Guardabosques 4

Ranger 4 fue una nave espacial del programa Ranger, lanzada en 1962. Fue diseñada para transmitir imágenes de la superficie lunar a las estaciones terrestres durante un período de 10 minutos de vuelo antes de estrellarse contra la Luna, para aterrizar una cápsula de sismómetro en la Luna, para 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.

Una falla en la computadora a bordo provocó la falla en el despliegue de los paneles solares y los sistemas de navegación; como resultado, la nave espacial se estrelló en el otro lado de la Luna sin devolver ningún dato científico. Fue la primera nave espacial de los Estados Unidos en alcanzar otro cuerpo celeste.

Diseño de naves espaciales

Lanzamiento del Ranger 4

Ranger 4 era una nave espacial Ranger Block II prácticamente idéntica a Ranger 3. El vehículo básico pesaba 331 kg (730 lb), 3,1 m (10 pies) de altura y consistía en una cápsula lunar cubierta con un limitador de impacto de madera de balsa, 0,65 m (26 in) de diámetro, un motor monopropulsor de medio recorrido, un retrocohete de empuje de 22,6 kN (5080 lb_f) y una base hexagonal chapada en oro y cromo de 1,5 m (4 ft 11 pulgadas) de diámetro. Se adjuntó una gran antena parabólica de alta ganancia a la base. Dos paneles solares en forma de ala (5,2 m (17 pies) de ancho) se conectaron a la base y se desplegaron al principio del vuelo.

La energía fue generada por 8680 celdas solares contenidas en los paneles solares que cargaron una batería de respaldo y lanzamiento de AgZn de 11,5 kg (25 lb) y 1 kWh de capacidad. El control de la nave espacial fue proporcionado por una computadora y un secuenciador de estado sólido y un sistema de comando controlado por la 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, que consta 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.

Debido a que se sospechaba que la esterilización por calor había causado el mal funcionamiento de la computadora del Ranger 3, este procedimiento se abandonó en el Ranger 4. La cápsula del sismómetro también se pintó con un patrón de diente de sierra para una mejor protección térmica.

El aparato experimental incluía: (1) una cámara de televisión vidicon, que empleaba un mecanismo de escaneo que producía un cuadro completo en diez segundos; 2) un espectrómetro de rayos gamma montado en una pluma de 1,8 m (5 pies 11 pulgadas); (3) un altímetro de radar; y (4) un sismómetro para aterrizar en la superficie lunar. El sismómetro estaba encerrado en la cápsula lunar junto con un amplificador, un transmisor de 50 milivatios, control de voltaje, una antena de torniquete y seis baterías de plata-cadmio capaces de operar el transmisor de la cápsula lunar durante 30 días, todo diseñado para aterrizar en la Luna. 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

Atlas 133D y Agena 6004 llegaron a Cabo Cañaveral en marzo y comenzaron las comprobaciones previas al vuelo. A diferencia de los lanzamientos anteriores de Ranger, no se encontraron serias dificultades para preparar el vehículo de lanzamiento para el vuelo y la sonda también pasó todas las pruebas de sistemas con facilidad. El 20 de abril, el Ranger 4 se apiló encima del propulsor y el despegue tuvo lugar a las 3:50 p. Ranger 4 en trayectoria translunar.

Después de la separación del Agena, era evidente que algo andaba mal cuando las estaciones de seguimiento detectaron el transmisor de radio del Ranger 4, pero no se devolvieron datos de telemetría ni hubo respuesta cuando se enviaron comandos a la computadora. Sin telemetría, no se pudo confirmar que los paneles solares de la sonda se hubieran desplegado, pero el transpondedor de radio fluctuante indicó que el Ranger 4 estaba dando tumbos y que los paneles solares y la antena de alta ganancia tampoco estaban desplegados.

El Atlas y el Agena se habían desempeñado a la perfección, de hecho, tan bien que el Ranger 4 ni siquiera necesitaba una quemadura de corrección a mitad de camino para impactar en la Luna. Sin embargo, todo esto era inútil si la nave espacial no funcionaba. Los controladores de tierra enviaron comandos a la sonda para desplegar los paneles solares y la antena de alta ganancia y usar manualmente el sistema de control de actitud para detener el movimiento de balanceo en el que se encontraba, pero la sonda no respondía. El equipo de análisis de datos de la nave espacial en JPL concluyó que el temporizador principal en la computadora del Ranger 4 se había detenido, lo que deshabilitó el sistema de telemetría, eventos preprogramados como el despliegue del panel solar y también hizo que la sonda no respondiera por completo a los comandos manuales. Aunque el impacto lunar ocurriría según lo planeado, la misión fue un fracaso a todos los efectos. Lo que hizo que fuera una píldora más amarga de tragar fue el rendimiento casi perfecto del vehículo de lanzamiento. Los problemas de refuerzo que afectaron a los Rangers 1-3 se resolvieron, solo que la sonda falló por completo, ya que, a diferencia de las misiones anteriores, el Ranger 4 no devolvió ningún dato útil. Encontrar la causa del mal funcionamiento del temporizador también podría ser difícil, ya que ocurrió durante la fase de inercia antes de la inyección translunar cuando el Ranger 4 pasaba entre las estaciones de seguimiento en el Caribe y Sudáfrica.

Sin energía solar, las baterías del Ranger 4 se agotaron la mañana del 26 de abril y el transpondedor de radio dejó de funcionar. El pequeño transmisor en la cápsula del sismómetro continuó enviando una señal de 50 milivatios. Según la NASA, el Ranger 4 impactó en la cara oculta de la Luna (229,3 grados E, 15,5 grados S) a 9.600 km/h (5.970 mph) a las 12:49:53 UT del 26 de abril de 1962, después de 64 horas de vuelo.. Sin embargo, las coordenadas fueron ″estimadas" y el cráter del impacto no pudo ser identificado por imágenes de alta resolución del Lunar Reconnaissance Orbiter.

Los funcionarios de la NASA intentaron darle un giro positivo a la misión, señalando que era la primera vez que una nave espacial estadounidense llegaba a la superficie de la Luna y que la sonda era "mucho más sofisticada" que la sonda espacial soviética Luna 2 en 1959, que había sido poco más que una esfera presurizada diseñada para depositar banderines en la superficie en el momento del impacto. El excelente desempeño del propulsor Atlas-Agena también había levantado la moral.

Esta nave espacial, de diseño similar al Ranger 3, fue la primera nave espacial estadounidense en llegar a otro cuerpo celeste. Aunque la nave espacial no logró su objetivo principal, la combinación Atlas-Agena-Ranger funcionó sin fallas por primera vez. Adquirió el dudoso honor de ser la primera nave espacial en impactar también en el lado oculto de la Luna.