Ranger 5 era 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 aterrizar una cápsula de sismómetro en la Luna, para recolectar gamma- datos de rayos en vuelo, estudiar la reflectividad del radar de la superficie lunar y 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 operar. Pasó a 725 km de la Luna. [1]
La Ranger 5 era una nave espacial Ranger del Bloque II similar a la Ranger 3 y la Ranger 4 . El vehículo básico tenía 3,1 m de altura y constaba de una cápsula lunar cubierta con un limitador de impacto de madera de balsa, de 65 cm de diámetro, un motor monopropulsor de mitad de recorrido, un retrocohete con un empuje de 5080 lbf (23 kN) y un Base hexagonal chapada en oro y cromo de 1,5 m de diámetro. Se adjuntó a la base una gran antena parabólica de alta ganancia. Se fijaron a la base dos paneles solares en forma de alas (de 5,2 m de ancho) y se desplegaron al principio del vuelo. La energía fue generada por 8680 células solares contenidas en los paneles solares que cargaron una batería de respaldo y de lanzamiento de AgZn de 11,5 kg y 1 kWh de capacidad. El control de la nave espacial estuvo a cargo de una computadora digital de estado sólido y un secuenciador y un sistema de comando controlado por la Tierra. El control de la actitud fue 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. Pintura blanca, chapado en oro y cromo, y una lámina de plástico plateada que recubría el retrocohete proporcionaba control térmico. [1]
El aparato experimental incluía: (1) una cámara de televisión vidicon, 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 sobre un brazo de 1,8 m; (3) un altímetro de radar; y (4) un sismómetro que aterrizará 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, todos diseñados para aterrizar en la Luna a las 130 a 160 km/h (80 a 100 mph). El paquete de instrumentos flotaba en una capa de freón dentro de la esfera de madera de balsa. El altímetro de radar se utilizaría para estudios de reflectividad, pero también fue diseñado para iniciar la separación de la cápsula y encender el retrocohete. [1]
El lanzamiento de la Ranger 5 estaba programado para junio de 1962, pero la NASA decidió volar primero las sondas Mariner Venus (derivadas del Bloque I Ranger), lo que dio más tiempo para resolver los problemas con la nave espacial. Después de que Mariner 1 terminó su misión en el Océano Atlántico en lugar del 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 no había excusa en este momento para fallar en cada lanzamiento. Al finalizar julio de 1962, se habían realizado 12 intentos de sonda planetaria desde 1958 y sólo dos ( Pioneer 4 y Pioneer 5 ) lograron todos los objetivos de su misión. Podría haber sido un pequeño consuelo que los esfuerzos soviéticos de exploración planetaria durante esta época fueran un poco más exitosos, pero todos sus fracasos se mantuvieron en secreto, por lo que los soviéticos no tuvieron que responder ante su público sobre el desperdicio de dinero de los impuestos en misiones espaciales fallidas.
El exitoso lanzamiento del Mariner 2 el 27 de agosto mitigó momentáneamente las críticas a la NASA y al Jet Propulsion Laboratory y también pareció verificar la solidez del diseño del Ranger . Mientras tanto, los ingenieros del JPL todavía estaban tratando de descubrir qué había causado la falla de la computadora en el Ranger 4 , que ocurrió 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 en tierra muy exhaustivas sin que se produjera ninguna anomalía. El examen de los registros de telemetría parecía sugerir que la falla había ocurrido durante la separación del Ranger 4 del Agena, en el punto donde 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 hicieron contacto con las clavijas del umbilical de alimentación que conecta 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 a mitad de camino. 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 térmicamente como lo habían sido los Rangers 3-4, para evitar la contaminación involuntaria de la Luna con microbios terrestres. Rolf Halstrup, responsable del programa de esterilización, se opuso abiertamente a este procedimiento porque estaba convencido de que someter las sondas a una dosis de calor dañaba los sensibles componentes electrónicos de las mismas. Convenció al JPL en Pasadena de que la esterilización del Ranger 4 había dañado "muy probablemente" el secuenciador y el temporizador de la computadora principal y que era necesario detener el procedimiento para garantizar la confiabilidad de la nave espacial. La gerencia acordó dejar de esterilizar las sondas Ranger, pero solo en Ranger 8 en adelante, ya que los Ranger 6 - 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 . Atlas 215D y Agena 6005 llegaron esa misma semana y se iniciaron las pruebas 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 lanzó y cada propulsor entregado 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 mejora alguna en el control de calidad del Atlas-Agenas. Dado que los lanzamientos del Ranger se habían retrasado anteriormente por problemas con los propulsores, los técnicos se apresuraron a asegurarse de que nada de eso retrasara la misión del Ranger 5.
El seguimiento del Mariner 2 fue un trabajo continuo durante este tiempo y dado que 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 dos intentos de lanzamiento fueran abortados, uno debido a un cortocircuito eléctrico en la sonda y el otro debido a problemas climáticos, se dio el visto bueno para volar para el 18 de octubre. El despegue tuvo lugar a las 12:59 p.m. EST y el Atlas pronto desapareció en un cielo gris nublado. Un mal funcionamiento de la baliza de velocidad del sistema de guía en T+93 segundos resultó en 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 la combustión para colocar al Ranger 5 en una trayectoria translunar.
Sin embargo, pronto se detectaron altas temperaturas en el sistema informático y poco después se detuvo la generación de energía a partir de los paneles solares. El detector de rayos gamma se encendió, pero la computadora no emitió la orden de alinear la nave espacial con la Tierra. Luego, los receptores de telemetría en las estaciones de seguimiento en Australia y Sudáfrica fallaron y devolvieron datos confusos. Era obvio que un cortocircuito había desactivado los paneles solares , lo que significaba que el Ranger 5 ahora tenía sólo unas pocas horas antes de que se quedara sin batería. Los técnicos del JPL pensaron que aún podían salvar parcialmente la misión encendiendo el motor de corrección a mitad de camino para asegurar el impacto con la Luna, pero tenían que hacerlo rápidamente antes de que se agotara la energía. Los controladores de tierra enviaron comandos para desplegar la antena de alta ganancia y alinear la sonda para el encendido a mitad de camino, pero durante este tiempo aparentemente se produjeron más cortocircuitos eléctricos porque hubo una interrupción momentánea del transmisor de telemetría. El motor de mitad de recorrido se encendió, pero el Ranger 5 agotó sus baterías a mitad de camino. Las señales del transpondedor de radio y de telemetría cesaron, seguido de una caída incontrolada de la sonda. El Ranger 5 pasó a 450 millas de la superficie lunar en ruta hacia una órbita permanente alrededor del Sol . Todavía se recibían señales de la pequeña cápsula del sismómetro hasta que se desvanecieron cuando la distancia de la sonda a la Tierra se hizo demasiado grande. Los controladores de la misión lo rastrearon a una distancia de 1,3 millones de kilómetros (808.000 millas). [1]
Este fue el tercer intento de impactar la superficie lunar con una nave espacial Ranger del Bloque II. En esta misión, sólo 15 minutos después del funcionamiento normal, un mal funcionamiento provocó la transferencia de energía de la energía solar a la 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 se apagaron. 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 perder la señal, la nave espacial envió aproximadamente 4 horas de datos del experimento de rayos gamma. [1]
