«Рейнджер-7»

Сиддики:

Первое изображение Луны, полученное миссией Рейнджеров (Рейнджер VII в 1964 году).
Научные инструменты:
1. система визуализации (шесть телекамер)
Результаты: Рейнджер VII, второй Рейнджер из серии Block III, после 13 неудач подряд стал первым безоговорочным успехом в усилиях США по исследованию Луны. В некотором смысле, это стало важной вехой в американском исследовании глубокого космоса, поскольку после этого момента соотношение в пользу успехов резко возросло. После номинальной коррекции в середине пути 29 июля «Рейнджер VII» приблизился к Луне точно в цель двумя днями позже. Всего за пятнадцать минут до удара телекамеры начали отправлять на антенну Голдстоуна Лаборатории реактивного движения в Калифорнии захватывающие фотографии приближающейся поверхности. Последнее из 4316 изображений было передано всего за 2,3 секунды до падения в 13:25:49 31 июля 1964 года. Точка падения находилась на 10° 38' ю.ш. / 20° 36' з.д. на северном краю моря Облаков. Ученые на местах были более чем довольны результатами; разрешение изображений во многих случаях было в тысячу раз лучше, чем у фотографий, сделанных с Земли. Ученые пришли к выводу, что посадка «Аполлона» с экипажем возможна в большем числе районов лунной поверхности, учитывая их относительную гладкость.

Назначение аппарата такое же, как и аппарата Ranger VI. Запуск аппарата произведен 28 июля 1964 г. в 16 час. 50 мин. 08 сек. (здесь и далее время по Гринвичу) со стартового комплекса № 13 м. Кеннеди ракетой-носителем Atlas-Agenа В (расчетное время-16 час. 50 мин.). Полет ракеты-носителя и аппарата проходил по траектории, близкой к расчетной. После выхода на траекторию полета к Луне аппарат Ranger В получил название Ranger VII, а по международной системе обозначение 1964-41А. 29 июля в период с 8 час. 54 мин. по 8 час. 58 мин. со станции слежения в Голдстоуне в программное устройство аппарата была введена команда на выполнение маневра коррекции траектории; без коррекции аппарат бы упал на невидимую сторону Луны. Выбранное место падения аппарата по наблюдениям с Земли было наиболее ровным и пригодным для посадки лунной кабины корабля Apollo. Район падения аппарата представлял эллипс 480 Х 80 км (в дальнейшем, при сближении с Луной, его размеры были уточнены и составили 80 Х 8 км). В 9 час. 40 мин. началась подготовка к проведению маневра. Передатчик аппарата был переключен с направленной антенны на всенаправленную, а направленная антенна убрана, чтобы избежать ее повреждения при работе двигательной установки.

В период проведения коррекции аппарат находился на расстоянии 160 000 км от Земли. Перед включением двигательной установки аппарат совершил поворот по крену на 5,6° и по тангажу на 86,8°. Установка проработала 50 сек, сообщив приращение скорости 30 м/сек. 31 июля в 13 час. 08 мин. 39 сек. были включены камеры типа F, а в 13 час, 12 мин. 08 сек.-камеры типа Р. В этот момент аппарат находился на расстоянии 1800 км от Луны. В 13 час. 25 мин 49 сек. аппарат упал на Луну в районе Моря Облаков в точке с селенографическими координатами 10°38' ю. ш. и 20°36' з. д., в 13 км от расчетной точки падения (11° ю. ш. и 21° з. д.). Падение аппарата предполагалось сфотографировать телескопом: на базе ВВС Патрик (шт. Флорида), но из-за его неисправности этого сделать не удалось (41,53). Впоследствии аппаратом Lunar Orbiter II был сфотографирован участок падения аппарата Ranger VII. Американские ученые считают, что на одном из полученных снимков им удалось обнаружить кратер, образовавшийся при падении аппарата (20). Обработка данных внешнетраекторных измерений при полете аппаратов Ranger VI и Ranger VII позволила на порядок повысить точность определения массы Луны и рассчитать с точностью до ±20 м разницу по долготе между станциями системы DSIF (40). Температура внутри аппарата поддерживалась в диапазоне (27-32)° С с точностью до нескольких градусов.

Конструкция и состав бортового оборудования аппарата такие же, как у аппарата Ranger VI. Часть аппаратуры подверглась модификации (25): сокращено с 5 мин. до 1 мин. 20 сек. время, потребное для прогрева камер, что позволило увеличить длительность их работы и получить на 25% больше изображений поверхности Луны, чем планировалось при запуске аппарата Ranger VI; дополнительно установлены датчики, измеряющие силу тока, вырабатываемого батареями; для предотвращения случайного включения телевизионного оборудования на атмосферном участке полета установлены фильтры, исключающие самопроизвольное срабатывание командной системы камер под воздействием заряда статического электричества; установлено блокирующее устройство, предотвращающее включение временного механизма (механизм предназначен для автоматического включения камер в том случае, если их не удастся включить по команде с Земли) до отделения аппарата от ракеты-носителя. Временной механизм подсоединяется к командной системе через 32 часа после его включения; введены изменения в телеметрическую систему, в частности, увеличено с 15 до 90 число параметров телевизионной системы, измеряемых во время разогрева камер. В период подготовки к полету аппарат, доставленный на м. Кеннеди, был разобран и телевизионное оборудование было возвращено изготовителю для модернизации с учетом полета аппарата Ranger VI. Предполетные испытания аппарата проводились в более жестких условиях, чем аппарата Ranger VI: вибрационные, термические и вакуумные испытания велись одновременно, амплитуда колебаний при вибрационных испытаниях была увеличена вдвое. Суммарный вес аппарата - 365,6 кг (46)

Всего получено 4316 телевизионных изображений лунной поверхности (39). Первое изображение получено камерой типа F с расстояния 1800 км от Луны за 13 мин. до падения аппарата. В кадре находится участок поверхности размером 480х640 км. Последнее изображение получено камерой типа Р с расстояния 300 м за 0,12 сек. до падения аппарата. В кадре находится участок поверхности размером 30Х18 м (53). Съемка продолжалась около 17 мин, во время съемки вектор скорости аппарата составлял с местной вертикалью 12°, с оптической осью телевизионной системы-23,7°, высота Солнца над лунным горизонтом - 22,5° (41). На станции слежения в Голдстоуне полученные с аппарата сигналы поступали в телевизионный приемник, с экрана которого фотографировались на 35-миллиметровую пленку. Сигналы также записывались на магнитную ленту.

Стоимость изготовления и запуска аппарата, включая стоимость ракеты-носителя, - 28 млн. долл.

Новости космонавтики 1992 №17:
30 лет успешному полету КА "Рейнджер-7"

31 июля. С.Пиденко. 31 июля 1964 года специалисты Лаборатории реактивного движения в Пасадене в течение 19 минут принимали телевизионные изображения лунной поверхности с борта АМС "Рейнджер-7". На последнем из них различались кратеры до одного метра. Это был первый успех КА этой серии после шести неудач подряд.

Инициатором программы "Рейнджер" (Ranger - обходчик, патрульный) был тогдашний директор ЛРД Уильям Хейуорд Пикеринг (Pickering), предложивший идею создания крупного стандартизованного аппарата для полетов к Луне и планетам, способного оснащаться различной аппаратурой при одинаковой конструкции служебных систем или выполнять одинаковые задачи в разных районах поверхности исследуемой планеты. Первоначально программа предусматривала запуск двух экспериментальных КА весом в 306 кг, и трех эксплуатационных станций весом 330-340 кг, позволяющих доставить на Луну приборные контейнеры, рассчитанные на жесткую посадку. После удара о поверхность со скоростью до 200 км/ч самостоятельно включающиеся сейсмометры должны были в течение двух-трех месяцев передавать на землю данные о сейсмических характеристиках Луны и падениях метеоритов.

Но при стартах экспериментальных КА 23 августа и 18 ноября 1961 года ракете " Атлас-Аджена" не удалось достичь расчетной высокоэллиптической орбиты, поскольку не состоялось повторное включение двигателей верхних ступеней. К сожалению, и все три рабочих пуска (26 января, 23 апреля и 18 октября 1962) окончились неудачей: пролетом мимо Луны " Рейнджеров-3 и -5" и падением "Рейнджера-4" на обратную ее сторону.

Первоначально предусматривалось, что лунная направленность "Рейнджеров" этим и завершится. Однако выдвижение программы высадки человека на Луну в качестве национальной задачи привело к увеличению числа полетов аппаратов этой серии.

"Рейнджеры" третьего поколения создавались для получения ТВ-снимков лунной поверхности с высоким разрешением. Масса станций достигала 365-367 кг, высота 3.13 м (в развернутом положении), поперечный размер 4.57 м (с развернутыми СБ). КА "Рейнджер-6", как и его "младшие братья", был оборудован двумя комплектами ТВ камер общим весом 176 кг, размещаемыми в герметичном отсеке станции. Две камеры имели широкоугольную оптику (25°) с разверткой изображения на 1150 строк. Они передавали изображение поверхности Луны до момента касания. 4 камеры с малыми углами обзора (2,1°), попарно переключаясь каждые 0.2 с, передавали изображение небольших участков поверхности с разверткой на 300 строк.

Передача ТВ изображений остронаправленной антенной с отражателем диаметром 1.2 м осуществлялось с помощью двух передатчиков мощностью по 60 Вт, телеметрия - трехваттным передатчиком на частоте 960 МГц. Коррекция траектории велась с помощью ДУ тягой 230 Н, работающей на гидразине. Электропитание обеспечивалось СБ мощностью 0.2 кВт.

Запуск "Рейнджера-6" был осуществлен РН "Атлас-Аджена В" 30 января 1964 г. С промежуточной орбиты 160x180 км он отправился к Луне. Работа аппарата не вызывала особых замечаний вплоть до момента включения ТВ-камер. Аппаратура не сработала, поскольку, как выяснилось позднее, возникшая при запуске дуга высокого напряжения повредила ее. Станция врезалась в Луну, не отсняв ни кадра.

Доработка системы позволила достичь успеха в следующем полете. 28 июля 1964 г. стартовал КА "Рейнджер-7". 31 июля он со скоростью 2.7 км/с "ухнул" в Море Облаков (10°38' ю.ш., 20°36' з.д.), однако за 19 минут до этого начала работать его ТВ-аппаратура и передала 4316 кадров. Последнее изображение участка 30x50 м с разрешением 0.4 м.

Этот триумф создателей "Рейнджеров" был, однако, не единственным. 17 февраля и 21 марта 1965 г. к Луне отправились восьмой и девятый аппараты.

По пологой траектории с углом наклона 42° (для охвата при съемках большей площади) "Рейнджер-8" "вошел" в район Моря Спокойствия и за 23 минуты передал 7137 изображений. Вследствие значительной боковой составляющей скорости станции наилучшее разрешение составило почти 2 м.

В 130-километровом кратере Альфонс, отклонившись на 5 км от расчетной точки падения, закончил полет "Рейнджер-9". 5814 изображений с наилучшим разрешением в 0.25 м были последними, которые удалось получить специалистам Пасадены в рамках этой программы.

Анализ более 17000 изображений показал, что "морские" равнины не имеют других особенностей, кроме кратеров с ровными краями. Отсутствовали трещины и крупные валуны.

Таким образом, открывался путь к следующему этапу - мягкой посадке на Луну.

Новости космонавтики
Игорь Афанасьев, Дмитрий Воронцов
На устранение замечаний ушло пять месяцев. К лету 1964 года к запуску был готов Ranger 7. Его хотели нацелить на точку падения предыдущего аппарата, чтобы рассмотреть образованный кратер, но ограничения траектории стартового окна не позволили сделать это. Были рассмотрены несколько других целей на каждый стартовый день пускового окна.
28 июля Ranger 7 успешно стартовал, направляясь в точку 11° ю.ш. и 21° в.д. в северо-западной части Моря Облаков. Когда он был в 2277 км над поверхностью Луны и летел со скоростью 1,917 км/сек, цепь камеры F перешла в режим нагрева через 92 сек после разогрева цепи Р. Многие должностные лица JPL и NASA вздохнули облегчённо, когда за 17 мин 30 сек до удара начали потоком поступать картинки с камеры цепи F. К моменту, когда Ranger 7 врезался в лунную поверхность, на Землю было передано 4316 изображений. Последнее было сделано на высоте всего 300 м и имело разрешение около метра. Это был первый крупный успех американской лунной миссии после почти шести лет попыток!
Снимки, которые передал Ranger 7, подтвердили, что моря – довольно гладкие регионы и, скорее всего, не закрыты слоем пыли, которой опасались многие учёные. Существовала гипотеза, что за миллиарды лет из-за резких температурных перепадов значительная часть поверхностных лунных пород разрушилась и превратилась в пыль, толстым слоем покрывающую скальное основание. Отражением таких предположений служил роман Артура Кларка «Лунная пыль», изданный в 1961 году.