El Ranger 5 fue una nave espacial del programa Ranger diseñada para transmitir imágenes de la superficie lunar a estaciones terrestres durante un período de 10 minutos de vuelo antes de impactar en la Luna , para realizar un aterrizaje forzoso de una cápsula sismométrica en la Luna, para recopilar datos de rayos gamma en vuelo, para estudiar la reflectividad del radar de la superficie lunar y para continuar las pruebas del programa Ranger para el desarrollo de naves espaciales lunares e interplanetarias. Debido a un mal funcionamiento desconocido, la nave espacial se quedó sin energía y dejó de funcionar. Pasó a 725 km de la Luna. [1]
El Ranger 5 era una nave espacial Ranger del Bloque II similar al Ranger 3 y al Ranger 4. El vehículo básico tenía 3,1 m de altura y consistía en una cápsula lunar cubierta con un limitador de impacto de madera de balsa, de 65 cm de diámetro, un motor monopropulsado de medio recorrido, un retrocohete con un empuje de 5.080 lbf (22,6 kN) y una base hexagonal cromada y dorada de 1,5 m de diámetro. Una gran antena parabólica de alta ganancia estaba unida a la base. Dos paneles solares en forma de ala (de 5,2 m de ancho) estaban unidos a la base y se desplegaron al principio del vuelo. La energía era generada por 8680 células solares contenidas en los paneles solares que cargaban una batería de lanzamiento y respaldo de AgZn de 11,5 kg y 1 kWh de capacidad. El control de la nave espacial era proporcionado por una computadora digital de estado sólido y un secuenciador y un sistema de comando controlado por la Tierra. El control de actitud era proporcionado por seis sensores solares y uno terrestre, giroscopios y chorros de gas nitrógeno frío de cabeceo y balanceo . El sistema de telemetría a bordo de la nave espacial constaba de dos transmisores de 960 MHz, uno con una potencia de salida de 3 W y el otro con una potencia de salida de 50 mW, la antena de alta ganancia y una antena omnidireccional. El control térmico se realizaba mediante pintura blanca, revestimiento dorado y cromado y una lámina de plástico plateada que envolvía el retrocohete. [1]
El aparato experimental incluía: (1) una cámara de televisión vidicón, que empleaba un mecanismo de escaneo que producía un cuadro completo en 10 s; (2) un espectrómetro de rayos gamma en una esfera de 300 mm montada en un brazo de 1,8 m; (3) un altímetro de radar; y (4) un sismómetro que se aterrizaría bruscamente en la superficie lunar. El sismómetro estaba encerrado en la cápsula lunar junto con un amplificador, un transmisor de 50 mW, control de voltaje, una antena de torniquete y seis baterías de plata-cadmio capaces de operar el transmisor de la cápsula lunar durante 30 días, todo diseñado para aterrizar en la Luna a 130 a 160 km/h (81 a 99 mph). El paquete de instrumentos flotaba en una capa de freón dentro de la esfera de madera de balsa. El altímetro de radar se usaría para estudios de reflectividad, pero también estaba diseñado para iniciar la separación de la cápsula y encender el retrocohete. [1]
El lanzamiento del Ranger 5 estaba previsto para junio de 1962, pero la NASA decidió en su lugar volar primero las sondas Mariner Venus (derivadas del Ranger Block I), lo que dio más tiempo para resolver los problemas con la nave espacial. Después de que el Mariner 1 terminara su misión en el océano Atlántico en lugar de en el espacio interplanetario, la agencia comenzó a ser objeto de un mayor escrutinio por parte del Congreso debido a su aparente incapacidad para tener algún tipo de éxito con las sondas planetarias. El congresista republicano James Fulton se enfrentó al director de la Oficina de Programas de la NASA, JJ Wyatt, señalando que el Mariner 1 había costado a los contribuyentes estadounidenses 14 millones de dólares y que a esta altura no había excusa para los fracasos en cada lanzamiento. Al finalizar julio de 1962, se habían realizado 12 intentos de sondas planetarias desde 1958 y solo dos ( Pioneer 4 y Pioneer 5 ) lograron todos los objetivos de su misión. Quizás haya sido un pequeño consuelo que los esfuerzos soviéticos por lanzar sondas planetarias durante esa época no fueran mucho más exitosos, pero todos sus fracasos se mantuvieron en secreto, por lo que los soviéticos no tuvieron que responder ante su público por el desperdicio de dinero de los impuestos en misiones espaciales fallidas.
El exitoso lanzamiento del Mariner 2 el 27 de agosto atenuó momentáneamente las críticas a la NASA y al Laboratorio de Propulsión a Chorro y también pareció verificar la solidez del diseño del Ranger . Mientras tanto, los ingenieros del JPL todavía estaban tratando de averiguar qué había causado la falla de la computadora del Ranger 4 , que se había producido durante un período en el que la sonda estaba fuera del alcance del seguimiento terrestre. El mal funcionamiento fue especialmente desconcertante porque la sonda había sido sometida a pruebas terrestres muy exhaustivas sin que se produjera ninguna anomalía. El examen de los registros de telemetría parecía sugerir que la falla se había producido durante la separación del Ranger 4 del Agena, en el punto en el que la interfaz eléctrica entre los dos se desconectó y el Ranger 4 habría cambiado a energía interna. El comportamiento de la sonda indicó un mal funcionamiento del transformador o inversor, probablemente un cortocircuito causado por recubrimientos metálicos sueltos que entraron en contacto con las clavijas del umbilical de energía que une la sonda al Agena. Las modificaciones al Ranger 5 incluyeron un temporizador de respaldo para garantizar el funcionamiento continuo del sistema de telemetría si fallaba la computadora principal, una botella de nitrógeno adicional para el sistema de control de actitud para reducir la presión del gas y un encendedor pirotécnico adicional para el motor de corrección de rumbo. Lo más importante es que se agregaron diodos y fusibles adicionales a las líneas eléctricas para evitar que se produjera otro cortocircuito.
El Ranger 5 fue esterilizado por calor, al igual que los Rangers 3 y 4, para evitar la contaminación accidental de la Luna con microbios terrestres. Rolf Halstrup, que estaba a cargo del programa de esterilización, se había opuesto enérgicamente a este procedimiento, ya que estaba convencido de que someter las sondas a una dosis de calor estaba dañando los componentes electrónicos sensibles que contenían. Convenció a la dirección del JPL en Pasadena de que la esterilización del Ranger 4 había dañado "muy probablemente" el secuenciador y el temporizador del ordenador principal y que era necesario detener el procedimiento para garantizar la fiabilidad de la nave espacial. La dirección aceptó dejar de esterilizar las sondas Ranger, pero sólo en el Ranger 8 y superiores, ya que los Rangers 6 y 7 ya habían sido esterilizados.
El 20 de agosto, el Ranger 5 inició el largo viaje a través del país desde el estado de California hasta Florida y llegó allí el día del lanzamiento del Mariner 2. El Atlas 215D y el Agena 6005 llegaron más tarde esa semana y se iniciaron las comprobaciones previas al lanzamiento. Los preparativos iniciales se centraron en el propio vehículo de lanzamiento, que estaba causando casi tantos problemas como las propias sondas Ranger. La combinación Atlas-Agena falló cuatro de las seis veces que la NASA la había lanzado y cada cohete que se entregó a Cabo Cañaveral requirió modificaciones o trabajos de reparación antes de poder volar. Además, en el año transcurrido entre el Ranger 1 y el Mariner 2 , no hubo ninguna mejora en el control de calidad de los cohetes Atlas-Agena. Dado que los lanzamientos del Ranger se habían retrasado anteriormente por problemas con los cohetes, los técnicos se apresuraron a asegurarse de que nada de eso retrasara la misión del Ranger 5.
El seguimiento del Mariner 2 fue una tarea continua durante este tiempo y como las redes de seguimiento del espacio profundo de la NASA no podían manejar ambas sondas a la vez, se decidió centrar la atención en el Ranger 5 para su corta misión.
Después de que se abortaran dos intentos de lanzamiento, uno debido a un cortocircuito eléctrico en la sonda y el otro debido a problemas meteorológicos, se dio el visto bueno para el vuelo el 18 de octubre. El despegue se produjo a las 12:59 PM EST y el Atlas pronto desapareció en un cielo gris nublado. Un mal funcionamiento de la baliza de velocidad del sistema de guía a T+93 segundos dio lugar a datos de velocidad de seguimiento ruidosos, pero, a diferencia del Ranger 3, el sistema de guía recibió y emitió comandos discretos correctamente. El Agena alcanzó la órbita con éxito y comenzó el encendido para colocar al Ranger 5 en una trayectoria translunar.
Sin embargo, pronto se detectaron altas temperaturas en el sistema informático y, poco después, cesó la generación de energía de los paneles solares. Se encendió el detector de rayos gamma, pero la computadora no emitió la orden de alinear la nave espacial con la Tierra. Entonces, los receptores de telemetría de las estaciones de seguimiento de Australia y Sudáfrica dejaron de funcionar y devolvieron datos ilegibles. Era obvio que un cortocircuito eléctrico había desactivado los paneles solares , lo que significaba que el Ranger 5 ahora solo tenía unas pocas horas antes de que se quedara sin energía de la batería. Los técnicos del JPL pensaron que aún podían salvar parcialmente la misión encendiendo el motor de corrección de mitad de curso para asegurar el impacto con la Luna, pero tenían que hacerlo rápidamente antes de que se agotara la energía. Los controladores de tierra enviaron órdenes para desplegar la antena de alta ganancia y alinear la sonda para el encendido de mitad de curso, pero durante este tiempo aparentemente se produjeron más cortocircuitos eléctricos porque hubo una caída momentánea del transmisor de telemetría. Se encendió el motor de mitad de curso, pero el Ranger 5 agotó sus baterías a mitad del encendido. Las señales del transpondedor de radio y de telemetría cesaron, y la sonda comenzó a dar volteretas sin control. El Ranger 5 pasó a 450 millas de la superficie lunar en camino a una órbita permanente alrededor del Sol . Se siguieron recibiendo señales de la pequeña cápsula del sismómetro hasta que se desvanecieron a medida que la distancia de la sonda a la Tierra se hizo demasiado grande. Los controladores de la misión la rastrearon hasta una distancia de 1,3 millones de kilómetros (810.000 millas). [1]
Este fue el tercer intento de impactar la superficie lunar con una nave espacial Ranger Block II. En esta misión, solo 15 minutos después de la operación normal, un mal funcionamiento provocó la transferencia de energía de la energía solar a la energía de la batería . La operación normal nunca se reanudó; la energía de la batería se agotó después de 8 horas y todos los sistemas de la nave espacial dejaron de funcionar. La primera corrección a mitad de camino nunca se implementó, y el Ranger 5 pasó la Luna a una distancia de 724 kilómetros el 21 de octubre y entró en órbita heliocéntrica . Fue rastreado a una distancia de 1.271.381 kilómetros. Antes de la pérdida de señal, la nave espacial envió alrededor de 4 horas de datos del experimento de rayos gamma. [1]
