Ranger 8

Třetí let v programu Ranger Block 3. Sonda byla navedena na kolizní dráhu s Měsícem v rámci příprav pilotovaných letů Apollo a po perfektním průběhu letu během posledních minut před dopadem pořizovala snímky povrchu s vysokým rozlišením.

Let předchozí stanice Ranger 7, která poprvé pořídila detailní snímky měsíčního povrchu, přinesl tvůrcům, provozovateli a samozřejmě i Spojeným státům světový respekt. Dal částečně zapomenout na celou řadu trpkých zklamání, které NASA musela v uplynulých letech protrpět v kosmickém závodě se Sovětským svazem. Signalizoval také, že systematický přístup v konstrukci vesmírných sond začíná přinášet ovoce a dosažení Měsíce není výplodem fantastů ale především řešitelným technickým problémem.

Obrázky Rangeru 7 odpověděly na základní otázky o charakteru lunárního povrchu, které se od něho očekávaly v souvislosti s konstrukcí přistávacího modulu chystaných lodí Apollo. Především se, alespoň v místě dopadu Rangeru, ukázalo, že na povrchu existují dostatečně velké oblasti, které nejsou pokryty velkými balvany, že sklony povrchových útvarů nejsou příliš velké a že patrně není reálná představa o obrovských závějích měsíčního prachu. Je tedy možné navrhnout přistávací aparát, který umožní bezpečné dosednutí na Měsíc a následný zpětný start. Jedno prozkoumané místo nemůže být ale dostatečným podkladem pro zevšeobecnění, a proto bylo nutné provést podobné experimenty i v jiné oblasti.

NASA se v období po skončení letu Rangeru 7 soustředila na přípravu a vypuštění prvních sond k Marsu. Stanice Mariner 3 a Mariner 4 využily startovního okna v listopadu 1964 a teprve poté došlo na další pokus v programu Ranger Block 3, který byl plánován na konec února 1965.

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

1965-01-04 se sešla přejímací komise dokončené sondy v Pasadeně. Členové komise shledali záznamy o zkouškách jako zcela průkazné a povolili převoz stanice na floridský kosmodrom na mysu, který byl v té době označován na počest zavražděného amerického prezidenta Cape Kennedy. Zde proběhla 1965-01-08 předepsaná série zkoušek sondy a nosné rakety Atlas Agena B. Nervozita a stres, které byly průvodním jevem předchozích misí, odezněly a testování zařízení se změnilo na rutinní operaci.

Koncem ledna proběhl výběr cíle letu sondy. Podle světelných podmínek v místě dopadu byly definovány pro každý den startovního okna cílové plochy, které se nacházely vesměs poblíž lunárního rovníku a každý den se posunovaly přibližně 12° směrem na západ. První terčová plocha se nacházela v Mare Tranquillitatis {=Moře klidu}, poslední v Oceanus Procellarum {=Oceán bouří}.

Zkoušky všech prvků sondy a nosné rakety byly dokončeny 1965-02-02 a okamžitě byly zahájeny závěrečné přípravy tak, aby se start uskutečnil v prvním možném termínu. Jak se blížilo datum startu roztočilo se už důvěrně známé drama. Představitelé JPL na poslední chvíli kontrolovali poslední detaily v řídícím středisku SFOF [=Space Flight Operations Facility], novináři se shromáždili v auditoriu JPL v Pasadeně a v centrále NASA ve Washingtonu.

Odpoledne místního času (17:05 UT) dne 1965-02-17, právě několik minut po zahájení startovního okna, se motory Atlasu (výrobní číslo 196D) probudily k životu. Nosná raketa před kamerami národní televizní sítě se zatím spícím druhým stupněm Agena B (výrobní číslo 6006) a s drahocenným nákladem na špici sestavy majestátně stoupala směrem k Měsíci. Cíl se nacházel v Moři klidu (Mare Tranquillitatis), v ploché krajině, která byla prioritním cílem programu Apollo a později se skutečně stala místem první pilotované expedice Apolla 11. Jízdní řád letu předpokládal, že Ranger dostihne povrchu Měsíce za přibližně 65 hodin.

Průběh letu se nelišil od dříve vyzkoušených operací a kromě zvláštního výpadku telemetrie během korekce dráhy 1965-02-18 mohli technici konstatovat, že je naprosto bezproblémový. Z tohoto důvodu rozhodlo vedení letu vyzkoušet kompletně všechny možné manévry kosmického plavidla včetně závěrečné optimální orientace sondy, zajišťující nasměrování televizních kamer přesně podél dráhy letu. Toto směrování snižuje rozmazání snímků vlivem pohybu sondy a u závěrečných obrázků se dosahuje lepšího rozlišení. Nicméně kvůli anomálii v telemetrii během korekce dráhy, byl závěrečný manévr nakonec pro jistotu opět odvolán.

Brzy ráno 1965-02-20 v 09:34 UT, aniž by se Ranger 8 pokusil upravit svoji orientaci v prostoru, byl vydán povel na zapojení žhavení televizních kamer. A stejně jako u předchozího letu, jakmile na sledovací stanici v Goldstone dorazily první pořízené snímky, řídící středisko propuklo v nadšení. A když se v 09:57 Ranger roztříštil o měsíční povrch všichni přímí účastníci události aplaudovali a jásali.

Vedení projektu (Pickering, Schurmeier, Cunningham a Cortright) ve 02:30 místního času zahájili tiskovou konferenci v auditoriu JPL. Na ní bylo vysloveno hodnocení, že se jednalo o "učebnicový let" a že JPL "pociťuje velké zadostiučinění nad hladkým průběhem projektu." Na tiskové konferenci byly samozřejmě předvedeny první ukázky snímků pořízených během letu.

Chronologie závěrečných minut letu byla následující. První snímek byl pořízen v 09:34:32 UT z výšky 2510 km. V následujících 23 min zbývajících do dopadu bylo získáno celkem 7137 fotografií výborné kvality. Poslední záběry ukazují podrobnosti o velikosti 1.5 m. Sonda dopadla 1965-02-20 v 09:57:36 UT po 64.9 hodinách letu v Mare Tranquilllitatis v bodě o souřadnicích 2.67° s.š. a 24.65° v.d. (v úvodní zprávě o letu Rangeru 8 bylo uváděno 2.72° s.š., 24.61° v.d.) pouhých 24 km od plánovaného místa. Dopadová rychlost byla nižší než 2.68 km/s.

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 1965-02-20 od 09:34 UT do 09:57 UT. Maximální rozlišení dosažené u posledních obrázků bylo až 1.5 m. Celkem bylo získáno 6597 snímků z částečně skanujících kamer a 540 z plně skanujících kamer.

Literatura

1. NSSDC Master Catalog: Spacecraft Ranger 8 - 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