Surveyor 3 — третий посадочный модуль американской беспилотной программы Surveyor, отправленный для исследования поверхности Луны в 1967 году, и второй, успешно приземлившийся. Это была первая миссия, в которой был установлен ковш для отбора проб почвы с поверхности.
Surveyor 3 посетили астронавты Apollo 12 Пит Конрад и Алан Бин в ноябре 1969 года, и он остается единственным зондом, который посетили люди в другом мире . Астронавты Apollo 12 извлекли несколько компонентов Surveyor 3, включая телевизионную камеру, и вернули их на Землю для изучения.
Запущенный 17 апреля 1967 года, Surveyor 3 приземлился 20 апреля 1967 года в районе Mare Cognitum Океана Бурь (S3° 01' 41.43" W23° 27' 29.55"), в небольшом кратере, который впоследствии был назван Surveyor . Он передал на Землю 6315 телевизионных изображений, включая первые изображения, показывающие, как выглядит планета Земля с поверхности Луны . [2]
Когда Surveyor 3 приземлялся в кратере [3] [4], сильно отражающие камни сбили с толку лунный радар спускаемого аппарата . Двигатели не отключились на высоте 14 футов (4,3 метра), как было предусмотрено планами миссии, и эта задержка привела к тому, что посадочный модуль дважды подпрыгнул на лунной поверхности. [5] Его первый отскок достиг высоты около 35 футов (11 метров). Второй отскок достиг высоты около 11 футов (3,4 метра). При третьем ударе о поверхность — с начальной высоты 3 метра и нулевой скорости, что было ниже запланированной высоты 14 футов (4,3 метра), и очень медленно снижаясь — Surveyor 3 совершил мягкую посадку, как и предполагалось.
Эта миссия Surveyor была первой, которая несла ковш для отбора проб поверхностного грунта, который можно увидеть на его выдвижной руке на фотографиях. Этот механизм был установлен на руке с электродвигателем и использовался для рытья четырех траншей в лунном грунте. Эти траншеи были глубиной до 7 дюймов (17,8 сантиметров). Образцы почвы из траншей были помещены перед телевизионными камерами Surveyor, чтобы их сфотографировать, а изображения передавались по радио на Землю. Когда 3 мая 1967 года наступила первая лунная ночь, Surveyor 3 был выключен, потому что его солнечные панели больше не вырабатывали электроэнергию. На следующем лунном рассвете (спустя 14 земных дней, или около 336 часов) Surveyor 3 не мог быть повторно активирован из-за чрезвычайно низких температур, которые он испытал. Это контрастирует с Surveyor 1 , который мог быть повторно активирован дважды после лунных ночей, но больше никогда. [6]
Surveyor 3 стал знаменит после того, как экипаж Apollo 12 использовал его в качестве места посадки. Приземлившись в нескольких минутах ходьбы 19 ноября 1969 года, астронавты сделали несколько снимков зонда и извлекли ковш из пробоотборника механики почвы и поверхности зонда, часть неокрашенной алюминиевой трубы из стойки, поддерживающей радиолокационный высотомер и доплеровский датчик скорости Surveyor, еще одну часть алюминиевой трубы, которая была покрыта неорганической белой краской, а также сегмент телевизионного кабеля, обернутый алюминизированной пластиковой пленкой, и телевизионную камеру Surveyor 3, которые были возвращены на Землю. [7] Surveyor 3 — единственный зонд, посещенный людьми в другом мире .
Телевизионная камера на Surveyor 3 состояла из видикона , двух объективов с фокусным расстоянием 25 и 100 миллиметров, затворов , прозрачных, красных, зеленых и синих оптических фильтров [8] и диафрагмы , установленной вдоль оси, наклоненной примерно на 16 градусов к центральной оси космического корабля. Телевизионная камера была установлена под зеркалом, которое можно было перемещать по азимуту ( по горизонтали) и углу места (по вертикали). Работа камеры полностью зависела от получения соответствующих команд с Земли. Покадровое покрытие лунной поверхности было получено на полных 360 градусах по азимуту и от +40 градусов выше плоскости, нормальной к оси Z камеры, до −65 градусов ниже этой плоскости. Использовались как 600-строчный, так и 200-строчный режимы работы телекамеры. 200-строчный режим передавал сигнал через всенаправленную антенну и сканировал один кадр каждые 61,8 секунды. Полная видеопередача каждого 200-строчного изображения требовала 20 секунд и использовала полосу пропускания 1,2 кГц. 600-строчные изображения передавались через направленную антенну . Эти изображения сканировались каждые 3,6 секунды. Каждое 600-строчное изображение требовало номинальной одной секунды для считывания с видикона изображения, а его передача требовала полосы пропускания 220 кГц с использованием цифровой передачи изображения. Телевизионные фотографии отображались на Земле на медленно сканирующем телевизионном мониторе, который был покрыт люминофором с длительным послесвечением . Его послесвечение было выбрано в соответствии с номинальной максимальной частотой кадров . Для каждого входящего телевизионного фото принимался один кадр телевизионной идентификации, и изображение отображалось в реальном времени со скоростью, совместимой со скоростью входящего изображения. Эти данные записывались на видеомагнитофон. Камера передала 6315 снимков в период с 20 апреля по 3 мая 1967 года, включая виды самого космического корабля, панорамные снимки Луны, изображения работающего механического землеройного комбайна и затмения Солнца Землей 24 апреля . [9]
Лунный модуль « Аполлона -12» приземлился рядом с Surveyor 3 19 ноября 1969 года. Астронавты Конрад и Бин осмотрели космический корабль и привезли на Землю около 10 килограммов (22 фунта) деталей Surveyor, включая его телекамеру, которая теперь находится в постоянной экспозиции Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия.
Поверхностный пробоотборник механики почвы был разработан для рытья, соскабливания и рытья лунной поверхности и транспортировки лунного поверхностного материала во время фотографирования, чтобы можно было определить свойства лунной поверхности. Пробоотборник был установлен под телевизионной камерой и состоял в основном из ковша длиной приблизительно 120 мм и шириной 50 мм. Ковш состоял из контейнера, заостренного лезвия и электродвигателя для открытия и закрытия контейнера. Небольшая опорная площадка была прикреплена к дверце ковша, чтобы предоставить плоскую поверхность лунной поверхности. Ковш был способен удерживать максимальное количество приблизительно 32 мм в диаметре твердого лунного материала и максимум 100 см 3 гранулированного материала. Ковш был установлен на рычаге пантографа , который мог выдвигаться примерно на 1,5 м или убираться близко к приводу двигателя космического корабля. Рычаг также мог перемещаться от азимута +40 до -72 градусов или подниматься на 130 мм с помощью приводов двигателя. Его также можно было сбросить на лунную поверхность под действием силы тяжести и пружины. Поверхностный пробоотборник выполнил семь испытаний подшипников, четыре испытания траншей и 13 испытаний на удар. Общее время работы составило 18 часов 22 минуты в 10 отдельных случаях. Измерения токов двигателя и сил, приложенных к поверхности, не были получены из-за состояния телеметрии космического корабля после посадки на лунную поверхность. Однако оценки были возможны. Малая константа пружины крутящего момента не позволила определить плотность из испытаний на удар. В ходе испытаний подшипников были получены проникновения от 38 до 50 мм, а во время операций по рытью траншей была достигнута глубина 175 мм. Конструкция механизма и его электронного вспомогательного оборудования была более чем достаточной для операций на лунной поверхности. [ необходима цитата ] Ковш также был возвращен на Землю астронавтами Аполлона-12 и в настоящее время экспонируется в Лаборатории реактивного движения .
Место посадки Surveyor 3 позднее было выбрано также в качестве цели посадки для лунного модуля пилотируемой лунной миссии Apollo 12 в 1969 году. Несколько компонентов посадочного модуля Surveyor 3 были собраны и возвращены на Землю для изучения долгосрочных эффектов воздействия суровой лунной среды на созданные человеком объекты и материалы. Хотя космические зонды возвращались на Землю в течение десятилетий после Apollo 12, это остается единственным случаем, когда люди посетили зонд, отправленный за пределы планеты. [10]
Широко распространено утверждение, что распространенный тип бактерий , Streptococcus mitis , случайно загрязнил камеру Surveyor перед запуском, и что бактерии выжили в состоянии покоя в суровых лунных условиях в течение двух с половиной лет, предположительно затем, чтобы быть обнаруженными, когда Apollo 12 вернул камеру Surveyor на Землю. [11] Это утверждение было процитировано некоторыми как подтверждение идеи межпланетной панспермии , но, что более важно, оно заставило NASA принять строгие абиотические процедуры для космических зондов, чтобы предотвратить загрязнение планеты Марс и других астрономических тел, которые, как предполагается, имеют условия, возможно, пригодные для жизни. Самым драматичным было то, что космический зонд Galileo был преднамеренно уничтожен в конце своей миссии, врезавшись в Юпитер , чтобы избежать возможности загрязнения луны Юпитера Европы бактериями с Земли. Зонд Cassini также столкнулся с Сатурном в конце своей миссии в 2017 году.
Однако независимые исследователи оспорили утверждение о выживании бактерий на Surveyor 3 на Луне. Существует вероятность, что загрязнение было вызвано использованием негерметичного контейнера, [12] или когда образцы брались в чистой комнате после Apollo 12. [12] [13]
В 2009 году лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) сфотографировал место посадки Surveyor 3 в некоторых деталях, на которых также можно было увидеть окружающие его следы астронавтов. [14] В 2011 году LRO вернулся на место посадки на меньшей высоте, чтобы сделать фотографии с более высоким разрешением. [15]
