Guardabosques 3
Ranger 3 fue una misión de exploración espacial realizada por la NASA para estudiar la Luna. La nave espacial robótica Ranger 3 se lanzó el 26 de enero de 1962 como parte del programa Ranger. Debido a una serie de fallas, la nave espacial no alcanzó la Luna por 35 000 km (22 000 millas) y entró en una órbita heliocéntrica.
La sonda espacial Ranger 3 fue diseñada para transmitir imágenes de la superficie lunar durante un período de 10 minutos de vuelo antes de impactar en la Luna, aterrizar una cápsula de sismómetro en la Luna, recopilar datos de rayos gamma en vuelo, para estudiar la reflectividad del radar de la superficie lunar y para continuar con las pruebas del programa Ranger para el desarrollo de naves espaciales lunares e interplanetarias.
Diseño de naves espaciales
Ranger 3 fue el primero de los diseños de Block II Ranger. El vehículo básico tenía 3,1 m de altura y consistía en una cápsula lunar cubierta con un limitador de impacto de madera de balsa, de 635 mm de diámetro (25 pulgadas), un motor de medio recorrido monopropulsor, un retrocohete con un empuje de 5080 libras de fuerza (22,6 kN), y una base hexagonal de 1,5 m de diámetro bañada en oro y cromo. Se adjuntó una gran antena parabólica de alta ganancia a la base. Dos paneles solares en forma de ala (5,2 m de ancho) se conectaron a la base y se desplegaron al principio del vuelo. La energía fue generada por 8680 células solares contenidas en los paneles solares que cargaron una batería de reserva y lanzamiento de AgZn de 11,5 kg y 1 kW·h de capacidad. El control de la nave espacial fue proporcionado por una computadora de estado sólido y un secuenciador y un sistema de comando controlado por tierra. El control de actitud fue proporcionado por sensores solares y terrestres, giroscopios y chorros de cabeceo y balanceo. El sistema de telemetría a bordo de la nave espacial constaba de dos transmisores de 960 MHz, uno con una potencia de salida de 3 W y el otro con una potencia de salida de 50 mW, la antena de alta ganancia y una antena omnidireccional. Pintura blanca, chapado en oro y cromo, y una lámina de plástico plateada que encierra el control térmico proporcionado por el retrocohete.
Durante los preparativos previos al lanzamiento del Ranger 1, el temporizador de la nave espacial se puso en marcha accidentalmente, lo que llevó al despliegue de los paneles solares dentro de la cubierta de carga útil. Se decidió que las pruebas en tierra de los instrumentos a bordo no se realizarían en la nave espacial del Bloque II porque tenían un motor de corrección a mitad de camino funcional y si ocurría un incidente similar con ellos, los detonadores y la pirotecnia utilizados para desplegar los paneles solares podrían encender inadvertidamente el propulsores en el motor a bordo, lo que podría provocar la explosión de la nave espacial en la plataforma y posiblemente llevarse consigo todo el vehículo de lanzamiento. Los funcionarios del JPL anunciaron que las pruebas de fábrica de los sistemas del Ranger fueron suficientes para eliminar cualquier problema y que cualquier hardware que no pasara las pruebas no estaba en condiciones de volar.
El aparato experimental incluía: (1) una cámara de televisión vidicon, que empleaba un mecanismo de escaneo que producía un cuadro completo en 10 s; (2) un espectrómetro de rayos gamma montado en un brazo de 1,8 m; (3) un altímetro de radar; y (4) un sismómetro para aterrizar en la superficie lunar. El sismómetro (cuyo nombre en código es 'Tonto') estaba encerrado en la cápsula lunar junto con un amplificador, un transmisor de 50 mW, control de voltaje, una antena de torniquete y seis baterías de plata-cadmio capaces de operar la cápsula lunar. transmisor durante 30 días, todo diseñado para aterrizar en la Luna a una velocidad de 130 a 160 km/h (80 a 100 mph). El altímetro de radar se usaría para estudios de reflectividad, pero también fue diseñado para iniciar la separación de la cápsula y encender el retrocohete.
Misión
Este fue el primer intento estadounidense de lograr un impacto en la superficie lunar. La nave espacial Block II Ranger llevaba una cámara de televisión que usaba un telescopio óptico que permitiría obtener imágenes hasta unos 24 kilómetros sobre la superficie lunar durante el descenso. El autobús principal también llevaba una cápsula de instrumentos de 42,6 kilogramos que se separaría del autobús a 21,4 kilómetros de altitud y luego impactaría de forma independiente en la Luna. Protegida por una carcasa exterior de madera de balsa, la cápsula fue diseñada para rebotar varias veces en la superficie lunar antes de detenerse. El principal instrumento a bordo era un sismómetro.
La misión fue diseñada para impulsarse hacia la Luna mediante un Atlas/Agena, someterse a una corrección a mitad de camino e impactar en la superficie lunar. A la altura adecuada, la cápsula se separaría y los retrocohetes se encenderían para amortiguar el aterrizaje. Un mal funcionamiento en el sistema de guía del refuerzo resultó en una velocidad excesiva de la nave espacial.
Las señales de comando invertidas hicieron que la nave espacial se inclinara en la dirección incorrecta y que la antena TM perdiera la adquisición de la tierra, y la corrección a mitad de camino no fue posible. Finalmente, una señal espuria durante la maniobra terminal impidió la transmisión de imágenes útiles. El Ranger 3 se perdió la Luna por aproximadamente 36 800 km el 28 de enero y ahora estaba en una órbita heliocéntrica. Se obtuvieron algunos datos de ingeniería útiles del vuelo.
Preparación para el lanzamiento
La preparación para Ranger 3 se complicó por problemas de desarrollo con la etapa Agena B, que no había funcionado correctamente en Rangers 1-2. Agena era principalmente dominio de la Fuerza Aérea de los EE. UU., que tenía la intención de usarlo para cargas útiles militares, y la NASA había asumido originalmente que comenzaría a volar a fines de 1960 o principios de 1961, momento en el cual se podrían eliminar los problemas de desarrollo con el escenario. Sin embargo, Agena B acabó tardando más en ponerse en servicio de lo previsto originalmente y su rendimiento también resultó ser algo inferior al esperado, lo que obligó a cancelar algunos de los experimentos previstos en los Block II Rangers.
Mientras que el Thor-Agena B había comenzado a volar en octubre de 1960, el Atlas-Agena B no realizó su viaje inaugural hasta julio de 1961, lo que significa que el Ranger 1 fue solo la segunda vez que voló esta combinación de vehículos de lanzamiento. Este retraso se explicó por el hecho de que los programas de la Fuerza Aérea como MIDAS estaban tardando mucho más en desarrollarse que Ranger. Además, a fines de 1961, los Agena B habían fallado no menos de siete veces (los dos lanzamientos de Ranger y los cinco lanzamientos de Thor-Agena).
El general de división Osmond J. Ritland, comandante de la División de Sistemas Espaciales de la Fuerza Aérea en Inglewood, California, prometió a la NASA que todos los problemas con Agena se corregirían y, dado que también afectaban a los programas del Departamento de Defensa, el problema se tomaría en serio.;bastante en serio". Entre otros cambios realizados, estaría una revisión exhaustiva de todos los procedimientos y equipos operativos de campo de Lockheed. Además, se haría un esfuerzo para garantizar que los procedimientos de verificación en las Agenas de la Fuerza Aérea de los EE. UU. y la NASA fueran idénticos y se eliminara cualquier diferencia en ellos.
A mediados de diciembre de 1961, Atlas 121D y Agena 6003 llegaron a Cabo Cañaveral y se erigieron en LC-12. El 18 de enero de 1962, el Ranger 3 se apiló encima del propulsor, pero al día siguiente el intento de repostar el Atlas salió mal cuando se encontró un desgarro en el mamparo intermedio que separaba los tanques LOX y RP-1. Esto significaría que el vehículo de lanzamiento tendría que desmontarse de la plataforma para su reparación, lo que retrasaría el lanzamiento un mes entero. Sin embargo, los funcionarios de la Fuerza Aérea y Convair sugirieron la solución novedosa de hacer las reparaciones allí mismo en LC-12. Se quitó el motor sustentador del Atlas y se bajó al foso del deflector de llamas y se instaló un andamio de madera para que los técnicos pudieran subir al tanque RP-1, quitar el mamparo intermedio dañado y reemplazarlo. Para el 26 de enero, se completaron las reparaciones.
Mal funcionamiento del equipo y errores de trayectoria
El despegue tuvo lugar a las 3:30 p. m. EST del 26 de enero, una hora y 15 minutos antes de que cerrara la ventana de lanzamiento, después de lo cual el Ranger 3 no pudo haberse lanzado hasta dentro de un mes.
A los 49 segundos del lanzamiento, la baliza de pulsos del sistema de guía Atlas dejó de funcionar, lo que impidió la transmisión de cualquier dirección o dirección de corte durante el resto del lanzamiento. Los comandos de respaldo del programador de misiles se utilizaron para realizar el lanzamiento del refuerzo y la separación de Agena, pero sin el programa de guía, era imposible realizar las maniobras de ajuste necesarias para poner el Atlas en la ruta de vuelo correcta. El segundo corte del motor se produjo debido a que se acabó el combustible, en lugar de un comando de corte programado, lo que provocó que el Agena y la sonda se aceleraran más y más rápido de lo planeado.
Peor aún, el equipo de una estación de seguimiento de Florida no funcionó correctamente y detectó los parámetros orbitales del Ranger 3 con 5 minutos de retraso. Mientras tanto, Agena se reinició y envió la sonda fuera de la órbita terrestre, pero otro error en su programa de guía resultó en otro error de trayectoria. Como consecuencia, la nave espacial llegó a la Luna 14 horas antes y el 28 de enero no golpeó la Luna por 36 793 kilómetros (22 862 millas).
Los errores de trayectoria imposibilitaron el impacto con la Luna, pero el Ranger 3 aún podría haberse utilizado para estudios del espacio profundo. Entonces, los controladores de vuelo emitieron órdenes para desplegar el brazo de la cámara, y el 28 de enero se cargó un programa de computadora modificado. Sin embargo, a mitad de la carga, la intensidad de la señal de la sonda comenzó a debilitarse y el sistema informático de a bordo falló por completo. Sin una computadora en funcionamiento, la nave espacial no pudo mantener su antena de alta ganancia dirigida a la Tierra, lo que impidió la comunicación con los controladores en tierra.
Misión fallida, agotamiento del propulsor y cancelación
La cámara de televisión transmitió imágenes, pero dado que la antena ahora apuntaba lejos de la Tierra, las imágenes recibidas eran extremadamente débiles y ruidosas. Era posible ver las cruces de referencia en la lente de la cámara, iluminadas por la luz solar reflejada desde el chasis de la sonda, pero la Luna no era visible.
Con la computadora muerta, el Ranger 3 dejó de responder por completo a cualquier comando terrestre y los sensores de la Tierra y el Sol quedaron inservibles. Los giroscopios continuaron maniobrando la sonda y los controladores de tierra recuperaron momentáneamente un bloqueo de la antena, pero sin un control de actitud estable, no pudieron mantenerla estable. Como no estaban al tanto de la falla de la computadora, continuaron enviando comandos al Ranger 3 en vano. El seguimiento esporádico de la sonda continuó hasta el 31 de enero, cuando los propulsores de control de actitud agotaron su suministro de propulsor, momento en el que la misión finalizó oficialmente.