Программа Lunar Orbiter представляла собой серию из пяти беспилотных миссий на лунной орбите, запущенных Соединенными Штатами в 1966 и 1967 годах. Они были призваны помочь в выборе мест посадки миссии «Аполлон» путем картирования поверхности Луны [1] , они предоставили первые фотографии с лунной орбиты и сфотографировали как Луну, так и Землю.
Все пять миссий были успешными, и 99 процентов лунной поверхности были нанесены на карту с помощью фотографий, сделанных с разрешением 60 метров (200 футов) или лучше. Первые три миссии были посвящены съемке 20 потенциальных мест посадки экипажа на Луну, выбранных на основе наземных наблюдений. Они летали на низконаклонных орбитах. Четвертая и пятая миссии были посвящены более широким научным целям и летали на высоких полярных орбитах. Lunar Orbiter 4 сфотографировал всю ближнюю сторону и девять процентов дальней стороны, а Lunar Orbiter 5 завершил покрытие дальней стороны и получил изображения среднего (20 м или 66 футов) и высокого (2 м или 6 футов 7 дюймов) разрешения 36 предварительно выбранных областей. Все космические аппараты Lunar Orbiter были запущены ракетами- носителями Atlas-Agena -D.
У лунных орбитальных аппаратов была система формирования изображений, состоящая из двухобъективной камеры , блока обработки пленки, считывающего сканера и устройства обработки пленки. Оба объектива, 610-миллиметровый (24 дюйма) узкоугольный объектив высокого разрешения (HR) и 80-миллиметровый (3,1 дюйма) широкоугольный объектив среднего разрешения (MR), размещали свои экспозиции кадров на одном рулоне 70-миллиметровой пленки . Оси двух камер совпадали, поэтому область, изображенная в кадрах HR, была центрирована в областях кадров MR. Пленка перемещалась во время экспозиции, чтобы компенсировать скорость космического корабля , которая оценивалась электрооптическим датчиком. Затем пленка обрабатывалась, сканировалась, и изображения передавались обратно на Землю.
Во время миссий Lunar Orbiter были сделаны первые фотографии Земли в целом, начиная с восхода Земли над лунной поверхностью, сделанного Lunar Orbiter 1 в августе 1966 года. Первая полная фотография всей Земли была сделана Lunar Orbiter 5 8 августа 1967 года. [2] Вторая фотография всей Земли была сделана Lunar Orbiter 5 10 ноября 1967 года.
Предложение Boeing-Eastman Kodak было объявлено NASA 20 декабря 1963 года. Основная шина Lunar Orbiter имела общую форму усеченного конуса высотой 1,65 м (5 футов 5 дюймов) и диаметром 1,5 м (4 фута 11 дюймов) у основания. Космический корабль состоял из трех палуб, поддерживаемых фермами и аркой. На палубе оборудования у основания корабля находились батарея, транспондер , программатор полета, инерциальный опорный блок (IRU), звездный трекер Canopus , декодер команд, мультиплексный кодер, усилитель на лампе бегущей волны (TWTA) и фотографическая система. Четыре солнечные панели были установлены так, чтобы выступать из этой палубы с общим размахом 3,72 м (12,2 фута). Также от основания космического корабля отходили антенна с высоким коэффициентом усиления на стреле длиной 1,32 м (4 фута 4 дюйма) и антенна с низким коэффициентом усиления на стреле длиной 2,08 м (6 футов 10 дюймов). Над палубой оборудования средняя палуба содержала двигатель управления скоростью, топливо, окислитель и баки наддува, солнечные датчики и детекторы микрометеоритов. Третья палуба состояла из теплового экрана для защиты космического корабля от срабатывания двигателя управления скоростью. Сопло двигателя выступало через центр щита. По периметру верхней палубы были установлены четыре двигателя управления ориентацией .
Мощность 375 Вт обеспечивалась четырьмя солнечными батареями, содержащими 10 856 солнечных элементов n/p, которые напрямую управляли космическим аппаратом, а также заряжали никель-кадмиевую батарею емкостью 12 А·ч . Батареи использовались в короткие периоды затмения, когда не было солнечной энергии. Движение для основных маневров обеспечивалось карданным двигателем управления скоростью, гиперголическим ракетным двигателем Marquardt Corp. тягой 440 ньютонов (100 фунтов силы) . Трехосная стабилизация и управление ориентацией обеспечивались четырьмя 4-ньютоновыми (1 фунт силы) струями азотного газа. Навигационные данные предоставлялись пятью солнечными датчиками , звездным датчиком Canopus и инерциальной навигационной системой. Связь осуществлялась через передатчик мощностью 10 Вт и направленную антенну с высоким коэффициентом усиления диаметром один метр для передачи фотографий, а также передатчик мощностью 0,5 Вт и всенаправленную антенну с низким коэффициентом усиления для других видов связи. Оба передатчика работали в диапазоне S на частоте около 2295 МГц. Терморегулирование осуществлялось с помощью многослойного алюминизированного майларового и дакронового термоодеяла, которое покрывало главный автобус, специальной краски, изоляции и небольших нагревателей.
Камера использовала два объектива для одновременной экспозиции широкоугольного и высокоразрешающего изображения на одной и той же пленке. Широкоугольный режим со средним разрешением использовал объектив Xenotar 80 мм F 2.8 производства Schneider Kreuznach из Западной Германии. Режим высокого разрешения использовал панорамный объектив 610 мм F 5.6 производства Pacific Optical Company. [3]
Фотопленка была проявлена на орбите полусухим процессом, а затем сканирована фотоумножителем для передачи на Землю. Эта система была адаптирована с разрешения NRO из разведывательной камеры SAMOS E-1, созданной Kodak для недолговечного проекта ВВС США по спутниковой съемке в режиме, близком к реальному времени. [4]
Первоначально ВВС предложили NASA несколько запасных камер из программы KH-7 GAMBIT , но затем власти стали беспокоиться о безопасности, окружающей засекреченные камеры, включая возможность того, что изображения Луны выдадут их разрешение. Были высказаны некоторые предложения о том, чтобы NASA не публиковало орбитальные параметры зондов Lunar Orbiter, чтобы разрешение изображений не могло быть рассчитано через их высоту. В конце концов, существующие системы камер NASA, хотя и имели более низкое разрешение, оказались достаточными для нужд миссии.
В качестве резервной копии программы Lunar Orbiter, NASA и NRO сотрудничали в рамках Lunar Mapping and Survey System (LM&SS), основанной на разведывательном спутнике KH-7 . Заменив лунный модуль в Saturn V , астронавты Apollo могли бы управлять LM&SS удаленно на лунной орбите. NASA отменило проект летом 1967 года после полного успеха Lunar Orbiters. [5]
Программа Lunar Orbiter состояла из пяти космических аппаратов, которые вернули фотографии 99 процентов поверхности Луны (ближней и дальней стороны ) с разрешением до 1 метра (3 фута 3 дюйма). В общей сложности орбитальные аппараты вернули 2180 кадров с высоким разрешением и 882 кадра со средним разрешением. Эксперименты с микрометеороидами зафиксировали 22 столкновения, показывающие, что средний поток микрометеороидов вблизи Луны был примерно на два порядка больше, чем в межпланетном пространстве, но немного меньше, чем в околоземной среде. Эксперименты с радиацией подтвердили, что конструкция оборудования Apollo защитит астронавтов от среднего и превышающего средний краткосрочного воздействия событий, связанных с солнечными частицами.
Использование Lunar Orbiters для отслеживания с целью оценки станций слежения Manned Space Flight Network и программы определения орбиты Apollo было успешным, при этом три Lunar Orbiters (2, 3 и 5) отслеживались одновременно с августа по октябрь 1967 года. В конечном итоге всем Lunar Orbiters было приказано разбиться на Луне до того, как у них закончится топливо для управления ориентацией, чтобы они не представляли навигационной или коммуникационной опасности для последующих полетов Apollo. Программой Lunar Orbiter руководил Исследовательский центр NASA в Лэнгли , общая стоимость составила около 200 миллионов долларов.
Доплеровское отслеживание пяти орбитальных аппаратов позволило составить карту гравитационного поля Луны и обнаружить скопления масс (масконы) или гравитационные максимумы, которые были расположены в центрах некоторых (но не всех) лунных морей. [6]
.jpg/1280px-Lunar_Orbiter_camera_(large).jpg)
Ниже приведена информация из бортового журнала пяти фотографических миссий Lunar Orbiter: [7]
Орбитальные фотографии Lunar Orbiter были переданы на Землю в виде аналоговых данных после бортового сканирования исходной пленки в серию полос. Данные были записаны на магнитную ленту, а также на пленку. Данные пленки использовались для создания вручную мозаик кадров Lunar Orbiter. Каждая экспозиция LO приводила к двум фотографиям: кадрам среднего разрешения, записанным объективом с фокусным расстоянием 80 мм, и кадрам высокого разрешения, записанным объективом с фокусным расстоянием 610 мм. Из-за своего большого размера кадры HR были разделены на три секции, или подкадры. Были созданы крупноформатные отпечатки (16 на 20 дюймов (410 мм × 510 мм)) с мозаик, и несколько копий были распространены по всей территории США в библиотеках изображений и данных NASA, известных как Региональные планетарные информационные центры. Полученные выдающиеся виды имели, как правило, очень высокое пространственное разрешение и охватывали значительную часть лунной поверхности, но они страдали от полос «жалюзи», отсутствующих или дублирующихся данных и частых эффектов насыщения, которые затрудняли их использование. В течение многих лет эти изображения были основой многих научных исследований Луны. Поскольку они были получены при низких и умеренных углах Солнца, фотомозаики Lunar Orbiter особенно полезны для изучения морфологии лунных топографических особенностей.
Было опубликовано несколько атласов и книг с фотографиями Lunar Orbiter. Возможно, наиболее содержательным был атлас Боукера и Хьюза (1971); он содержал 675 фотопластинок с приблизительно глобальным покрытием Луны. Отчасти из-за большого интереса к данным, а отчасти из-за того, что этот атлас больше не издается, в Институте Луны и планет была предпринята задача по сканированию крупноформатных отпечатков данных Lunar Orbiter. [8] Они были размещены в Интернете как Цифровой фотографический атлас Луны Lunar Orbiter. [9]
В 2000 году исследовательская программа Astrogeology Геологической службы США во Флагстаффе, штат Аризона, финансировалась NASA (как часть проекта оцифровки Lunar Orbiter, архивировано 23 ноября 2017 г. на Wayback Machine ) для сканирования с разрешением 25 микрометров архивных позитивных пленок LO, которые были получены из исходных данных. [10] Целью было создание глобальной мозаики Луны с использованием лучших доступных кадров Lunar Orbiter (в основном того же покрытия, что и у Боукера и Хьюза, 1971 г.). Кадры были созданы из отсканированных пленок; они были цифровым образом построены, геометрически контролировались и проецировались на карту без полос, которые были заметны на исходных фотокадрах. Из-за акцента на построении глобальной мозаики этот проект отсканировал только около 15% доступных фотокадров Lunar Orbiter. Данные миссий Lunar Orbiter III , IV и V были включены в глобальную мозаику. [11]
Кроме того, проект оцифровки USGS создал кадры из изображений Lunar Orbiter с очень высоким разрешением для нескольких «мест научного интереса». Эти места были идентифицированы в 1960-х годах, когда выбирались места посадки Apollo. Были опубликованы кадры для таких мест, как место посадки Apollo 12 , холмы Marius и борозда Sulpicius Gallus. [12]
В 2007 году проект по восстановлению изображений Lunar Orbiter (LOIRP) начал процесс преобразования изображений Lunar Orbiter непосредственно из исходных аналоговых видеозаписей Ampex FR-900 данных космического корабля в цифровой формат изображения, изменение, которое обеспечило значительное улучшение разрешения по сравнению с исходными изображениями, выпущенными в 1960-х годах. Первые из этих восстановленных изображений были выпущены в конце 2008 года. [13] Почти все изображения Lunar Orbiter были успешно восстановлены по состоянию на февраль 2014 года [обновлять]и проходили цифровую обработку перед отправкой в систему планетарных данных NASA . [14]
левой стороне земного шара отчетливо видна восточная половина Африки и весь Аравийский полуостров .
Ссылки выше ведут на целую книгу о программе Lunar Orbiter. Для HTML-версии прокрутите вниз, чтобы увидеть ссылку на оглавление.
