Ranger 3 fue una misión de exploración espacial llevada a cabo por la NASA para estudiar la Luna . La nave espacial robótica Ranger 3 fue lanzada el 26 de enero de 1962 como parte del programa Ranger . Debido a una serie de fallas, la nave espacial se desvió de la Luna por 22.000 millas (35.000 km) y entró en una órbita heliocéntrica . [4] [5]
La sonda espacial Ranger 3 fue diseñada para transmitir imágenes de la superficie lunar 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 recolectar 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.
El Ranger 3 fue el primero de los diseños del Ranger del Bloque II. 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 635 mm de diámetro (25 pulgadas), un motor monopropulsado de medio recorrido, un retrocohete con un empuje de 5080 libras de fuerza (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 kW·h de capacidad. El control de la nave espacial era proporcionado por una computadora de estado sólido y un secuenciador y un sistema de comando controlado desde la Tierra. El control de la actitud era proporcionado por sensores solares y terrestres, giroscopios y chorros 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 plateado que envolvía el retrocohete. [4]
Durante los preparativos previos al lanzamiento del Ranger 1 , el temporizador de la nave espacial se puso en marcha accidentalmente, lo que provocó el despliegue de los paneles solares dentro de la cubierta de carga útil. Se decidió que no se realizarían pruebas en tierra de los instrumentos de a bordo en la nave espacial Block II porque tenían un motor de corrección de curso medio funcional y si ocurría un incidente similar con ellos, los detonadores y la pirotecnia utilizados para desplegar los paneles solares podrían encender inadvertidamente los propulsores en el motor de a bordo, lo que podría provocar la explosión de la nave espacial en la plataforma y posiblemente arrastrar consigo todo el vehículo de lanzamiento. Los funcionarios del JPL anunciaron que las pruebas de fábrica de los sistemas del Ranger fueron suficientes para erradicar cualquier problema y que cualquier hardware que no pasara las pruebas no estaba apto para volar.
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 montado en un brazo de 1,8 m; (3) un altímetro de radar ; y (4) un sismómetro que se haría aterrizar en la superficie lunar. El sismómetro (cuyo nombre en código era "Tonto") 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 hacer funcionar el transmisor de la cápsula lunar durante 30 días, todo ello diseñado para aterrizar en la Luna a 130 a 160 km/h (80 a 100 mph). El altímetro de radar se utilizaría para estudios de reflectividad, pero también estaba diseñado para iniciar la separación de la cápsula y encender el retrocohete. [4]
Este fue el primer intento estadounidense de impactar en la superficie lunar. La nave espacial Ranger Block II llevaba una cámara de televisión que utilizaba un telescopio óptico que permitiría obtener imágenes hasta unos 24 kilómetros por encima de la superficie lunar durante el descenso. El autobús principal también llevaba una cápsula de instrumentos de 42,6 kilogramos que se separaría del autobús a 21,4 kilómetros de altitud y luego impactaría de forma independiente en la Luna. Protegida por una carcasa exterior de madera de balsa, la cápsula estaba diseñada para rebotar varias veces en la superficie lunar antes de detenerse. El instrumento principal a bordo era un sismómetro.
La misión fue diseñada para impulsarse hacia la Luna mediante un cohete Atlas/Agena, realizar una corrección a mitad de su trayectoria e impactar contra la superficie lunar. A la altitud adecuada, la cápsula debía separarse y los retrocohetes se encenderían para amortiguar el aterrizaje. Un mal funcionamiento en el sistema de guía del cohete resultó en una velocidad excesiva de la nave espacial. [6]
Las señales de mando invertidas hicieron que la nave espacial se inclinara en la dirección equivocada y que la antena TM perdiera la capacidad de captar la Tierra, por lo que no fue posible corregir el rumbo a mitad de camino. Por último, una señal falsa durante la maniobra terminal impidió la transmisión de imágenes útiles. El Ranger 3 se alejó de la Luna por aproximadamente 36.800 km el 28 de enero y ahora se encontraba en una órbita heliocéntrica . Se obtuvieron algunos datos de ingeniería útiles del vuelo. [4]
La preparación para el Ranger 3 se complicó por problemas de desarrollo con la etapa Agena B, que no había funcionado correctamente en los Rangers 1 y 2. Agena era principalmente el dominio de la Fuerza Aérea de los EE. UU. , que tenía la intención de utilizarlo para cargas útiles militares, y la NASA había asumido originalmente que comenzaría a volar a fines de 1960 o principios de 1961, momento en el que se podrían eliminar los problemas de desarrollo con la etapa. Sin embargo, Agena B terminó tardando más de lo previsto en ponerse en servicio y su rendimiento también resultó ser algo menor de lo esperado, lo que obligó a cancelar algunos de los experimentos planificados en los Rangers Block II .
Mientras que el Thor-Agena B había comenzado a volar en octubre de 1960, el Atlas-Agena B no realizó su viaje inaugural hasta julio de 1961, lo que significa que el Ranger 1 fue solo la segunda vez que voló esta combinación de vehículos de lanzamiento. Este retraso se explicó por el hecho de que los programas de la Fuerza Aérea como MIDAS estaban tardando mucho más en desarrollarse que el Ranger. Además, al final de 1961, los Agena B habían tenido fallas no menos de siete veces (los dos lanzamientos del Ranger y los cinco lanzamientos del Thor-Agena).
El mayor general Osmond J. Ritland , comandante de la División de Sistemas Espaciales de la Fuerza Aérea en Inglewood, California , prometió a la NASA que todos los problemas con el Agena se corregirían y, dado que también afectaban a los programas del Departamento de Defensa , el asunto se estaba tomando "muy en serio". Entre otros cambios que se realizarían, se realizaría una revisión exhaustiva de todos los equipos y procedimientos operativos de campo de Lockheed. Además, se haría un esfuerzo para garantizar que los procedimientos de verificación de los Agena de la Fuerza Aérea de los EE. UU. y de la NASA fueran idénticos y se eliminaran todas las diferencias entre ellos.
A mediados de diciembre de 1961, el Atlas 121D y el Agena 6003 llegaron a Cabo Cañaveral y fueron erigidos en el LC-12 . El 18 de enero de 1962, el Ranger 3 fue apilado sobre el propulsor, pero al día siguiente el intento de repostar el Atlas salió mal cuando se encontró un desgarro en el mamparo intermedio que separa los tanques LOX y RP-1. Esto significaría que el vehículo de lanzamiento tendría que ser bajado de la plataforma para reparaciones, retrasando el lanzamiento un mes entero. Sin embargo, los funcionarios de la Fuerza Aérea y Convair sugirieron en cambio la novedosa solución de hacer las reparaciones allí mismo en el LC-12. El motor sustentador del Atlas fue retirado y bajado al foso deflector de llamas y se instaló un andamio de madera para que los técnicos pudieran subir al tanque RP-1, quitar el mamparo intermedio dañado y reemplazarlo. El 26 de enero, se completaron las reparaciones.
El despegue tuvo lugar a las 3:30 p.m. EST del 26 de enero, una hora y 15 minutos antes de que se cerrara la ventana de lanzamiento, después de lo cual el Ranger 3 no podría haber sido lanzado hasta dentro de un mes.
A los 49 segundos del lanzamiento, la baliza de pulsos del sistema de guía del Atlas dejó de funcionar, lo que impidió la transmisión de cualquier dirección o dirección de corte durante el resto del lanzamiento. Se utilizaron comandos de respaldo del programador de misiles para realizar el desembarco de los propulsores y la separación del Agena, pero sin el programa de guía, fue imposible realizar las maniobras de ajuste necesarias para poner al Atlas en la trayectoria de vuelo correcta. El segundo apagado del motor se produjo debido a que se agotó el combustible, en lugar de un comando de apagado programado, lo que provocó que el Agena y la sonda aceleraran más y más rápido de lo planeado.
Peor aún, el equipo de una estación de seguimiento de Florida falló y detectó los parámetros orbitales del Ranger 3 con cinco minutos de retraso. Mientras tanto, el Agena se reinició y envió la sonda fuera de la órbita terrestre, pero otro error en su programa de guía resultó en otro error de trayectoria. Como consecuencia, la nave espacial llegó a la Luna con 14 horas de antelación y el 28 de enero se perdió el impacto con la Luna por 36.793 kilómetros (22.862 millas).
Los errores de trayectoria hicieron imposible el impacto con la Luna, pero la Ranger 3 podría haber sido utilizada para estudios del espacio profundo. Por ello, los controladores de vuelo dieron órdenes de desplegar el brazo de la cámara y el 28 de enero se cargó un programa informático modificado. Sin embargo, a mitad de la carga, la intensidad de la señal de la sonda comenzó a debilitarse y el sistema informático de a bordo falló por completo. Sin un ordenador en funcionamiento, la nave espacial no pudo mantener su antena de alta ganancia dirigida a la Tierra, lo que impidió la comunicación con los controladores en tierra.
La cámara de televisión transmitió imágenes, pero como la antena estaba ahora apuntando en dirección opuesta a la Tierra, las imágenes recibidas eran extremadamente débiles y ruidosas. Era posible ver las cruces de referencia en la lente de la cámara, iluminadas por la luz solar reflejada desde el chasis de la sonda, pero la Luna no era visible.
Con la computadora muerta, el Ranger 3 dejó de responder a cualquier orden desde tierra y los sensores de Tierra y Sol quedaron inutilizados. Los giroscopios continuaron maniobrando la sonda y los controladores de tierra recuperaron momentáneamente el control de la antena, pero sin un control de actitud estable, no pudieron mantenerla firme. Como no estaban al tanto de la falla de la computadora, continuaron enviando órdenes al Ranger 3 en vano. El seguimiento esporádico de la sonda continuó hasta el 31 de enero, cuando los propulsores de control de actitud agotaron su suministro de combustible, momento en el que la misión se dio por terminada oficialmente. [4]
