Ranger 9

Čtvrtý a poslední let v programu Ranger Block 3. Sonda byla nasměrována do kráteru Alphonsus, kam po perfektním průběhu letu dopadla necelé tři dny po startu. Během posledních minut před dopadem pořizovala snímky měsíčního povrchu s vysokým rozlišením.

Předchozí dva úspěšné lety Rangeru 7 a Rangeru 8 splnily hlavní úkol, který se od nich očekával. Technikům připravující přistávací aparát lodi Apollo poskytly detailní snímky povrchu měsíčních moří, tedy favorizovaných oblastí pro dosednutí lunárních modulů pilotované výpravy. Tyto snímky ukončily dohady o skutečném vzhledu měsíčního povrchu a na jejich základě se konečně mohla rozběhnout konstrukce těch prvků lunárního modulu, které se měly dotknout prachem pokryté měsíční krajiny.

Protože projekt Apollo již nemohl pro svoje využití očekávat žádné další převratné objevy, bylo rozhodnuto věnovat let posledního vyrobeného exempláře sondy zcela vědecké obci. Navíc jak bylo vyjádřeno, "dva dopady do oblasti moří nepřinesly žádný důkaz, že by Ranger byl schopen poskytnout využitelná vědecká data". Ranger 9 byl proto na základě pečlivého výběru zamířen do prostoru měsíčního hornatého terénu směrem ke kráteru Alphonsus.

Konstrukce

Sondu postavila a provozuje Jet Propulsion Laboratory (JPL). Pasadena, Kalifornie (USA) pro NASA Office of Space Science (OSS), Washington, D.C. (USA).

Sonda o hmotnosti 367 kg je určena k pořízení snímků Měsíce během přibližně 20 min dopadové fáze letu.

Hlavní těleso má tvar hranolu s šestiúhelníkovou základnou o průměru 1.504 m. Kostra sondy je vyrobena z hliníkových slitin a její hmotnost je pouhých 43 kg. Ve středu dolní základny je instalován raketový korekční motor o tahu 224 N na jednosložkovou KPL (hydrazin). Motor je schopen udělit sondě přírůstek rychlosti od 0.03 m/s do 60 m/s. Z horní podstavy vystupuje kuželový stožár obsahující televizní aparaturu. Celková výška sondy obnáší asi 3.6 m. Na protilehlých stranách základny jsou upevněny dva obdélníkové panely výklopných fotovoltaických baterií o rozměrech 739x1537 mm, celkové ploše 2.3 m² a rozpětí 4.572 m, které jsou tvořeny 9792 křemíkovými články. Sluneční články mají výkon 200 W a dobíjejí dvě AgZn akumulátorové baterie o kapacitě 1000 Wh a 1200 Wh.

Telekomunikační systém sestává z výklopné vysokoziskové směrové parabolické antény o průměru 1.2 m instalované na spodní základně a všesměrové antény. Dva vysílače pracují v pásmu L (60 W, 959.520 MHz a 960.05 MHz) a jeden vysílač o menším výkonu, rovněž vysílající v pásmu L (3 W, 960.58 MHz).

Orientační systém tvoří 12 trysek na stlačený dusík, 3 gyroskopy, 2 primární a 4 sekundární čidla Slunce a 1 senzor Země.

Vědecké vybavení

Vědecké vybavení sondy tvoří televizní kamerový systém sestávající z:

• soustava F (plně skanující kamery):
• dlouhoohnisková vidikonová televizní kamera;
• krátkoohnisková vidikonová televizní kamera;
• soustava P (částečně skanující kamery):
• 2 dlouhoohniskové vidikonové televizní kamery;
• 2 krátkoohniskové vidikonové televizní kamery.

Průběh letu

1965-02-27 tedy týden poté, co Ranger 8 zakončil svoji úspěšnou misi dopadem do Moře klidu na Měsíci, se sešli vědci a oficiální pracovníci v Jet Propulsion Laboratory (JPL) v Pasadeně, aby vybrali cíl pro let posledního exempláře Rangeru, který zůstával k dispozici. Start byl předpokládán na období od 1965-03-19 do 1965-03-25. Jelikož hlavní úkol misí Ranger, tedy průzkum povrchu Měsíce v místech odpovídajících možným přistávacím plochám expedic Apollo, byl v zásadě splněn při předchozích letech, bylo doporučeno, aby se poslední výprava zcela věnovala vědeckým účelům. Pro tento záměr se nabízely dopadové oblasti v hornatém terénu a ještě lépe v těch místech, kde se předpokládaly nějaké geologické zajímavosti například dopad materiálu vyvrženého z velkých kráterů při jejich vzniku. Návrh, aby i poslední sonda směřovala do oblasti dosednutí plánovaných přistávacích aparátů Surveyor, byl zamítnut.

Vybraní zástupci různých zájmových skupin se sešli ještě 1962-03-02 a výsledkem byl seznam možných cílů pro nadcházející startovní okno. Pro první dva dny nedokázali vědci jednoznačně vybrat vhodný objekt zájmu, teprve pro 1965-03-21 se v seznamu objevil opravdu velice zajímavý měsíční útvar - kráter Alphonsus. V dalších dnech přicházely na řadu krátery Copernicus, Kepler a údolí Schroter.

1965-03-10 bylo rozhodnutí o zacílení Rangeru do kráteru Alphonsus doporučeno vědeckými reprezentanty a o několik dní později byl cíl schválen vedením projektu. Bohužel shodou okolností datum 1965-03-21 kolidovalo s plánovaným datem startu první pilotované mise programu Gemini, což byl přípravný projekt kosmických letů Apollo, který měl vyzkoušet techniky manévrování a spojování lodí na oběžné dráze kolem Země. Gemini mělo přednost a přitom potřebovalo mít k dispozici veškerou kapacitu počítačů na Mysu Canaveral již jeden den před vzletem. Ale let Gemini byl již tolikrát odložen, že panovaly pochyby, jestli vzlétne alespoň tentokrát. Pokud by zůstal Ranger na zemi kvůli letu Gemini, který by se nakonec neuskutečnil, jednalo by se o velice drahý omyl. Bylo proto nakonec rozhodnuto, že se jeho start preventivně odsune a Ranger dostane možnost jediného pokusu v březnovém startovním okně. Definitivní rozvržení startů na kosmodromu tedy nakonec zahrnovalo start Rangeru v původním termínu 1965-02-21 a o dva dny později výpravu Gemini.

Na Mysu mezitím Ranger 9 a jeho nosná raketa zahájily 1965-03-18 závěrečné testy. Na druhé polokouli Země v tento okamžik vzlétla z kosmodromu Bajkonur do vesmíru loď Voschod 2 se dvěma kosmonauty na palubě. Další den před přistáním uskutečnil kosmonaut Alexej Leonov poprvé výstup člověka z kabiny lodi do volného kosmického prostoru. V Moskvě se vyjádřili sovětští představitelé, že jejich cílem je nyní Měsíc a doufají, že bude dosažen v nepříliš vzdálené budoucnosti. A v USA byla víra o opětovném srovnání kroku se svým soupeřem zase jednou notně otřesena.

Závěrečný countdown Rangeru přidělal zúčastněným technikům a vědcům další vrásky na čelo. Obloha nad Floridou byla zatažená a na startovní komplex útočil prudký vítr dosahující rychlosti 13 m/s. Nicméně předpověď na další hodiny nebyla beznadějná. Vítr se měl postupně uklidňovat. Přesto musel být odpočet kvůli počasí přerušen. A čas utíkal. Konečně, těsně před uzavřením startovního okna, v 16:37 místního času (21:37 UT) countdown dospěl ke konci. Nízko plynoucí mraky velmi brzy pohltily kouř a páru za stoupající raketou (Atlas výr. číslo 204D a Agena B výr. číslo 6007) a ta se ztratila z dohledu přihlížejících lidí na kosmodromu.

V jasném slunci nad oblačnou přikrývkou vykonala raketa perfektní práci a Ranger 9 byl nasměrován na cestu do měsíčního kráteru Alphonsus. Tento velký kráter o průměru 108 km, pojmenovaný po kastilském králi a patronu astronomů, se těšil obzvláštní pozornosti vědců, protože jeho centrální vrcholek vykazoval známky vulkanické činnosti. V roce 1957 zde byl pozorován fluoreskující oblak a později dokázal astronom Kozyrev získat spektrum těchto emisí. Vědci podílející se na projektu Ranger doufali, že detailní snímky přinesou další důkazy sopečné aktivity.

70 minut po startu rozvinul Ranger panely slunečních baterií, zorientoval se v prostoru a spojení bylo přepnuto ze všesměrové na úzce směrovanou anténu. Navedení na dráhu bylo tak přesné, že korekce dráhy mohla být přesunuta o jeden den dozadu. 1965-03-23 ve 12:03 UT sonda zahájila korekční manévr změnou orientace, ve 12:30 UT byl na 31 s zapálen raketový motor a úspěšný manévr byl ukončen ve 13:30 UT opětovným zaujetím letové polohy. V JPL se mezitím dokončovala modifikace "elektronického skanovacího konvertoru". Jednalo se o nápad na poslední chvíli jak zpřístupnit snímky vysílané z Rangeru v přímém přenosu do severoamerické televizní sítě. Tento konvertor sestával ze dvou sad televizních vidikonových trubic umístěných proti sobě. Jedna snímala obrázky objevující se na druhé a tím převáděla speciální řádkování televizního signálu přicházejícího z Rangeru na běžný systém používaný v komerčních sítích. Toto zařízení bylo zprovozněno a vyzkoušeno těsně před koncem cesty sondy ráno 1965-03-24.

V případě této mise se výzkumníci rozhodli uskutečnit závěrečný manévr, který měl za účel zvýšit rozlišovací schopnost kamer. Jeden a půl hodiny před dopadem ve 13:31 UT byl závěrečný manévr proveden. Sonda se natočila ve dvou osách a znovu byla zaměřena parabolická anténa na přijímací stanici. Dvacet minut před dopadem ve 13:48 UT začalo žhavení televizních kamer. O chvíli později ohlásila stanice v Goldstone, že přijímá snímky. Ve stejném okamžiku se tytéž snímky ze dvou plně skanujících kamer objevily na televizních obrazovkách v celých Spojených státech. Přímý přenos z tvrdého přistání na Měsíci skončil ve 14:08 UT, kdy se Ranger 9 roztříštil vedle 1050 m vysokého centrálního vrcholku kráteru Alphonsus.

Závěrečné minuty letu měly následující průběh: První záběr měsíčního povrchu byl pořízen 1965-03-24 ve 13:49:41 UT z výšky 2363 km. Následujících 19 minut pokračoval přenos celkem 5814 výborných kontrastních snímků. Na závěrečném obrázku je možno rozlišit podrobnosti o velikosti 0.3 m. Sonda dopadla po 64.5 h letu ve 14:08:19.994 UT v bodě o přibližných souřadnicích 12.83° j.š. a 2.37° z.d. rychlostí 2.67 km/s. Poslední let v programu Ranger úspěšně skončil.

Experimenty a výsledky

Televizní kamerový systém

Přístroje vyvinula a dodala společnost RCA.
Televizní systém o hmotnosti 173 kg tvoří šest kamer uspořádaných do dvou oddělených kanálů. Kamery jsou určeny k pořízení fotografií s vysokým rozlišením z bezprostřední blízkosti v období asi 20 min před dopadem sondy na měsíční povrch. Zmíněné dva kanály mají nezávislé zásobování elektrickou energií a oddělené telekomunikační cesty aby se dosáhlo maximální záruky dosažení vědeckého cíle letu.
Základním prvkem všech kamer je jednopalcová (cca. 25 mm) vidikonová trubice s fotocitlivým povrchem ASOS [=antimony-sulfide oxy-sulfide]. První kanál, označený jako F [=Full] používá úplného skanování a obsahuje jednu dlouhofokální kameru (ohnisková délka 76 mm, světelnost f/25, zorný úhel 8.4°, 1152 řádků) a jednu krátkofokální kameru (ohnisková délka 25 mm, světelnost f/0.95, zorný úhel 25°, 1152 řádků). Aktivní plocha obrazu je 11 mm² a skanování trvá 2.5 s.
Druhý kanál, označený P [=Partial], tvoří čtyři částečně skanující kamery. Dvě kamery jsou dlouhofokální (kamera B, ohnisková délka 76 mm, světelnost f/25, zorný úhel 2.1°, 300 řádků) a dvě krátkofokální (kamera A, ohnisková dálka 25 mm, světelnost f/0.95, zorný úhel 25°, 300 řádků). Aktivní plocha obrazu je 2.8 mm² a skanování vyžaduje 0.2 s.
Závěrka všech šesti objektivů je poháněna elektromagneticky a je vytvořena štěrbinou na desce umístěné před objektivy. Rozložení objektivů je takové, že se záběry překrývají.
Vysílání videa je zaznamenáváno jednak na filmový pás a jednak na magnetickou pásku.
Vysílání snímků probíhalo 1965-03-24 od 13:49 UT do 14:08 UT. Maximální rozlišení dosažené u posledních obrázků bylo až 0.3 m. Celkem bylo získáno 5814 dobrých a kontrastních snímků.

Fotogalerie

Fotogalerie obsahuje celkem 5 obrázků, nejnovější byl přidán 2003-11-01.

Literatura

1. NSSDC Master Catalog: Spacecraft Ranger 9 - http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/sc-query.html
2. M. Postránecký: Další Rangery na Měsíci - Letectví a kosmonautika [41] (1965) - číslo 10, strana 324-327
3. Ing. Pavel Knapp: Listy z historie. Ranger - Letectví a kosmonautika [53] (1977) - číslo 7, strana 263-264
4. Lunar Impact: A History of Project Ranger - http://history.nasa.gov/SP-4210/pages/Cover.htm

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 0

Verze pro tisk