Ranger 6
| Alternativní názvy |
| Označení COSPAR |
| Stát |
| Start |
| Cíl |
Úvodní let v programu Ranger Block 3. Sonda měla být navedena
na dráhu směřující k Měsíci a během posledních minut před dopadem
pořizovat snímky povrchu s vysokým rozlišením. Let probíhal až do
poslední fáze podle očekávání, fotografie se však nepodařilo získat.
Spojené státy se pokoušely od konce padesátých let 20. století
dosáhnout výrazného úspěchu při vědeckém výzkumu Měsíce pomocí kosmických
aparátů. Ani sondy série Pioneer ani
první dvě fáze projektu Ranger (Block 1
a Block 2) nesplnily očekávání
vědců, veřejnosti a co bylo horší, politické reprezentace, která
rozhodovala o přidělování finančních prostředků. Snahám techniků
připravujících kosmické sondy a potýkajících se s nevolí správců
peněz naštěstí pomohl ambiciózní program Apollo, mající za úkol dopravit
amerického občana na Měsíc do konce šedesátých let. Tento program byl
prezentován jako otázka národní prestiže a tudíž bez finančních
restrikcí. Před vysláním člověka na náročnou lunární výpravu však bylo
nezbytné získat základní poznatky o Měsíci, u něhož znalosti o povrchu
i přes kosmické pokusy minulých let ustrnuly na úrovni jen o málo lepší
než při pozorování pozemským dalekohledem. Toto šlo ale provést pouze
dalšími automatickými stanicemi.
Sondy programu Ranger Block 3 byly jednoznačně koncipovány jako
podpora pilotované expedice na Měsíc. Jejich cílem bylo získat fotografie
povrchu z bezprostřední blízkosti a s největším možným
rozlišením. Jediným vědeckým přístrojem na palubě sondy byla tudíž
soustava kamer. Let Rangeru 6, i když až do posledního okamžiku
probíhal takřka perfektně, skončil zklamáním, protože nebyl splněn hlavní
cíl letu - fotografie Měsíce.
Konstrukce
Sondu postavila a provozuje Jet Propulsion Laboratory (JPL). Pasadena,
Kalifornie (USA) pro NASA Office of Space Science (OSS), Washington,
D.C. (USA).
Sonda o hmotnosti 368.7 kg je určena k pořízení snímků Měsíce
během přibližně 10 min dopadové fáze letu.
Hlavní těleso má tvar hranolu s šestiúhelníkovou základnou o
průměru 1.504 m. Kostra sondy je vyrobena z hliníkových slitin
a její hmotnost je pouhých 43 kg. Ve středu dolní základny je
instalován raketový korekční motor o tahu 224 N na jednosložkovou
KPL (hydrazin). Motor je schopen udělit sondě přírůstek rychlosti od
0.03 m/s do 60 m/s. Z horní podstavy vystupuje kuželový
stožár obsahující televizní aparaturu. Celková výška sondy obnáší asi
3.6 m. Na protilehlých stranách základny jsou upevněny dva
obdélníkové panely výklopných fotovoltaických baterií o rozměrech
739x1537 mm, celkové ploše 2.3 m2 a
rozpětí 4.572 m, které jsou tvořeny 9792 křemíkovými články.
Sluneční články mají výkon 200 W a dobíjejí dvě AgZn akumulátorové
baterie o kapacitě 1000 Wh a 1200 Wh.
Telekomunikační systém sestává z výklopné vysokoziskové směrové
parabolické antény o průměru 1.2 m instalované na spodní základně a
všesměrové antény. Dva vysílače pracují v pásmu L (60 W,
959.520 MHz a 960.05 MHz) a jeden vysílač o menším výkonu,
rovněž vysílající v pásmu L (3 W, 960.58 MHz).
Orientační systém tvoří 12 trysek na stlačený dusík, 3 gyroskopy, 2
primární a 4 sekundární čidla Slunce a 1 senzor Země.
Vědecké vybavení
Vědecké vybavení sondy tvoří televizní kamerový systém sestávající z:
- soustava F (plně skanující kamery):
- dlouhoohnisková vidikonová televizní kamera;
- krátkoohnisková vidikonová televizní kamera;
- soustava P (částečně skanující kamery):
- 2 dlouhoohniskové vidikonové televizní kamery;
- 2 krátkoohniskové vidikonové televizní kamery.
Průběh letu
V prosinci 1963 byly ukončeny montážní práce na letovém exempláři
Rangeru 6 a televizním systému. Zkoušky systémů skončily
v dobrém čase, který umožňoval vzlet ve
startovním okně připadajícím na
1964-01-30 až
1964-02-06. Vzápětí napsal ředitel JPL
Pickering vedení NASA dopis, ve kterém navrhoval, aby byla provedena
nezávislá komplexní prověrka všech prvků chystané mise od nosné rakety
a sledovací sítě až po samotnou sondu. Smyslem tohoto dopisu bylo získat
jistotu jak v technických otázkách, tak jakousi pojistku proti
politickému tlaku v případě další havárie. Komise se dostavila do
Pasadeny 1963-12-17 a závěr zkoumání
jednoznačně přiznal schopnost Rangeru vyplnit úkoly ve stanoveném
termínu. O dva dny později pečlivě zabalená sonda opustila Kalifornii a
v klimatizovaném automobilu zamířila na floridský kosmodrom, kam
dorazila 1963-12-23. Po připojení na sestavu
Atlas Agena B začalo poslední kolo
předstartovních kontrol.
Zatímco Ranger putoval na Floridu, vědecký tým vybíral cílovou plochu na
Měsíci. Ve svém výběru byl v první řadě ovlivněn potřebami projektu
Apollo. V té době ovšem procházela konstrukce přistávacího modulu
Apollo-LEM [=Lunar Excursion Module] krizí a
samotná NASA nevěděla, do které oblasti své astronauty pošle. První let
nového Rangeru byl tedy přenechán zcela v kompetenci vědců. Druhou
zásadní podmínkou výběru dopadové oblasti byly světelné podmínky na
Měsíci. Sonda musela být nasměrována do oblasti ležící blízko měsíčního
terminátoru (hranice mezi osvětlenou a neosvětlenou částí). V takovémto
místě vrhají terénní nerovnosti dlouhé stíny a fotografovaný povrch
vyniká vysokou plastičností. Na snímcích je možno rozeznat maximum
povrchových detailů. Za těchto okolností, pokud Ranger odstartuje na
začátku startovního okna), se jako
vhodný cíl jevila oblast Julius Caesar v Moři klidu (Mare
Tranquilitatis) o souřadnicích 8.5° s.š. a 21° v.d.
Shodou okolností právě tato oblast byla rovněž uvažována jako jedna
z primárních přistávacích ploch programu Apollo.
1963-12-24 na Štědrý den proběhla závěrečná
zkouška sledovací sítě DSN [=Deep Space Network]. Při ní byly simulovány
podmínky letu jak při plánovaném průběhu, tak při abnormálním chování
sondy jako například při poruchách spojení, nečekaných poruchách a
nouzových stavech.
Jako zajímavost je třeba ještě uvést, že v lednu 1964 se NASA
pokusila po všech předchozích nezdarech opticky vylepšit skóre měsíčních
sond. Bylo navrženo, aby první pokus v sérii Ranger Block 3
byl prozatímně pojmenován na Ranger A a následující dalšími
písmeny. Pouze v případě úspěšného startu měl obdržet pořadové
číslo 6. Pokud by start Rangeru A skončil havárií, čekalo by
se s přidělením pořadového čísla 6 na start Rangeru B, C
atd. Tento trik ale byl zákonitě prohlédnut a všeobecně médii ignorován.
Startovní operace byly zahájeny ještě za tmy ráno
1964-01-30. Odpočet probíhal bez zdržení.
Hlavní představitelé JPL a vědecký tým se shromáždili v nově zařízené
speciální místnosti v horním patře budovy JPL. Úsvit nad Floridou
ukázal zataženou oblohu s oblaky hnanými lehkým pobřežním vánkem.
Předpověď počasí byla nicméně příznivá. Countdown dospěl k nule
v 15:49:00 UT (10:49 místního času EST) a v tomtéž
okamžiku se zažehly motory prvního stupně
rakety Atlas (výrobní číslo 199D). Za
několik okamžiků zmizel nosič s drahocenným nákladem v oblačnosti.
I když raketa nebyla vidět, telemetrické údaje přijímané na zemi hlásily,
že let probíhá bez problémů. Atlas pracoval bezchybně a potvrdil, že
předchozí zkoušky se provedly svědomitě a vylepšení byla úspěšná. Ale
dvě minuty po startu v okamžiku oddělování stupňů nastal úlek
v řadách letových specialistů. Telemetrie ukázala, že se neočekávaně
zapojil televizní systém sondy a po šesti sekundách se opět bez vnějšího
povelu vypojil. Zatímco Atlas pokračoval v letu, horečně probíhala
kontrola telemetrie. Všechno nasvědčovalo tomu, že systémy sondy jsou
v pořádku. Napětí pozvolna opadalo.
Ve výšce 160 km mezitím nastartovala Agena B (výrobní číslo
6008) poprvé raketový motor a umístila letovou sestavu na parkovací
eliptickou dráhu kolem Země. Nad Atlantickým oceánem po 25 min od
startu byl zaregistrován druhý zážeh Ageny. Kosmický objekt pohybující
se rychlostí 11.82 m/s vystoupal nad obzor a byl zachycen sledovací
stanicí v Jižní Africe v 16:19 UT. Ranger se oddělil od
nosné rakety. Podle hlášení z Jižní Afriky se televizní systém
zapojil korektně a žádné další závady nebyly hlášeny. Během několika
minut rozložila sonda panely slunečních baterií, parabolickou anténu,
senzory zachytily Slunce a Zemi a stanice se stabilizovala. V řídícím
středisku zavládlo nadšení, po dlouhé době byla opět na cestě k Měsíci
další americká sonda.
Rozbor dráhy letu potvrdil perfektní práci nosné rakety. Odchylka od
ideální trajektorie byla zcela v možnostech kompenzace manévrem
korekčního motoru. Pro tuto operaci byla okamžitě zpracována sekvence
povelů. Ale záhada s neočekávaným zapojením televizní aparatury
zůstávala stále nevyjasněná. Měla událost nějaký vliv na televizní
systém? Telemetrická data neustále ukazovala, že je vše v pořádku.
Uvažovalo se o zkušebním zapojení kamer. Bylo zde ale nebezpečí, že
pokud by se je nepodařilo z jakéhokoliv důvodu znovu vypojit,
vyčerpala by se elektrická energie v bateriích pohánějících systémy
kamer ještě před příletem k Měsíci. To bylo příliš velké riziko, a
proto bylo rozhodnuto pokračovat podle původního letového plánu.
Následujícího dne 1964-01-31 byly předány
na palubu povely pro chystanou korekci dráhy. Sonda zareagovala perfektně.
Zaujala správnou polohu v prostoru a ve stanovený okamžik se zažehl
korekční motor. Okamžitě poté se sonda natočila zpět do letové polohy.
Operace proběhla perfektně a dopad sondy se měl uskutečnit
v požadované oblasti. Mimo záhadu s kamerami byla mise zatím
čítankovým příkladem kosmického letu. Přesto ředitel Pickering před
novináři prohlásil pouze: "Jsem opatrně optimistický".
V den dopadu na Měsíc 1964-02-02 se opět
shromáždili všichni hlavní zainteresovaní pracovníci v řídícím
středisku JPL, aby sledovali poslední fázi letu. Spolu s nimi celá
veřejnost očekávala první snímky lunárního povrchu z bezprostřední
blízkosti.
Ranger 6 se mezitím řítil se vzrůstající rychlostí k cíli
v Mare Tranquilitatis. Analýza dráhy ukazovala, že odchylka oproti
výpočtům bude pouze několik km. Rozbor orientace stanice rovněž
udával, že kamery míří ve správném směru uvnitř přijatelných tolerancí.
V řídícím středisku se diskutovala ještě poslední možnost upravit
orientaci posledním manévrem, aby mohly být získány snímky s maximálním
rozlišením. Tak blízko k úspěchu však bylo rozhodnuto od riskantní
operace upustit. Amerika potřebovala konečně hmatatelné výsledky lunárních
experimentů. Byl vydán povel, aby se dvě plně skanující kamery zapnuly
automaticky časovačem systému, zatímco zbylé čtyři částečně skanující
kamery měly být oživeny povelem ze Země.
18 min před dopadem (09:05 UT) přišel signál, že první dvě
kamery zahájily pětiminutové žhavení. Několik minut poté (09:09 UT)
se začaly oživovat zbylé čtyři kamery. V okamžiku
T-13 min (resp. T-10 min)
před dopadem se měly kamery automaticky zapojit a zahájit vysílání
snímků. V pozemním středisku v Goldstone se rozběhla záznamová
zařízení přicházejících obrázků. Stanovený okamžik uplynul a na Zemi
nedorazil žádný snímek. Místo toho se čekající svět dozvěděl: "Třináct
minut do dopadu, není indikováno plné napětí na videu." Po dalších třech
minutách: "Deset minut do dopadu, stále očekáváme vysílání
z kosmického aparátu."
Ze střediska JPL v horečném úsilí putovaly příkazy na provedení
nouzových operací, které měly na poslední chvíli oživit televizní kamery.
Bohužel bez žádané odezvy. A z řídícího centra se neustále opakovala
stejná věta: "Stále nemáme videosignál." Ranger se ale stále blížil
k Měsíci až konečně vysílání v 09:24 UT umlklo. Sonda
dopadla aniž byl získán jediný obrázek.
Příčina závady televizního systému není zcela jasná. Obecně se přijímá
hypotéza, že viníkem byl zkrat, ke kterému došlo v prvních minutách
letu při oddělování stupně Atlas a který se projevil záhadným zapojením
a vypojením kamer.
Neúspěch Rangeru 6, celkem již dvanáctý v pořadí amerických
pokusů, přišel v málo vhodný okamžik. Právě byla zahájena diskuse o
rozpočtu NASA na další fiskální rok a pouze hrdost USA a snaha pokračovat
se Sovětským svazem v závodě na Měsíc, zabránila drastickým škrtům
v rozpočtu.
Experimenty a výsledky
Televizní kamerový systém
Přístroje vyvinula a dodala společnost RCA.
Televizní systém o hmotnosti 173 kg tvoří šest kamer uspořádaných
do dvou oddělených kanálů. Kamery jsou určeny k pořízení fotografií
s vysokým rozlišením z bezprostřední blízkosti v období
asi 10 min před dopadem sondy na měsíční povrch. Zmíněné dva kanály
mají nezávislé zásobování elektrickou energií a oddělené telekomunikační
cesty aby se dosáhlo maximální záruky dosažení vědeckého cíle letu.
Základním prvkem všech kamer je jednopalcová (cca. 25 mm) vidikonová
trubice s fotocitlivým povrchem ASOS [=antimony-sulfide oxy-sulfide].
První kanál, označený jako F [=Full] používá úplného skanování a
obsahuje jednu dlouhofokální kameru (ohnisková délka 76 mm,
světelnost f/25, zorný úhel 8.4°, 1152 řádků) a jednu
krátkofokální kameru (ohnisková délka 25 mm, světelnost f/0.95,
zorný úhel 25°, 1152 řádků). Aktivní plocha obrazu je
11 mm2 a skanování trvá 2.5 s.
Druhý kanál, označený P [=Partial], tvoří čtyři částečně skanující
kamery. Dvě kamery jsou dlouhofokální (ohnisková délka 76 mm,
světelnost f/25, zorný úhel 2.1°, 300 řádků) a dvě krátkofokální
(ohnisková dálka 25 mm, světelnost f/0.95, zorný úhel 25°,
300 řádků). Aktivní plocha obrazu je 2.8 mm2
a skanování vyžaduje 0.2 s.
Závěrka všech šesti objektivů je poháněna elektromagneticky a je
vytvořena štěrbinou na desce umístěné před objektivy. Rozložení objektivů
je takové, že se záběry překrývají.
Kvůli závadě na elektrickém systému sondy nebyly získány žádné snímky
měsíčního povrchu.
Literatura
- NSSDC Master Catalog: Spacecraft Ranger 6 -
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/sc-query.html
- Ing. Pavel Knapp: Listy z historie. Ranger -
Letectví a kosmonautika [53] (1977) - číslo 7, strana 263-264
- Lunar Impact: A History of Project Ranger -
http://history.nasa.gov/SP-4210/pages/Cover.htm
Počet reakcí: 0
|
