Ranger 2

V srpnu 1961 byl zahájen program Ranger první misí fáze Ranger Block 1. Tato etapa předpokládala vypuštění dvou zkušebních exemplářů na velmi protáhlou oběžnou dráhu kolem Země. První expedice se vinou závady na nosné raketě příliš nevydařila, nicméně v záloze byl ještě jeden letový exemplář. Bohužel i v tomto případě nosná raketa nepracovala podle plánu a i když k funkci vlastní sondy nebyly podstatné výhrady, vědecká náplň letu nemohla být, až na malé výjimky, realizována.

Primárním cílem letu sondy Ranger 2 bylo ověřit výkon a funkci všech komponent potřebných pro realizaci budoucích měsíčních a planetárních misí. Tyto plánované výpravy se měly uskutečňovat pomocí sond konstrukčně využívajících určitých unifikovaných a odzkoušených uzlů a systémů, jako například uspořádání základního tělesa sondy, způsobů orientace a stabilizace, elektrického zásobování atp. Pro tyto nové a výkonnější stanice bylo nutno připravit i výkonnější nosné prostředky. Ověření jednoho z nich - rakety Atlas Agena B - bylo rovněž cílem letu Rangeru 2. Druhým cílem bylo studium částic a polí v meziplanetárním prostoru od střední oběžné dráhy až do vzdálenosti asi 1 mil. km od Země.

Mise Ranger 2 podobně jako předchozí Ranger 1 skončila pouze částečným úspěchem. Nicméně další opakování stejného pokusu nebylo plánováno a v programu Ranger se přistoupilo k realizaci druhé fáze označené jako Ranger Block 2.

Konstrukce

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

Technologický objekt je určen k ověření konstrukce pro chystané lunární mise. Jedná se o první modifikaci řady Ranger označenou jako Ranger Block 1. Hlavní těleso má tvar hranolu s šestiúhelníkovou základnou o průměru 1.504 m. Na horní podstavě je připojen příhradový jehlanovitý stožár z hliníkových profilů. Celková výška stožáru obnáší 3.962 m. Na protilehlých stranách základny jsou upevněny dva panely fotovoltaických baterií o rozpětí 5.182 m, které jsou tvořeny 8680 články. Sluneční články mají výkon 200 W a dobíjejí AgZn akumulátorovou baterii o hmotnosti 53.5 kg. Některé vědecké experimenty disponují vlastními menšími akumulátory.

Na základní desce a na stožáru jsou umístěny vědecké přístroje a další technické zařízení sondy.

Sonda je vybavena orientačními motorky na stlačený dusík. Stabilizace je udržována ve třech osách za pomocí zmíněných motorků, gyroskopů a senzorů Slunce a Země. Tepelný režim je zajištěn pasivně - použitím pozlacení na určitých částech, bílým nátěrem a leštěnými hliníkovými povrchy.

Ze spodu základny hlavního tělesa vystupuje parabola směrové antény o průměru 1.2 m. Komunikační systém používá dále všesměrovou anténu se středním ziskem na konci stožáru a dva vysílače pracující v pásmu L (přibližně 960 MHz, 0.25 W a 3 W).

Celková hmotnost sondy obnáší 304 kg, z toho vědecké vybavení tvoří asi 65 kg.

Vědecké vybavení

Vědecké vybavení sondy tvoří:

• detektor záření v čáře Lyman-alfa;
• rubidiový magnetometr;
• elektrostatický analyzátor plazmatu;
• detektor kosmických částic o středních energiích;
• trojnásobný koincidenční detektor kosmického záření;
• ionizační komůrka kosmických paprsků;
• detektor kosmického prachu;
• scintilační čítač.

Průběh letu

Raketový stupeň Atlas (výr. číslo 117D) a Agena B (výr. číslo 6002) byly dopraveny na Cape Canaveral zároveň v okamžiku, kdy předchozí sonda Ranger 1 předčasně ukončila svoji misi. Předstartovní operace se okamžitě rozběhly, aby bylo možno využít startovního okna připadajícího na 1961-10-20 až 1961-10-28. Zkoušky obou částí rakety byly zakončeny 1961-10-11 závěrečnou zkouškou na rampě LC-12. Stanice DSN [=Deep Space Network] ukončily svoje testy 1961-10-18. Velký důraz byl přitom kladeny na odstranění potíží, které provázely let předchozí sondy.

Odpočítávání začalo 1961-10-19 v 21 h místního času a probíhalo bez závad až do ranních hodin následujícího dne. Dvě hodiny před vzletem se objevilo hlášení o závadě elektroniky čidla záření Lyman-alfa. Po krátké poradě vedení mise bylo rozhodnuto pokračovat v countdownu, jelikož tento experiment neměl vliv na hlavní úkoly letu. Ale o něco později, 40 minut před plánovaným startem, selhalo elektrické napájení naváděcího systému Atlasu a tato závada si již vyžádala odložení vzletu. Protože v dalších dnech měly být z Cape Canaveral uskutečněny další kosmické starty, bylo obnovení odpočítávání stanoveno až na 1961-10-22.

Druhý countdown byl zahájen nakonec až v ranních hodinách 1961-10-24 kvůli nutnosti doplnit magnetické stínění na technologický experiment, který měl měřit tření pohyblivých částí konstrukce sondy. Toto odpočítávání bylo zrušeno kvůli objevené netěsnosti hydraulického systému vychylování řídících motorů Atlasu. Třetí countdown byl spuštěn téhož dne, ale ani ten nebyl dokončen. Z kosmodromu Vandenberg dorazila zpráva, že při poruše rakety Thor Agena B byla objevena závada v hydraulickém systému motoru Ageny. Bylo rozhodnuto lety této rakety přerušit do vyšetření a odstranění závady. Další okno pro start Rangeru se otevíralo v polovině listopadu.

Závěrečný countdown se rozeběhl ve večerních hodinách (20:57 místního času) 1961-11-17 a dospěl přes několik krátkých přerušení ke svému konci v časných ranních hodinách následujícího dne. Start sondy se uskutečnil 1961-11-18 v 08:09:00 UT (03:09 místního času) z kosmodromu na Cape Canaveral pomocí nosné rakety Atlas Agena B.

Zpočátku probíhal let velice nadějně. Sledovací loď v přístavu San Juan a stanice na ostrově Ascension hlásily bezchybnou práci stupně Atlas. První zážeh Ageny B umístil sondu Ranger 2 na požadovanou parkovací dráhu ve výšce 150 až 242 km. Sledovací stanice na dráze letu a spojení fungovaly podle předpokladů. Při přeletu mobilní stanice umístěné v Jižní Africe po zhruba půlhodině letu však bylo zjištěno, že se druhý zážeh stupně Agena B, který měl sondu navést na velmi protáhlou dráhu, neuskutečnil a ta zůstala uvězněna na nízké oběžné dráze. Za příčinu byla označena závada na gyroskopu stupně Agena. Výsledná dráha byla dokonce ještě nižší, než v případě letu Rangeru 1.

Povelová sekvence po stanovené době oddělila sondu od nosné rakety a centrální časovač spustil sérii manévrů a spínacích funkcí. Byly rozloženy panely slunečních baterií, parabolická anténa a tyč s analyzátorem částic. Na vědecké přístroje bylo přivedeno elektrické napájení. Bohužel více nebylo možno od Rangeru, který se pohyboval po zcela odlišné dráze, očekávat. Plně se to projevilo během druhého a třetího obletu kolem Země. Podle stanovené sekvence začal orientační systém stanice hledat Slunce právě v okamžiku, kdy se pohybovala v zemském stínu. Následkem toho bylo, že se při marných pokusech nalézt orientační bod začala sonda v prostoru převracet. V takovémto stavu ani sluneční baterie nemohly plnit svou funkci a přístroje a telemetrické vysílače čerpaly energii z nouzových akumulátorů.

Spojení se sondou bylo prakticky přerušeno. Velká pozemní parabolická anténa určená ke spojení se sondou nebyla schopna sledovat objekt letící velkou rychlostí nízko nad zemským povrchem. Pouze malá mobilní anténa v Jižní Africe dokázala přijímat telemetrii a vysílat povely na sondu. Nicméně již při pátém průletu nad stanicí asi sedm hodin po startu se dráha Rangeru dostala v Jižní Africe pod obzor a i tato komunikační linka byla uzavřena. Žádné další spojení se sondou nebylo navázáno.

1961-11-20 zanikla sonda již po 2 dnech v atmosféře Země. I když nebylo dosaženo plánované dráhy a skutečná životnost byla nesrovnatelně kratší než plánovaná, byly některé dílčí technologické úkoly mise splněny. Vědecký zisk mise byl naopak minimální.

Parametry dráhy

Vysvětlivky:

Typ: G - geocentrická

Literatura

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