Ranger 4 fue una nave espacial del programa Ranger , lanzada en 1962. Fue diseñada para transmitir imágenes de la superficie lunar a estaciones terrestres durante un período de 10 minutos de vuelo antes de estrellarse contra la Luna , para realizar un aterrizaje brusco de una cápsula sismómetro en la Luna, recopilar datos de rayos gamma 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.
Una falla en la computadora de a bordo provocó fallas en el despliegue de los paneles solares y los sistemas de navegación; Como resultado, la nave espacial se estrelló en la cara oculta de la Luna sin proporcionar ningún dato científico. Fue la primera nave espacial de Estados Unidos en alcanzar otro cuerpo celeste [2] [3] [4] y la primera de cualquier nación en alcanzar la superficie de la cara oculta de la Luna.
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La Ranger 4 era una nave espacial Ranger del Bloque II prácticamente idéntica a la Ranger 3 . El vehículo básico pesaba 331 kg (730 lb), 3,1 m (10 pies) de alto y constaba de una cápsula lunar cubierta con un limitador de impacto de madera de balsa, de 0,65 m (26 pulgadas) de diámetro, un motor monopropulsor de mitad de recorrido, un retrocohete de empuje de 22,6 kN (5080 lb f ) y una base hexagonal chapada en oro y cromo de 1,5 m (4 pies 11 pulgadas) 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 (17 pies) de ancho) y se desplegaron al principio del vuelo.
La energía fue generada por 8.680 células solares contenidas en los paneles solares que cargaron una batería de respaldo y lanzamiento de AgZn de 11,5 kg (25 lb) y 1 kWh de capacidad. El control de la nave espacial estuvo a cargo de una computadora de estado sólido y un secuenciador y un sistema de comando controlado por la Tierra. El control de la actitud fue proporcionado por sensores solares y terrestres , giroscopios y jets de cabeceo y balanceo. El sistema de telemetría a bordo de la nave espacial, que consta 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. [2]
Debido a que se sospechaba que la esterilización por calor había causado el mal funcionamiento de la computadora del Ranger 3 , este procedimiento se abandonó en el Ranger 4. La cápsula del sismómetro también fue pintada con un patrón de dientes de sierra para una mejor protección térmica. [2]
El aparato experimental incluía: (1) una cámara de televisión vidicon, que empleaba un mecanismo de escaneo que producía un cuadro completo en diez segundos; 2) un espectrómetro de rayos gamma montado en un brazo de 1,8 m (5 pies 11 pulgadas); (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 milivatios, control de voltaje, una antena 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. de 130 a 160 km/h (80 a 100 mph). El altímetro del radar se utilizaría para estudios de reflectividad, pero también fue diseñado para iniciar la separación de la cápsula y encender el retrocohete. [2]
Atlas 133D y Agena 6004 llegaron a Cabo Cañaveral en marzo y comenzaron las comprobaciones previas al vuelo. A diferencia de lanzamientos anteriores del Ranger, no se encontraron dificultades graves a la hora de preparar el vehículo de lanzamiento para el vuelo y la sonda también pasó todas las pruebas de sistemas con facilidad. El 20 de abril, el Ranger 4 fue colocado encima del propulsor y el despegue tuvo lugar a las 3:50 pm EST del 23 de abril. [5] [6] El lanzamiento se desarrolló perfectamente esta vez y no hubo anomalías ni con el Atlas ni con el Agena, que realizó su segunda combustión para enviar al Ranger 4 en una trayectoria translunar .
Después de la separación del Agena, era evidente que algo andaba muy mal cuando las estaciones de seguimiento captaron el transmisor de radio del Ranger 4, pero no se devolvieron datos de telemetría ni hubo respuesta cuando se enviaron comandos a la computadora. Sin telemetría , no se pudo confirmar que los paneles solares de la sonda se habían desplegado, pero el transpondedor de radio fluctuante indicó que el Ranger 4 estaba dando vueltas y que los paneles solares y la antena de alta ganancia tampoco estaban desplegados.
Tanto el Atlas como el Agena habían funcionado perfectamente, de hecho, tan bien que el Ranger 4 ni siquiera necesitaría una corrección a mitad de camino para impactar la Luna. Sin embargo, todo esto fue inútil si la nave espacial estaba inoperativa. Los controladores terrestres enviaron comandos a la sonda para desplegar los paneles solares y la antena de alta ganancia y usar manualmente el sistema de control de actitud para detener el movimiento de balanceo en el que se encontraba, pero la sonda no respondió. El equipo de análisis de datos de la nave espacial en el JPL concluyó que el temporizador principal de la computadora del Ranger 4 se había detenido, lo que deshabilitó el sistema de telemetría, eventos preprogramados como el despliegue de paneles solares y también hizo que la sonda no respondiera por completo a los comandos manuales. Aunque el impacto lunar se produciría según lo previsto, la misión fue a todos los efectos un fracaso. Lo que hizo que fuera un trago más amargo fue el rendimiento casi perfecto del vehículo de lanzamiento. Los problemas de refuerzo que afectaban a los Rangers 1-3 se resolvieron, solo para que la propia sonda fallara por completo, ya que a diferencia de las misiones anteriores, el Ranger 4 no arrojó ningún dato útil. Encontrar la causa del mal funcionamiento del temporizador también podría ser difícil, ya que ocurrió durante la fase de navegación antes de la inyección translunar cuando el Ranger 4 pasaba entre estaciones de seguimiento en el Caribe y Sudáfrica .
Sin energía solar, las baterías del Ranger 4 se agotaron en la mañana del 26 de abril y el transpondedor de radio dejó de funcionar. El pequeño transmisor en la cápsula del sismómetro continuó enviando una señal de 50 milivatios. Según la NASA, el Ranger 4 impactó la cara oculta de la Luna (229,3 grados E, 15,5 grados S) a 9.600 km/h (5.970 mph) a las 12:49:53 UT del 26 de abril de 1962, después de 64 horas de vuelo. . [2] [3] [4] Sin embargo, las coordenadas fueron "estimadas" y el cráter del impacto no pudo identificarse mediante imágenes de alta resolución del Lunar Reconnaissance Orbiter . [7]
Los funcionarios de la NASA intentaron darle un giro positivo a la misión, [4] señalando que era la primera vez que una nave espacial estadounidense alcanzaba la superficie de la Luna y que la sonda era "mucho más sofisticada" que la sonda espacial soviética Luna 2 en 1959, que había sido poco más que una esfera presurizada diseñada para depositar banderines en la superficie en el momento del impacto. El excelente funcionamiento del propulsor Atlas-Agena también había elevado la moral.
Esta nave espacial, similar en diseño a la Ranger 3 , fue la primera nave espacial estadounidense en alcanzar otro cuerpo celeste. También fue la primera nave espacial en impactar la cara oculta de la Luna. Aunque la nave espacial no logró su objetivo principal, la combinación Atlas-Agena-Ranger funcionó sin fallas por primera vez. [8]
