Guardabosques 5
Ranger 5 fue una nave espacial del programa Ranger diseñada para transmitir imágenes de la superficie lunar a estaciones terrestres durante un período de 10 minutos de vuelo antes de impactar en la Luna, para hacer un aterrizaje brusco cápsula del 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. Debido a un mal funcionamiento desconocido, la nave espacial se quedó sin energía y dejó de funcionar. Pasó a 725 km de la Luna.
Diseño de naves espaciales
Ranger 5 era una nave espacial Ranger Block II similar a Ranger 3 y Ranger 4. El vehículo básico tenía 3,1 m de altura y consistía en una cápsula lunar cubierta con un limitador de impacto de madera balsa, de 65 cm de diámetro, un monopropulsor medio -motor de rumbo, un retrocohete con un empuje de 5080 lbf (23 kN), y una base hexagonal de 1,5 m de diámetro chapada 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 respaldo y lanzamiento de AgZn de 11,5 kg y 1 kWh de capacidad. El control de la nave espacial fue proporcionado por una computadora digital de estado sólido y un secuenciador y un sistema de comando controlado por la Tierra. El control de actitud fue proporcionado por seis sensores solares y uno terrestre, giroscopios y chorros de gas nitrógeno frío 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.
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 en una esfera de 300 mm 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 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 el transmisor de la cápsula lunar durante 30 días, todo diseñado para aterrizar en la Luna en 130 a 160 km/h (80 a 100 mph). El paquete de instrumentos flotaba en una capa de freón dentro de la esfera de madera de balsa. 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
El lanzamiento del Ranger 5 estaba programado para junio de 1962, pero la NASA decidió volar las sondas Mariner Venus (derivadas del Block I Ranger) primero, lo que dio más tiempo para resolver los problemas con la nave espacial. Después de que Mariner 1 terminara su misión en el Océano Atlántico en lugar del espacio interplanetario, la agencia comenzó a ser objeto de un mayor escrutinio por parte del Congreso debido a su aparente incapacidad para tener algún tipo de éxito con las sondas planetarias. El congresista republicano James Fulton se enfrentó al director de la Oficina de Programas de la NASA, J.J. Wyatt, señalando que el Mariner 1 le había costado a los contribuyentes estadounidenses 14 millones de dólares y que en este punto no había excusa para las fallas en cada lanzamiento. Cuando terminó julio de 1962, hubo 12 intentos de sonda planetaria desde 1958 y solo dos (Pioneer 4 y Pioneer 5) lograron todos los objetivos de su misión. Podría haber sido un pequeño consuelo que los esfuerzos de la sonda planetaria soviética durante este tiempo fueron un poco más exitosos, pero todos sus fracasos se mantuvieron en secreto, por lo que los soviéticos no tenían que responder a su público sobre el desperdicio de dinero de los impuestos en misiones espaciales fallidas.
El exitoso lanzamiento del Mariner 2 el 27 de agosto debilitó momentáneamente las críticas a la NASA y al Laboratorio de Propulsión a Chorro y también pareció verificar la solidez del diseño del Ranger. Mientras tanto, los ingenieros del JPL todavía estaban tratando de descubrir qué había causado la falla de la computadora en el Ranger 4, que había ocurrido durante un período en el que la sonda estaba fuera del alcance del seguimiento terrestre. El mal funcionamiento fue especialmente desconcertante porque la sonda se había sometido a pruebas en tierra muy exhaustivas sin que ocurriera ninguna anomalía. El examen de los registros de telemetría parecía sugerir que la falla había ocurrido durante la separación del Ranger 4 del Agena, en el punto donde se desconectó la interfaz eléctrica entre los dos y el Ranger 4 habría cambiado a energía interna. El comportamiento de la sonda indicó un mal funcionamiento del transformador o del inversor, probablemente un cortocircuito causado por recubrimientos de metal sueltos que entraron en contacto con las clavijas del cable umbilical que conecta la sonda al Agena. Las modificaciones al Ranger 5 incluyeron un temporizador de respaldo para garantizar el funcionamiento continuo del sistema de telemetría si fallaba la computadora principal, una botella de nitrógeno adicional para el sistema de control de actitud para reducir la presión del gas y un encendedor pirotécnico adicional para el motor de corrección a mitad de camino. Lo que es más importante, se agregaron diodos y fusibles adicionales a las líneas eléctricas para evitar que ocurriera otro cortocircuito.
Ranger 5 fue esterilizado por calor como lo habían sido los Rangers 3-4, para evitar la contaminación involuntaria de la Luna con microbios de la Tierra. Rolf Halstrup, que estaba a cargo del programa de esterilización, se había opuesto abiertamente a este procedimiento porque estaba convencido de que someter las sondas a una dosis de calor dañaba los componentes electrónicos sensibles de las mismas. Convenció al JPL en la dirección de Pasadena de que la esterilización del Ranger 4 era 'muy probable'. dañó el secuenciador y el temporizador de la computadora principal y que el procedimiento debía detenerse para garantizar la confiabilidad de la nave espacial. La gerencia acordó dejar de esterilizar las sondas Ranger, pero solo en Ranger 8 y superiores, ya que los Rangers 6-7 ya habían sido esterilizados.
El 20 de agosto, el Ranger 5 inició el largo viaje a través del país desde el estado de California hasta Florida y llegó allí el día del lanzamiento del Mariner 2. Atlas 215D y Agena 6005 llegaron más tarde esa semana y se iniciaron las comprobaciones previas al lanzamiento. Los preparativos iniciales se centraron en el propio vehículo de lanzamiento, que estaba causando casi tantos problemas como las propias sondas Ranger. La combinación Atlas-Agena falló cuatro de las seis veces que la NASA la lanzó y cada propulsor que se entregó a Cabo Cañaveral requirió modificaciones o reparaciones antes de que pudiera volar. Además, en el año transcurrido entre el Ranger 1 y el Mariner 2, no hubo mejora alguna en el control de calidad del Atlas-Agenas. Dado que los lanzamientos del Ranger se habían retrasado antes por problemas con los propulsores, los técnicos se apresuraron a asegurarse de que nada de eso retrasara la misión del Ranger 5.
El seguimiento del Mariner 2 fue un trabajo continuo durante este tiempo y, dado que las redes de seguimiento del espacio profundo de la NASA no podían manejar ambas sondas a la vez, se decidió cambiar la atención al Ranger 5 para su misión corta.
Después de que se abortaran dos intentos de lanzamiento, uno debido a un cortocircuito eléctrico en la sonda y el otro debido a problemas meteorológicos, se dio el visto bueno para volar el 18 de octubre. El despegue tuvo lugar a las 12:59 p. m. EST y el Atlas pronto desapareció en un cielo gris nublado. Un mal funcionamiento de la baliza de velocidad del sistema de guía en T + 93 segundos resultó en datos de velocidad de seguimiento con ruido, pero, a diferencia del Ranger 3, el sistema de guía recibió y emitió comandos discretos correctamente. El Agena alcanzó la órbita con éxito y comenzó el encendido para colocar al Ranger 5 en una trayectoria translunar.
Pronto, sin embargo, se detectaron altas temperaturas en el sistema informático y, poco después, cesó la generación de energía de los paneles solares. El detector de rayos gamma se encendió, pero la computadora no emitió el comando para alinear la nave espacial con la Tierra. Luego, los receptores de telemetría en las estaciones de seguimiento en Australia y Sudáfrica fallaron y arrojaron datos ilegibles. Era obvio que un cortocircuito eléctrico había inhabilitado los paneles solares, lo que significaba que ahora el Ranger 5 solo tenía unas pocas horas antes de que se quedara sin batería. Los técnicos del JPL pensaron que aún podían salvar parcialmente la misión encendiendo el motor de corrección de mitad de camino para asegurar el impacto con la Luna, pero tenían que hacerlo rápidamente antes de que se agotara la energía. Los controladores de tierra enviaron comandos para desplegar la antena de alta ganancia y alinear la sonda para el encendido a mitad de camino, pero durante este tiempo aparentemente ocurrieron más cortos eléctricos porque hubo una caída momentánea del transmisor de telemetría. El motor de mitad de carrera se encendió, pero el Ranger 5 agotó sus baterías a la mitad de la quema. El transpondedor de radio y las señales de telemetría cesaron, seguidas de un movimiento incontrolado de la sonda. El Ranger 5 pasó a 450 millas de la superficie lunar en ruta a una órbita permanente alrededor del Sol. Todavía se recibían señales de la diminuta cápsula del sismómetro hasta que se desvanecían a medida que la distancia de la sonda a la Tierra se hacía demasiado grande. Los controladores de la misión lo rastrearon hasta una distancia de 1,3 millones de km (808 000 millas).
Este fue el tercer intento de impactar la superficie lunar con una nave espacial Block II Ranger. En esta misión, solo 15 minutos después de la operación normal, un mal funcionamiento provocó la transferencia de energía de la energía solar a la energía de la batería. El funcionamiento normal nunca se reanudó; la energía de la batería se agotó después de 8 horas y todos los sistemas de la nave espacial murieron. La primera corrección a mitad de camino nunca se implementó, y el Ranger 5 pasó la Luna a una distancia de 724 kilómetros el 21 de octubre y entró en órbita heliocéntrica. Fue rastreado a una distancia de 1.271.381 kilómetros. Antes de la pérdida de señal, la nave espacial envió alrededor de 4 horas de datos del experimento de rayos gamma.
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