. Они также обнаружили, что JPL плохо справлялась с программой, у космического корабля не было резервных систем на случай неисправности, экипажи сети слежения за дальним космосом NASA не были должным образом обучены и имели недостатки в своем оборудовании, и, наконец, надежность ускорителя Atlas-Agena была низкой, так как к концу ноября 1962 года он вышел из строя при восьми запусках ВВС и NASA. Если учитывать также Thor-Agena, то в общей сложности было девять случаев, когда ступень Agena B выходила из строя во время полета.
Рекомендации совета включали улучшение управления проектами, отказ от тепловой стерилизации и тестирования компонентов, разработанных для будущих планетарных миссий на Ranger, передачу сборки зондов субподрядчику и исключение JPL из участия в закупках и запуске Atlas-Agena. Кроме того, он предположил, что NASA необходимо улучшить свои предпусковые испытания и подготовку ракет-носителей.
Космический аппарат Block III должен был быть урезан до минимума приборов, при этом восемь научных приборов на Rangers 3-5 были удалены, чтобы больше места можно было выделить для избыточного системного оборудования. Это вызвало некоторые протесты со стороны научного сообщества , что гамма-излучение и другие измерения были гораздо более ценными, чем просто возвращенные фотографии Луны. Лаборатория реактивного движения начала более тщательное тестирование компонентов Ranger, а вторая комиссия по проверке была привлечена к работе по оценке надежности Atlas -Agena .
Проблемы с ускорителями оказались особенно досадными, поскольку за Atlas-Agena отвечали ВВС США , а не НАСА . Хотя НАСА надеялось запустить планетарные зонды на Centaur , который был полностью под их контролем, эта программа была отложена из-за серьезных технических проблем и не будет готова к полету в течение длительного времени. Необходимость совместного использования ускорителя с ВВС США и миссиями Министерства обороны на Западном побережье создавала повторяющиеся путаницы, задержки и технические проблемы. Поэтому было рекомендовано, чтобы НАСА получило полный надзор за закупками и запуском Atlas-Agena без участия ВВС.
Одной из важных частей программы Ranger было наблюдение за всеми запусками Atlas и Thor-Agena для проверки на предмет сбоев, которые могли бы напрямую повлиять на нее. Эта работа была поручена Центру космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама , но вместо этого была переведена в Исследовательский центр Льюиса ( LRC ) в Кливленде, штат Огайо . LRC направил дополнительный персонал на сборочный завод Convair в Сан-Диего для наблюдения за строительством транспортных средств Atlas.
Комиссия по рассмотрению сосредоточилась на неисправностях, преследующих Atlas-Agena, в частности, на системе наведения General Electric, как в варианте Mod III-G, используемом на Atlas Agenas Восточного побережья, так и в Mod II-A, используемом на транспортных средствах Западного побережья, которая неоднократно выходила из строя. Они рекомендовали выдвинуть более подробные и строгие требования к испытаниям транспортных средств Atlas и убедиться, что пакет наведения может выдерживать уровни вибрации в полете, а также улучшить изготовление жгутов проводов. Также было рекомендовано, чтобы Convair установила одну стандартизированную конфигурацию ускорителя для всех запусков ВВС США и НАСА вместо индивидуальных модификаций для каждой миссии, заменив оборудование с известными конструктивными недостатками на лучшие заменители и улучшив тестирование всего. Поскольку ВВС отвечали за Atlas-Agena, следовало, что все эти изменения требовали их одобрения.
Наконец, NASA впервые получит полный надзор за всеми своими космическими запусками. Участие ВВС в закупке, подготовке и запуске ракет-носителей, а также в составлении отчетов о послеполетных миссиях для миссий NASA должно было прекратиться, что значительно упростило бы и повысило эффективность программы.
Проблемы продолжались, на этот раз с приведением в рабочее состояние телевизионных камер для Ranger 6. Трубки камер, поставляемые Radio Corporation of America , были разного качества, и потребовалось некоторое время, чтобы найти ту, которая соответствовала бы стандартам JPL.
Во время тестирования систем наведения Atlas в General Electric было обнаружено, что золотое покрытие на диодах отслаивается и вызывает короткие замыкания. Хуже того, Ranger 6 имел сотни таких же диодов. Эта проблема легко ускользнула от тестирования; более того, наземные испытания не могли имитировать среду « нулевой гравитации » в космосе, где золотые хлопья плавали бы вокруг и образовывали короткое замыкание между ножками диода . В конце концов, не осталось иного выбора, кроме как заменить каждый из нескольких сотен диодов внутри схемы Ranger 6.
В апреле 1963 года Конгресс США также принял решение сократить финансирование программы Ranger почти на 50% на том основании, что «ни одна из миссий до сих пор не добилась успеха». Это означало, что планы по запуску зондов Ranger до 13 были отменены. Только Ranger 6-9 будут летать, и они будут нести не более чем телекамеру.
Одной из целей программы Ranger был поиск потенциальных мест посадки для пилотируемых лунных миссий. На тот момент было неясно, какова поверхность Луны, и широко распространены были опасения, что там есть бездонные зыбучие пески, которые поглотят космические корабли и астронавтов. Поскольку базовый проект лунного модуля Apollo был уже завершен к 1963 году, посадка на Луну могла бы только «подтвердить или опровергнуть этот проект». JPL решила выбрать точку удара вблизи лунного экватора, в Море Спокойствия, отчасти потому, что она считалась основным местом посадки Apollo, 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, пока страна все еще оплакивала убийство президента Кеннеди месяцем ранее, начали предполетные испытания.
Старт состоялся в 10:49 утра по восточному времени 30 января 1964 года. Atlas плавно поднялся в пасмурное небо и исчез из виду. Все прошло хорошо на этапе разгона, и производительность ракеты-носителя была превосходной, что свидетельствует о напряженных усилиях по повышению надежности ускорителя.
Вскоре после Atlas BECO и постановки на площадку произошло зловещее событие, когда телеметрия показала, что телеметрия для телевизионной камеры на Ranger 6 включилась сама по себе, а затем снова отключилась через 67 секунд. Данные телеметрии показали, что все остальное, по-видимому, функционирует нормально, и напряжение в JPL ослабло. Agena вывела зонд на парковочную орбиту, а затем запустила для транслунного выведения через 25 минут после запуска. После отделения Ranger 6 солнечные панели и антенна с высоким коэффициентом усиления были выдвинуты, и все выглядело нормально. Ракета-носитель вывела зонд на достаточно точную траекторию полета, так что потребовалось бы только короткое включение коррекции на середине курса. Однако активация телеметрии телевизионной камеры во время запуска оставалась причиной для беспокойства. Технические специалисты JPL хотели включить камеру, чтобы проверить ее работоспособность, однако они рисковали не иметь возможности выключить ее снова, если где-то действительно произошло короткое замыкание . Поскольку камера имела собственные батареи и не использовала основную шину питания зонда, они разрядились бы до того, как он смог бы добраться до Луны, и исключали бы любую возможность вернуть фотографии. Они решили, что не стоит рисковать миссией, и камеру не будут трогать до начала спуска на Луну.
Рано утром 31 января была отправлена команда на включение двигателя коррекции на среднем участке траектории, который сработал безупречно и вывел зонд на курс столкновения с Морем Спокойствия . 2 февраля специалисты JPL подготовились к заключительной фазе миссии. Ranger 6 начал спуск, и расчеты траектории определили, что столкновение произойдет близко к предполагаемой области. Поскольку угол наклона зонда подходил для съемки, был отдан приказ включить камеру за 13 минут и 10 секунд до столкновения. После начальной фазы прогрева была отправлена команда на включение. Однако никаких изображений или каких-либо признаков работы камеры не появилось. Было отправлено еще две команды на включение камеры, но по-прежнему ничего не произошло, хотя все остальные системы продолжали работать в штатном режиме. В 01:24 утра произошло столкновение с Луной, и передача телеметрии с Ranger 6 прекратилась. Миссия была завершена, и в 12-й раз подряд попытка США отправить зонд на Луну оказалась неудачной. Хуже того, это произошло за неделю до того, как должностные лица НАСА планировали объявить Конгрессу о своем прогнозируемом бюджете в размере 5,3 млрд долларов США на 1965 финансовый год, большая часть которого была связана с пилотируемыми и беспилотными лунными миссиями. НАСА попыталось представить миссию в позитивном свете, отметив, что, помимо камер, Ranger 6 и его ускоритель Atlas-Agena функционировали «исключительно хорошо».
Ranger 6 был запущен на околоземную парковочную орбиту и выведен на лунную траекторию вторым включением Agena. Коррекция траектории на среднем участке была выполнена в начале полета наземным управлением. 2 февраля 1964 года, через 65,5 часов после запуска, Ranger 6 врезался в Луну на восточном краю Mare Tranquillitatis ( Море Спокойствия на английском языке ). Ориентация космического корабля на поверхность во время спуска была правильной, но видеосигнал не был получен, и данные с камеры не были получены. Комиссия по проверке определила, что наиболее вероятной причиной отказа было дуговое замыкание в системе питания телевизора, когда он непреднамеренно включился на 67 секунд примерно через 2 минуты после запуска в период разделения ускорителя и двигателя. [2]
Эта четвертая американская попытка удара по Луне была наиболее успешной. Космический корабль, первый корабль типа Block III с набором из шести телевизионных камер, был стерилизован, чтобы избежать загрязнения лунной поверхности. Серия также должна была служить испытательным стендом для будущих межпланетных космических кораблей, развертывая системы (такие как солнечные панели), которые могли бы использоваться для более амбициозных миссий. Космический корабль Block III нес 173-килограммовый телевизионный блок (заменяющий ударную капсулу, перевозимую на космическом корабле Block II Ranger ). Шесть камер включали две камеры полного сканирования и четыре камеры частичного сканирования. Ranger 6 успешно долетел до Луны и приземлился точно по расписанию в 09:24:32 по Гринвичу 2 февраля. К сожалению, за три дня до этого во время отделения ускорителя Atlas произошло короткое замыкание в блоке питания телевизионной камеры, в результате чего система вышла из строя. Камеры должны были передавать фотографии с высоким разрешением приближения к Луне с расстояния 1448 километров до 6,4 километра в поддержку проекта Apollo . Координаты места падения: 9°24' северной широты и 21°30' восточной долготы. [2]
