Topógrafo 7

Surveyor 7 fue el séptimo y último módulo de aterrizaje lunar del programa estadounidense Surveyor sin tripulación enviado para explorar la superficie de la Luna. Un total de 21.091 imágenes fueron transmitidas a la Tierra.

Surveyor 7 fue la quinta y última nave espacial de la serie Surveyor en lograr un aterrizaje suave en la Luna. Los objetivos de esta misión eran realizar un aterrizaje suave en la Luna (en un área bien alejada de los mares para proporcionar un tipo de fotografía del terreno y una muestra lunar significativamente diferentes de las de otras misiones del Surveyor); obtener imágenes de televisión posteriores al aterrizaje; determinar las abundancias relativas de elementos químicos; manipular el material lunar; obtener datos de la dinámica del aterrizaje; y obtener datos de reflectividad térmica y de radar. Esta nave espacial tenía un diseño similar a los Surveyor anteriores, pero llevaba más equipo científico, incluida una cámara de televisión con filtros polarizadores, un muestreador de superficie, imanes de barra en dos almohadillas para los pies, dos imanes de herradura en la pala de superficie y espejos auxiliares. De los espejos auxiliares, tres se usaron para observar áreas debajo de la nave espacial, uno para proporcionar vistas estereoscópicas del área de muestreo de la superficie y siete para mostrar el material lunar depositado en la nave espacial. La nave espacial aterrizó en la superficie lunar el 10 de enero de 1968, en el borde exterior del cráter Tycho. Las operaciones de la nave espacial comenzaron poco después del aterrizaje suave y finalizaron el 26 de enero de 1968, 80 horas después de la puesta del sol. El 20 de enero, mientras la nave aún estaba a la luz del día, la cámara de televisión vio claramente dos rayos láser dirigidos hacia ella desde el lado nocturno de la Tierra creciente, uno desde el Observatorio Nacional Kitt Peak, Tucson, Arizona, y el otro desde Table Mountain en Wrightwood, California.

Las operaciones en el segundo día lunar ocurrieron del 12 al 21 de febrero de 1968. Las operaciones de la nave espacial cumplieron plenamente los objetivos de la misión. La batería sufrió daños durante la primera noche lunar y el contacto de transmisión fue posteriormente esporádico. El contacto con Surveyor 7 se perdió el 21 de febrero de 1968.

Los planificadores de la misión de la NASA y Bellcom consideraron el sitio del Surveyor 7 como un objetivo potencial para una misión Apolo tardía tripulada, quizás el Apolo 20, aunque una combinación de restricciones operativas, incluida la alta latitud del sitio y su terreno accidentado, y la temprana cancelación de misiones lunares posteriores al Apolo 17, contribuyó a la eliminación del sitio.

Fotomosaico de un panorama tomado por Surveyor 7 de su sitio de aterrizaje.

Surveyor 7 fue la primera sonda en detectar el tenue brillo en el horizonte lunar después del anochecer que ahora se cree que es la luz reflejada por el polvo lunar levitado electrostáticamente.

Instrumentos científicos

Televisión

La cámara de televisión constaba de un tubo vidicón, lentes de distancia focal de 25 y 100 mm, obturadores, filtros polarizadores e iris montados casi verticalmente y coronados por un espejo que podía ajustarse mediante motores paso a paso para moverse tanto en azimut como en elevaciones. Los filtros polarizadores sirvieron como analizadores para la detección de mediciones del componente de luz polarizado linealmente dispersado desde la superficie lunar. La cobertura fotograma a fotograma de la superficie lunar proporcionó una vista de azimut de 360 grados y una vista de elevación desde aproximadamente +90 grados por encima del plano normal al eje A de la cámara hasta -60 grados por debajo de este mismo plano.

Se utilizaron modos de operación de 600 y 200 líneas. El modo de 200 líneas transmitía a través de una antena omnidireccional y escaneaba un cuadro cada 61,8 segundos. Una transmisión de video completa de cada imagen de 200 líneas requería 20 segundos y utilizaba un ancho de banda de 1,2 kHz. La mayoría de las transmisiones consistieron en imágenes de 600 líneas, que fueron telemedidas por una antena direccional. Los fotogramas se escanearon cada 3,6 segundos. Cada fotograma requería nominalmente un segundo para ser leído del vidicon y utilizaba un ancho de banda de 220 kHz para la transmisión. El rango dinámico y la sensibilidad de esta cámara fueron ligeramente inferiores a los de la cámara Surveyor 6. La resolución y la calidad fueron excelentes. Las imágenes de televisión se mostraban en un monitor de barrido lento cubierto con un fósforo de larga persistencia. La persistencia se seleccionó para que coincidiera de manera óptima con la velocidad de fotogramas máxima nominal. Se recibió un cuadro de identificación de TV por cada cuadro de TV entrante y se mostró en tiempo real a una velocidad compatible con la de la imagen entrante. Estos datos se registraron en una grabadora de cinta magnética de video y en una película de 70 mm. La cámara transmitió 20.961 imágenes durante el primer día lunar, del 10 al 22 de enero de 1968. Del 12 al 14 de febrero, la cámara funcionó en el modo de 200 líneas debido a la pérdida de barrido horizontal en el modo de 600 líneas. Durante el segundo día lunar, se transmitieron 45 imágenes antes de que la pérdida de energía provocara la suspensión del funcionamiento de la cámara.

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  Panorama de la superficie

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  Una zona de 350 metros al noreste de la nave espacial que muestra un gran bloque a unos 5 metros de ancho y 2 metros de altura

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  roca manchada 25 cm de ancho, a unos 2 metros de Surveyor 7

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  Fragmento vesicular de 35 cm de ancho, a unos 7 metros de Surveyor 7

Analizador de superficies de dispersión alfa

El analizador de superficie de dispersión alfa se diseñó para medir directamente la abundancia de los elementos principales de la superficie lunar. La instrumentación constaba de una fuente alfa (curio 242) colimada para irradiar una abertura de 10 mm de diámetro en la parte inferior del instrumento donde se ubicaba la muestra y dos sistemas detectores de partículas cargadas paralelos pero independientes. Un sistema, que contenía dos sensores, detectó los espectros de energía de las partículas alfa esparcidas por la superficie lunar, y el otro, que contenía cuatro sensores, detectó los espectros de energía de los protones producidos por reacción (alfa y protón) en el material de la superficie. Cada conjunto detector se conectó a un analizador de altura de pulso. Un paquete de electrónica digital, ubicado en un compartimento de la nave espacial, transmitía continuamente señales de telemetría a la tierra cada vez que el experimento estaba en funcionamiento. Los espectros contenían información cuantitativa sobre todos los elementos principales de las muestras excepto hidrógeno, helio y litio. El experimento proporcionó 46 horas de datos acumulados a partir de tres mediciones de muestras de la superficie lunar. Estas medidas fueron de una porción de la superficie lunar local no perturbada, una roca lunar y un área extensamente excavada de la superficie lunar. Los datos se obtuvieron durante el primer y segundo día lunar, del 12 al 23 de enero de 1968 y del 13 al 21 de febrero de 1968.

El instrumento de retrodispersión alfa no se implementó correctamente. Los controladores de la misión utilizaron con éxito la garra del muestreador de suelo superficial para empujar el instrumento de retrodispersión alfa a la posición adecuada para realizar sus experimentos.

Muestreador de superficie para mecánica de suelos

El muestreador de superficie de mecánica del suelo fue diseñado para recoger, excavar, raspar y abrir zanjas en la superficie lunar, y transportar material de la superficie lunar mientras se fotografía para poder determinar las propiedades de la superficie lunar. El muestreador consistía principalmente en una pala con un recipiente, una cuchilla afilada y un motor eléctrico para abrir y cerrar el recipiente. El pie plano de la pala incorporó dos imanes de herradura rectangulares incrustados. La pala estaba montada en un brazo de pantógrafo que podía extenderse aproximadamente 1,5 m o retraerse cerca del motor de la nave espacial. El brazo también podría moverse desde un acimut de +40° a -72° o elevarse 130 mm mediante accionamientos de motor. También podría dejarse caer sobre la superficie lunar bajo la fuerza proporcionada por la gravedad y un resorte. La pala se montó debajo de la cámara de televisión en una posición que le permitía alcanzar el instrumento de dispersión alfa en su posición desplegada y volver a desplegarlo en otra ubicación seleccionada. El instrumento realizó 16 pruebas de rodamientos, siete pruebas de apertura de zanjas y dos pruebas de impacto. También liberó el instrumento de dispersión alfa cuando no se desplegó en la superficie lunar, sombreó este instrumento y lo movió para evaluar otras muestras. El desempeño fue impecable durante 36 horas de operación entre el 11 y el 23 de enero de 1968. El instrumento respondió a los comandos el 14 de febrero de 1968, lo que verificó que había sobrevivido a la noche lunar. El sistema de energía, sin embargo, no pudo soportar ninguna operación.