Ranger 7 - Ranger 7

Ranger 7
A nave espacial Ranger GPN-2000-001979.jpg
Ranger 7
Tipo de missão Impactador lunar
Operador NASA
COSPAR ID 1964-041A
SATCAT 842
Duração da missão 65,5 horas
Propriedades da espaçonave
Fabricante Laboratório de propulsão a jato
Massa de lançamento 365,7 quilogramas (806 lb)
Dimensões 1,52 m × 2,51 m (5,0 pés x 8,2 pés)
Poder 200 W
Início da missão
Data de lançamento 28 de julho de 1964, 16:50:00  UTC ( 1964-07-28UTC16: 50Z )
Foguete Atlas LV-3 Agena-B 250D / AA9
Local de lançamento Cabo Canaveral LC-12
Impactador lunar
Data de impacto 31 de julho de 1964, 13: 25: 48.82  UTC ( 1964-07-31UTC13: 25: 49Z )
Site de impacto 10 ° 38 02 ″ S 20 ° 40 38 ″ W / 10,6340 ° S 20,6771 ° W / -10,6340; -20.6771
(entreMare NubiumeOceanus Procellarum)
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Ranger 7 foi a primeira sonda espacial dos Estados Unidos a transmitir com sucesso imagens próximas da superfície lunar para a Terra. Foi também o primeiro voo totalmente bem-sucedido do programa Ranger . Lançado em 28 de julho de 1964, o Ranger 7 foi projetado para atingir uma trajetória de impacto lunar e transmitir fotografias de alta resolução da superfície lunar durante os minutos finais de vôo até o impacto.

A espaçonave carregava seis câmeras de vidicon de televisão - duas de grande angular (canal F, câmeras A e B) e quatro de ângulo estreito (canal P) - para atingir esses objetivos. As câmeras foram organizadas em duas cadeias separadas, ou canais, cada uma independente com fontes de alimentação, temporizadores e transmissores separados para oferecer a maior confiabilidade e probabilidade de obter imagens de vídeo de alta qualidade. O Ranger 7 transmitiu mais de 4.300 fotos durante os 17 minutos finais de seu vôo. Após 68,6 horas de vôo, a espaçonave pousou entre o Mare Nubium e o Oceanus Procellarum . Este local de pouso foi posteriormente denominado Mare Cognitum . A velocidade no impacto foi de 1,62 milhas por segundo, e o desempenho da espaçonave superou as esperanças. Nenhum outro experimento foi realizado na espaçonave.

Rescaldo do Ranger 6 e preparação para o Ranger 7

Sistema de câmeras Ranger 7.

Embora a NASA tenha tentado dar uma opinião positiva sobre o Ranger 6, alegando que tudo, exceto o sistema de câmeras, funcionou bem, William Coughlin, editor da publicação Missiles and Rockets , considerou isso um "fracasso de cem por cento" e o histórico do JPL até agora foi "uma desgraça". A missão não tinha sido um fracasso completo, mas Coughlin não estava sozinho em sua opinião de que o Jet Propulsion Laboratory em Pasadena , um laboratório sem fins lucrativos e extensão do California Institute of Technology (Caltech), era um ambiente acadêmico "suave", sem motivação ou ambição necessária para que as missões tenham sucesso. Ele considerou Ranger um "perdedor" e por um tempo, qualquer pessoa da NASA envolvida no programa Ranger tentou esconder isso. Também foi dito que o envio de sondas com o único propósito de retornar imagens era inútil e não resultava em nada que a Apollo também não pudesse alcançar.

Pouco depois de concluída a missão do Ranger 6 , um conselho de revisão foi convocado para resolver a causa da falha da câmera de TV. Isso foi determinado rapidamente; a ativação inadvertida do sistema de telemetria das câmeras durante a subida foi causada por um curto- circuito que paralisou o fornecimento de energia para as câmeras. Mas por que isso aconteceu ainda era um mistério, especialmente porque os dados de telemetria enviados da sonda só podiam fornecer uma quantidade limitada de informações. Em 14 de fevereiro de 1964, o JPL divulgou um relatório observando que uma chave de comando interna poderia ter sido ativada prematuramente ou que o arco ocorreu no conector umbilical na carenagem da carga útil. No entanto, não havia nenhuma evidência de que isso acontecesse ou qualquer forma óbvia de que isso pudesse ocorrer e várias modificações foram propostas no sistema de câmeras e / ou na carenagem da carga útil.

O conselho de revisão da NASA concluiu que os sistemas da Ranger 6 não eram tão redundantes quanto o JPL alegou, que os testes de pré-lançamento foram inadequados e houve casos de câmeras ligando-se sozinhas na fábrica da RCA em Nova Jersey . Se as câmeras tivessem que ser completamente redesenhadas do zero, a próxima missão do Ranger poderia ser atrasada quase um ano inteiro.

O relatório completo apresentado ao Congresso foi criticado por várias pessoas da NASA , observando que, embora as câmeras não tivessem redundância, qualquer uma das dezenas de modos de falha no impulsionador ou na espaçonave também poderia resultar na falha no retorno de quaisquer imagens de TV. Em relação à falta de testes de pré-lançamento adequados, eles mencionaram o incidente em 1961 com a Ranger 1 implantando seus painéis solares durante um teste de solo e que os testes de solo com potência total de 60 W foram interrompidos nas sondas do Bloco II por medo de acidentalmente acendendo o motor de correção do meio do curso na plataforma e destruindo todo o veículo de lançamento no processo.

A RCA também prometeu examinar os padrões de fabricação em sua fábrica principal em Hightstown, New Jersey , quando o exame de um módulo Ranger selado descobriu um saco plástico com parafusos e arruelas dentro. Embora houvesse suspeitas de que isso tivesse sido feito por um funcionário insatisfeito, era muito mais provável que alguém o tivesse feito por acidente.

Uma vez que nenhuma razão óbvia para o mau funcionamento foi encontrada nas próprias câmeras, a investigação mudou para o umbilical elétrico na carenagem da carga útil. Este conector umbilical normalmente seria conectado ao solo para permitir o teste dos subsistemas do Ranger e apenas uma porta articulada fina o cobriu durante o lançamento. Um dos pinos do conector estava "quente" e poderia ser facilmente conectado, transferindo uma tensão para os pinos adjacentes e ativando o sistema de câmera de TV durante o lançamento. Quanto à causa disso, uma possibilidade era descarga eletrostática , a outra era algum tipo de onda de choque.

Alexander Bratenahl , um físico da Divisão de Ciências Espaciais do JPL, sugeriu que o curto-circuito foi causado pela ventilação do propelente durante o lançamento da seção de reforço do Atlas. Não houve nenhuma filmagem da câmera de rastreamento deste evento no lançamento do Ranger 6, que ocorreu em um dia nublado, mas o filme de outros lançamentos do Atlas mostrou que uma grande pluma branca envolveu o veículo de lançamento após a encenação. Os técnicos da Convair confirmaram que 112 libras (51 kg) de LOX foram liberadas do Atlas após a encenação, mas embora a teoria das ondas de choque parecesse tentadora, James Kendall, outro físico do JPL , descartou-a imediatamente. A ideia de uma descarga eletrostática também era improvável devido ao ar rarefeito e à alta altitude do Atlas quando ocorreu a encenação.

Bratenahl persistiu e estudou mais filmes de lançamentos de Atlas com os frames ampliados, que revelaram flashes de luz na pluma pós-encenação. Outro telefonema para Convair revelou que 67 libras (30 kg) de RP-1 também foram despejados durante a encenação e que o escapamento do motor de sustentação do Atlas acendeu a nuvem de propelente , produzindo esses flashes. Como a porta umbilical na cobertura de carga útil só foi mantida no lugar com um mecanismo de travamento fino, os gases quentes do propelente em ignição poderiam ter entrado em contato com o conector elétrico e causado um curto. A ativação inadvertida do sistema de telemetria durante o lançamento ocorreu quase simultaneamente com o lançamento do reforço em T + 140 segundos. Com isso, o livro poderia ser encerrado sobre a causa da falha do Ranger 6.

Entre as mudanças feitas para o Ranger 7 estavam novos procedimentos para aplicar testes de potência total à espaçonave fora da plataforma de lançamento, onde não havia risco de o motor de correção do meio do curso ser ativado em cima de um Atlas-Agena totalmente abastecido .

O Laboratório de Propulsão a Jato originalmente queria ter impacto Ranger 7 na mesma área geral que Ranger 6 para que a cratera de impacto pudesse ser fotografada, mas as condições de iluminação durante julho não seriam favoráveis, então eles decidiram ir para uma área pouco conhecida de 11 graus ao sul do equador da Lua perto do Mar das Tempestades . A sonda foi enviada para o Cabo Canaveral em meados de junho junto com Atlas 250D e Agena 6009.

Projeto de nave espacial

Lançamento do Atlas Agena B com Ranger 7.

Os Rangers 6 , 7, 8 e 9 eram chamados de versões do Bloco 3 da espaçonave Ranger. A espaçonave consistia em uma estrutura hexagonal de alumínio com base de 1,5 metros (4 pés 11 pol.) De diâmetro na qual estavam montadas as unidades de propulsão e energia, encimadas por uma torre cônica truncada que continha as câmeras de TV. Duas asas de painel solar, cada uma com 739 milímetros (29,1 pol.) De largura por 1.537 milímetros (60,5 pol.) De comprimento, estendidas de bordas opostas da base com um vão total de 4,6 metros (15 pés), e uma antena parabólica pontual de alto ganho foi dobradiça montada em um dos cantos da base longe dos painéis solares. Uma antena cilíndrica quase-omnidirecional foi colocada no topo da torre cônica. A altura total da espaçonave era de 3,6 metros (12 pés).

A propulsão para a correção da trajetória no meio do curso foi fornecida por um motor de hidrazina monopropelente de empuxo 224 N com controle vetorial de quatro palhetas. O controle de orientação e atitude sobre três eixos foi habilitado por doze jatos de gás nitrogênio acoplados a um sistema de três giroscópios, quatro sensores solares primários, dois sensores solares secundários e um sensor terrestre. A energia era fornecida por 9.792 células solares de silício contidas nos dois painéis solares, dando uma área total de matriz de 2,3 metros quadrados (25 pés quadrados) e produzindo 200 W. Duas baterias AgZnO de 1200 watts-hora avaliadas a 26,5 V com capacidade para 9 horas de operação forneceram energia para cada uma das cadeias de câmeras de comunicação / TV separadas. Duas baterias AgZnO de 1000 watts-hora armazenavam energia para operações de espaçonaves.

As comunicações eram feitas por meio da antena quase-sinidirecional de baixo ganho e da antena parabólica de alto ganho . Os transmissores a bordo da espaçonave incluíam um canal de TV F de 60 W a 959,52  MHz , um canal de TV P de 60 W a 960,05 MHz e um canal de transponder de 3 W a 960,58 MHz. O equipamento de telecomunicações converteu o sinal de vídeo composto dos transmissores da câmera em um sinal de RF para transmissão subsequente através da antena de alto ganho da espaçonave. Largura de banda de vídeo suficiente foi fornecida para permitir sequências de enquadramento rápidas de imagens de televisão de ângulo amplo e estreito.

Perfil da missão

Primeira imagem da Lua obtida por uma espaçonave dos Estados Unidos. A grande cratera no centro à direita é Alphonsus
A última foto de Ranger 7, tirada cerca de 488 m acima da Lua , revela feições de até 38 cm de diâmetro. O padrão de ruído à direita resulta do impacto da espaçonave durante a transmissão.

Em 6 de julho, o Ranger 7 completou seus testes de solo e foi empilhado no topo do booster. Em 9 de julho, um comitê da NASA se reuniu e considerou o propulsor e a espaçonave totalmente prontos para o lançamento, que era planejado para o dia 27.

A primeira contagem regressiva em 27 de julho falhou devido a uma bateria com defeito no Atlas e um problema com o equipamento de orientação de solo. No dia seguinte, tudo correu bem e o Ranger 7 decolou da LC-12 às 12h50 EST. O tempo estava claro e sem nuvens neste lançamento e a encenação do Atlas foi observada por câmeras de rastreamento. A nuvem propelente esperada envolveu o impulsionador, mas nenhum evento anômalo ocorreu desta vez. Trinta minutos após a decolagem, o Agena reiniciou para impulsionar o Ranger 7 em uma trajetória em direção à lua.

A trajetória de vôo do Ranger 7 foi bastante precisa, mas uma correção curta no meio do curso ainda seria necessária para garantir o impacto no Mar das Tempestades em vez do outro lado da Lua, o que foi realizado na manhã de 29 de julho. O aquecimento período para as câmeras de TV seria executado mais cedo e mais curto do que no Ranger 6 . Com medo de comprometer a missão, os controladores de solo decidiram que a orientação da sonda era aceitável o suficiente e não se arriscariam a manobrar com os propulsores de controle de atitude para obter um ângulo melhor. Às 6h09 PDT, as primeiras imagens de vídeo chegaram à Terra.

Enquanto o Ranger 7 acelerava em direção à superfície da Lua , o desempenho da câmera de TV permaneceu normal. Imagens da superfície lunar da cratera continuaram a filtrar de volta para a sede do JPL em Pasadena, Califórnia e, finalmente, às 6:25, o impacto ocorreu e todos os sinais da sonda cessaram. Na sala de controle do JPL, houve uma "celebração arrebatadora". O Ranger 7 entregou as primeiras imagens de curta distância da superfície lunar e "mais do que qualquer coisa, mesmo as missões tripuladas do Mercury , finalmente desfizeram a dor que os americanos sentiram no lançamento do Sputnik 1 ".

As fotografias devolvidas pela sonda descobriram que a Lua era provavelmente "muito escarpada e rochosa com detritos por toda parte". Depois de falar com a mídia, os oficiais da NASA foram apimentados com a pergunta óbvia - a Lua tinha uma superfície sólida o suficiente para que os humanos pudessem pousar com segurança nela? O geólogo Gerard Kuiper respondeu que, a julgar pelas imagens, parecia provável que pelo menos parte da Lua era lisa o suficiente para pousar uma espaçonave. No entanto, a dureza real da superfície não pôde ser determinada com certeza até que um pouso suave fosse feito. No entanto, as imagens do Ranger 7 pareciam sugerir que era sólido o suficiente.

O Ranger 7 chegou à Lua em 31 de julho. O canal F começou seu aquecimento de um minuto 18 minutos antes do impacto. A primeira imagem foi tirada às 13:08:45 UT a uma altitude de 2110 km. A transmissão de 4.308 fotografias de excelente qualidade ocorreu durante os 17 minutos finais de vôo. A imagem final obtida antes do impacto tem resolução de 0,5 metros. A espaçonave encontrou a superfície lunar em movimento direto ao longo de uma trajetória hiperbólica, com uma direção assintótica de entrada em um ângulo de -5,57 graus do equador lunar. O plano orbital estava inclinado 26,84 graus em relação ao equador lunar. Depois de 68,6 horas de voo, guarda florestal 7 impactado numa área entre égua Nubium e Oceanus Procellarum (posteriormente chamado Mare Cognitum ) a 10,6340 20,6771 ° S ° W . (O local do impacto está listado como 10,63 S, 20,66 W no relatório inicial "Ranger 7 Fotografias da Lua".) O impacto ocorreu às 13:25:48,82 UT a uma velocidade de 2,62 km / s. O desempenho da espaçonave foi excelente e o sucesso da missão finalmente trouxe uma reviravolta na sorte da NASA após a sequência interminável de falhas nas sondas lunares desde 1958. 10 ° 38 02 ″ S 20 ° 40 38 ″ W /  / -10,6340; -20.6771

Ranger 7 é creditado por iniciar a tradição do "amendoim" nas estações de comando da NASA . Sobre o sucesso do Ranger 7, alguém na sala de controle foi visto comendo amendoim. Desde 1964, as salas de controle abrem cerimonialmente um contêiner de amendoim para dar sorte e tradição.

Notas de rodapé

Veja também

Referências

links externos