«Рейнджер-3» — космическая миссия НАСА по изучению Луны . Роботизированный космический корабль «Рейнджер-3» был запущен 26 января 1962 года в рамках программы «Рейнджер» . Из-за ряда неисправностей космический корабль промахнулся от Луны на 22 000 миль (35 000 км) и вышел на гелиоцентрическую орбиту . [4] [5]
Космический зонд «Рейнджер-3» был предназначен для передачи изображений лунной поверхности в течение 10 минут полета перед столкновением с Луной, для грубой посадки на Луну капсулы сейсмометра , для сбора данных гамма-излучения в полете, для изучить радиолокационную отражательную способность лунной поверхности и продолжить испытания программы «Рейнджер» по созданию лунных и межпланетных космических кораблей.
Ranger 3 был первым из проектов Block II Ranger. Базовая машина имела высоту 3,1 м и состояла из лунной капсулы, покрытой удароограничителем из пробкового дерева , диаметром 635 мм (25 дюймов), мономоторного маршевого двигателя, ретроракеты с тягой 5080 фунтов силы ( 22,6 кН), а также позолоченное и хромированное шестиугольное основание диаметром 1,5 м. К основанию была прикреплена большая тарельчатая антенна с высоким коэффициентом усиления. Две солнечные панели в форме крыла (диаметром 5,2 м) были прикреплены к основанию и развернуты в начале полета. Электроэнергия вырабатывалась с помощью 8680 солнечных элементов, содержащихся в солнечных панелях, которые заряжали пусковую и резервную батарею AgZn массой 11,5 кг и емкостью 1 кВт·ч. Управление космическим кораблем обеспечивалось твердотельным компьютером и секвенсором, а также управляемой с Земли системой управления. Контроль ориентации обеспечивался датчиками Солнца и Земли, гироскопами и реактивными двигателями по тангажу и крену. Телеметрическая система на борту космического корабля состояла из двух передатчиков с частотой 960 МГц, один с выходной мощностью 3 Вт, другой с выходной мощностью 50 мВт, антенны с высоким коэффициентом усиления и всенаправленной антенны. Белая краска, золото и хромирование, а также посеребренный пластиковый лист, закрывающий ретроракету, обеспечивали терморегуляцию. [4]
Во время предстартовой подготовки к «Рейнджеру-1» случайно был запущен таймер космического корабля, что привело к раскрытию солнечных панелей внутри кожуха полезной нагрузки. Было решено, что наземные испытания бортовых приборов на космическом корабле Block II проводиться не будут, поскольку у них имеется работоспособный двигатель коррекции маршевого курса, и если с ними произойдет аналогичный инцидент, пиропатроны и пиротехника, используемые для развертывания солнечных панелей, могут непреднамеренно воспламенить корабль. топлива в бортовом двигателе, что может привести к взрыву корабля на стартовой площадке и, возможно, унести с собой всю ракету-носитель. Представители Лаборатории реактивного движения заявили, что заводских испытаний систем «Рейнджера» достаточно, чтобы устранить любые проблемы, а любое оборудование, не прошедшее испытания, непригодно для полета.
В состав экспериментальной установки входили: 1) телевизионная камера «видикон» , в которой использовался механизм сканирования, обеспечивающий получение одного полного кадра за 10 с; 2) гамма-спектрометр , установленный на стреле длиной 1,8 м; (3) радиовысотомер ; и (4) сейсмометр для грубой посадки на поверхность Луны. В лунную капсулу был помещен сейсмометр (под кодовым названием «Тонто») вместе с усилителем, передатчиком мощностью 50 мВт, регулятором напряжения, турникетной антенной и шестью серебряно-кадмиевыми батареями, способными обеспечить работу передатчика лунной капсулы 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). Радарный высотомер будет использоваться для изучения отражательной способности, но также будет предназначен для инициирования отделения капсулы и зажигания ретроракеты. [4]
Это была первая американская попытка достичь поверхности Луны. На космическом корабле Block II Ranger была установлена телекамера с оптическим телескопом, которая позволяла снимать изображения на высоте примерно 24 километров над поверхностью Луны во время спуска. В основном автобусе также находилась капсула с приборами массой 42,6 килограмма, которая должна была отделиться от автобуса на высоте 21,4 километра и затем самостоятельно упасть на Луну. Капсула, защищенная внешним корпусом из пробкового дерева, была спроектирована таким образом, чтобы несколько раз подпрыгивать на поверхности Луны, прежде чем остановиться. Основным бортовым прибором был сейсмометр.
Миссия была спроектирована так, чтобы двигаться к Луне с помощью Атласа / Агены, пройти одну коррекцию на полпути и удариться о лунную поверхность. На соответствующей высоте капсула должна была отделиться, а тормозные ракеты зажечься, чтобы смягчить приземление. Неисправность в системе наведения ракеты-носителя привела к превышению скорости корабля. [6]
Обратные командные сигналы привели к тому, что космический корабль развернулся в неправильном направлении, а антенна ТМ потеряла обнаружение Земли, и коррекция на полпути была невозможна. Наконец, ложный сигнал во время маневра терминала помешал передаче полезных изображений. 28 января «Рейнджер-3» пролетел мимо Луны примерно на 36 800 км и теперь находился на гелиоцентрической орбите . В ходе полета были получены некоторые полезные инженерные данные. [4]
Подготовка к «Рейнджеру 3» осложнялась проблемами разработки стадии Agena B, которая не работала правильно на «Рейнджерс 1–2». Аджена была в первую очередь прерогативой ВВС США , которые намеревались использовать ее для военной полезной нагрузки, и НАСА первоначально предполагало, что она начнет летать в конце 1960 или начале 1961 года, и к этому времени любые проблемы разработки ступени могут быть устранены. Однако ввод Agena B в эксплуатацию занял больше времени, чем первоначально предполагалось, и ее характеристики также оказались несколько меньшими, чем ожидалось, что вынудило отменить некоторые запланированные эксперименты на Block II Rangers.
В то время как Thor-Agena B начал полеты в октябре 1960 года, Atlas-Agena B совершил свой первый полет только в июле 1961 года, а это означает, что Ranger 1 был лишь вторым полетом этой комбинации ракет-носителей. Эта задержка объяснялась тем, что разработка таких программ ВВС, как MIDAS, занимала гораздо больше времени, чем Ranger. Кроме того, к концу 1961 года «Агена Б» выходила из строя не менее семи раз (два запуска «Рейнджера» и пять запусков «Тора-Агены»).
Генерал-майор Осмонд Дж. Ритланд , командующий подразделением космических систем ВВС в Инглвуде, Калифорния , пообещал НАСА, что все проблемы с Agena будут исправлены, и, поскольку они также затронули программы Министерства обороны , к проблеме относились «вполне серьезно». Среди других внесенных изменений будет тщательная проверка всего полевого оборудования и процедур Lockheed. Кроме того, будут предприняты усилия для обеспечения идентичности процедур проверки на ВВС США и NASA Agenas и устранения любых различий в них.
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 сложен на ракете-носителе, но на следующий день попытка заправить «Атлас» провалилась, когда была обнаружена дыра в промежуточной переборке, разделяющей баки LOX и RP-1. Это будет означать, что ракету-носитель придется снять со стартовой площадки для ремонта, что отложит запуск на целый месяц. Однако вместо этого представители ВВС и Convair предложили новое решение: провести ремонт прямо на LC-12. Маршевый двигатель «Атласа» был снят и опущен в яму пламеотражателя и установлены деревянные леса, чтобы технические специалисты могли подняться в бак РП-1, снять поврежденную промежуточную переборку и заменить ее. К 26 января ремонт был завершен.
Старт состоялся в 15:30 по восточному стандартному времени 26 января, за час и 15 минут до закрытия стартового окна, после чего «Рейнджер-3» не мог быть запущен еще в течение месяца.
Через Т+49 секунд после запуска импульсный маяк в системе наведения Атласа перестал работать, что препятствовало передаче каких-либо указаний рулевого управления или отключения до конца запуска. Резервные команды от ракетного программиста использовались для сброса ракеты-носителя и отделения Аджены, но без программы наведения было невозможно выполнить необходимые маневры точной настройки, чтобы вывести Атлас на правильную траекторию полета. Второе отключение двигателя произошло из-за исчерпания 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 дало сбой и определило параметры орбиты «Рейнджера-3» с опозданием на 5 минут. Тем временем «Агена» перезапустилась и отправила зонд с околоземной орбиты, но очередная ошибка в его программе наведения привела к еще одной ошибке траектории. В результате космический корабль достиг Луны на 14 часов раньше и 28 января пропустил столкновение с Луной на 36 793 километра (22 862 мили).
Ошибки траектории сделали столкновение с Луной невозможным, но «Рейнджер-3» все равно можно было использовать для исследований дальнего космоса. Поэтому диспетчеры полета дали команду развернуть штангу камеры, и 28 января была загружена измененная 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 наземными диспетчерами.
Телевизионная камера передала изображения, но поскольку антенна теперь была направлена в сторону от Земли, полученные изображения были чрезвычайно слабыми и зашумленными. На объективе камеры можно было увидеть опорные кресты, освещенные отраженным солнечным светом от корпуса зонда, но Луны не было видно.
Когда компьютер вышел из строя, «Рейнджер-3» перестал отвечать на любые наземные команды, а датчики Земли и Солнца стали бесполезными. Гироскопы продолжали маневрировать зондом, и наземные диспетчеры на мгновение снова захватили антенну, но без стабильного управления ориентацией они не могли удерживать ее устойчиво. Поскольку они не знали о сбое компьютера, они продолжали тщетно отправлять команды Рейнджеру 3. Спорадическое отслеживание зонда продолжалось до 31 января, когда двигатели ориентации исчерпали запас топлива, после чего миссия была официально прекращена. [4]
