Ranger 6 fue una sonda lunar del programa Ranger de la NASA , una serie de naves espaciales robóticas de principios y mediados de la década de 1960 para obtener imágenes de cerca de la superficie de la Luna. Fue lanzada el 30 de enero de 1964 y fue diseñada para transmitir fotografías de alta resolución del terreno lunar durante los minutos finales de vuelo hasta impactar la superficie. La nave espacial llevaba seis cámaras de televisión vidicón : dos de gran angular (canal F, cámaras A y B) y cuatro de ángulo estrecho (canal P) para lograr estos objetivos. Las cámaras estaban dispuestas en dos cadenas separadas, o canales, cada una de ellas autónoma con fuentes de alimentación, temporizadores y transmisores separados para ofrecer la mayor fiabilidad y probabilidad de obtener imágenes de televisión de alta calidad . No se llevaron a cabo otros experimentos en la nave espacial. Debido a una falla del sistema de cámara, no se enviaron imágenes. [2]
Los Rangers 6, 7 , 8 y 9 fueron denominados versiones del Bloque 3 de la nave espacial Ranger. La nave espacial consistía en una base de aluminio hexagonal de 1,5 m de ancho sobre la que se montaban las unidades de propulsión y potencia, rematada por una torre cónica truncada que sostenía las cámaras de televisión. Dos alas de paneles solares , cada una de 739 mm de ancho por 1537 mm de largo, se extendían desde bordes opuestos de la base con una envergadura total de 4,6 m, y una antena parabólica de alta ganancia orientable estaba montada con bisagras en una de las esquinas de la base alejada de los paneles solares. Una antena cuasi omnidireccional cilíndrica estaba asentada en la parte superior de la torre cónica. La altura total de la nave espacial era de 3,6 m. [2]
La propulsión para la corrección de la trayectoria a mitad de curso fue proporcionada por un motor monopropulsante de hidracina de 224 N de empuje con control vectorial de cuatro paletas. El control de la orientación y la actitud sobre tres ejes fue posible gracias a doce chorros de gas nitrógeno acoplados a un sistema de tres giroscopios , cuatro sensores solares primarios, dos sensores solares secundarios y un sensor terrestre. La energía fue suministrada por 9.792 células solares de silicio contenidas en los dos paneles solares, lo que dio un área total de matriz de 2,3 metros cuadrados y produjo 200 W. Dos baterías de AgZnO de 1200 vatios-hora con una potencia nominal de 26,5 V y una capacidad de funcionamiento de 9 horas proporcionaron energía a cada una de las cadenas de cámaras de comunicación/TV independientes. Dos baterías de AgZnO de 1000 vatios-hora almacenaron energía para las operaciones de la nave espacial. [2]
Las comunicaciones se realizaban a través de una antena cuasi omnidireccional de baja ganancia y una antena parabólica de alta ganancia. Los transmisores a bordo de la nave espacial incluían un canal de TV F de 60 W a 959,52 MHz, un canal de TV P de 60 W a 960,05 MHz y un transpondedor de canal 8 de 3 W a 960,58 MHz. El equipo de telecomunicaciones convertía la señal de vídeo compuesto de los transmisores de la cámara en una señal de RF para su posterior transmisión a través de la antena de alta ganancia de la nave espacial. Se proporcionaba un ancho de banda de vídeo suficiente para permitir secuencias de encuadre rápido de imágenes de televisión tanto de ángulo estrecho como de ángulo amplio. [2]
La Crisis de los Misiles de Cuba había desviado momentáneamente la atención del fracaso del Ranger 5, pero esa misión obligó a una revisión general de todo el programa Ranger. Se plantearon numerosas teorías sobre la causa de los fracasos, entre ellas la mala gestión del JPL, diseños de naves espaciales demasiado ambiciosos que no eran viables ni fiables con la tecnología contemporánea y algunas razones menores, como la esterilización térmica de las sondas.
El 29 de octubre de 1962, la NASA creó una Junta de Investigación del Ranger, encabezada por Albert J. Kelley , con la misión de establecer antes del 30 de noviembre las razones de los continuos fracasos del programa. Las conclusiones de la junta incluyeron el veredicto de que el diseño del Ranger era "más complicado de lo necesario" para una misión lunar y también requería un alto grado de ingeniería y mano de obra, ninguno de los cuales se estaba cumpliendo. También concluyeron que la esterilización por calor dañaba los delicados sistemas de la nave espacial y debía abandonarse de inmediato. También descubrieron que la gestión del programa por parte del JPL era deficiente, la nave espacial carecía de sistemas redundantes en caso de mal funcionamiento, las tripulaciones de la red de seguimiento del espacio profundo de la NASA no estaban capacitadas adecuadamente y tenían deficiencias en su equipo y, finalmente, la confiabilidad del cohete Atlas-Agena era deficiente, habiendo fallado en ocho lanzamientos de la Fuerza Aérea y la NASA hasta finales de noviembre de 1962. Si también se contaba el Thor-Agena, había habido un total de nueve veces en que una etapa B del Agena había fallado en vuelo.
Entre las recomendaciones de la junta figuraban la mejora de la gestión de los proyectos, el abandono de la esterilización térmica y las pruebas de los componentes diseñados para futuras misiones planetarias a bordo del Ranger, la subcontratación del montaje de las sondas y la exclusión del JPL de la participación en la adquisición y el lanzamiento del Atlas-Agena. Además, sugirió que la NASA debía mejorar las pruebas previas al lanzamiento y la preparación de los vehículos de lanzamiento.
La nave espacial Block III se reduciría al mínimo de instrumentación, y se retirarían los ocho instrumentos científicos de los Rangers 3 a 5 para poder dedicar más espacio al hardware de sistemas redundantes. Esto provocó algunas protestas de la comunidad científica , que afirmaba que las mediciones de rayos gamma y otras eran mucho más valiosas que simplemente obtener fotografías de la Luna. El Laboratorio de Propulsión a Chorro comenzó a realizar pruebas más exhaustivas de los componentes del Ranger y se puso a trabajar a la segunda junta de revisión para evaluar la fiabilidad del Atlas-Agena .
Los problemas con el cohete propulsor resultaron particularmente difíciles de resolver porque la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , no la NASA , estaba a cargo del Atlas-Agena. Aunque la NASA esperaba lanzar sondas planetarias en Centaur , que estaba completamente bajo su control, ese programa se retrasó por serios problemas técnicos y no estaría listo para volar durante mucho tiempo. Tener que compartir el cohete propulsor con la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y sus misiones del Departamento de Defensa en la Costa Oeste creó repetidas confusiones, demoras y problemas técnicos. Por lo tanto, se recomendó que la NASA tuviera la supervisión completa en la adquisición y el lanzamiento del Atlas-Agena sin la participación de la Fuerza Aérea.
Una de las partes importantes del programa Ranger era supervisar todos los lanzamientos de Atlas y Thor-Agena para comprobar si había fallos que pudieran afectarlo directamente. Esta tarea había sido asignada al Centro Marshall de Vuelos Espaciales en Huntsville, Alabama , pero en su lugar se trasladó al Centro de Investigación Lewis ( LRC ) en Cleveland, Ohio . El LRC envió personal adicional a la planta de montaje de Convair en San Diego para supervisar la construcción de los vehículos Atlas.
El comité de revisión se centró en los fallos que afectaban al Atlas-Agena, en particular, el sistema de guía de General Electric, tanto la variante Mod III-G utilizada en los Atlas Agena de la Costa Este como el Mod II-A utilizado en los vehículos de la Costa Oeste, que habían funcionado mal en repetidas ocasiones. Recomendaron presentar requisitos más detallados y estrictos para probar los vehículos Atlas y asegurarse de que el paquete de guía pudiera soportar los niveles de vibración en vuelo junto con una mejor fabricación de los arneses de cableado. Además, se recomendó que Convair estableciera una configuración de propulsor estandarizada para todos los lanzamientos de la Fuerza Aérea de los EE. UU. y la NASA en lugar de modificaciones personalizadas para cada misión, reemplazando el hardware con fallas de diseño conocidas por mejores sustitutos y mejorando las pruebas de todo. Dado que la Fuerza Aérea estaba a cargo del Atlas-Agena, se dedujo que todos estos cambios requerían su aprobación.
Por fin, por primera vez la NASA tendría la supervisión completa de todos sus lanzamientos espaciales. La participación de la Fuerza Aérea en la adquisición, preparación y vuelo de los vehículos de lanzamiento, así como en la redacción de los informes posteriores al vuelo de las misiones de la NASA, iba a terminar, un paso que agilizaría y mejoraría enormemente la eficiencia del programa.
Los problemas continuaron, esta vez con el problema de poner en funcionamiento las cámaras de televisión del Ranger 6. Los tubos de las cámaras, suministrados por Radio Corporation of America , eran de calidad variable y llevó algún tiempo encontrar uno que cumpliera con los estándares del JPL.
Durante las pruebas de los sistemas de guía Atlas en General Electric , se descubrió que el revestimiento de oro de los diodos se estaba descascarando y causando cortocircuitos eléctricos. Peor aún, el Ranger 6 tenía cientos de diodos idénticos. Este problema había eludido fácilmente las pruebas; además, las pruebas en tierra no podían simular un entorno de " gravedad cero " en el espacio donde los copos de oro flotarían y formarían un cortocircuito entre las patas del diodo . Al final, no hubo otra opción que reemplazar cada uno de los varios cientos de diodos dentro del circuito del Ranger 6.
En abril de 1963, el Congreso de los Estados Unidos decidió también recortar la financiación del programa Ranger en casi un 50%, con el argumento de que "no se había conseguido ningún éxito con ninguna de las misiones hasta la fecha". Esto significó que los planes para las sondas Ranger hasta 13 se cancelaron. Sólo volarían las Rangers 6 a 9 y llevarían poco más que una cámara de televisión.
Uno de los objetivos del programa Ranger era buscar posibles lugares de aterrizaje para misiones lunares tripuladas. En ese momento, no estaba claro exactamente cómo era la superficie de la Luna y existían temores generalizados de que hubiera arenas movedizas sin fondo que se tragaran las naves espaciales y los astronautas. Dado que el diseño básico del módulo lunar Apolo ya se había finalizado en 1963, el aterrizaje en la Luna solo "confirmaría o negaría ese diseño". El JPL decidió optar por un punto de impacto cerca del ecuador lunar, en el Mar de la Tranquilidad, en parte porque se consideraba un lugar privilegiado para el aterrizaje de Apolo, y también porque el objetivo tenía que coincidir con las condiciones de iluminación durante el momento del lanzamiento en enero-febrero.
El Ranger 6 y su vehículo de lanzamiento (Atlas 199D y Agena 6008) llegaron a Cabo Cañaveral a mediados de diciembre y, mientras la nación todavía estaba de luto por el asesinato del presidente Kennedy el mes anterior, comenzaron las pruebas previas al vuelo.
El despegue se produjo a las 10:49 AM EST del 30 de enero de 1964. El Atlas se elevó suavemente en un cielo nublado y desapareció de la vista. Todo salió bien durante la fase de propulsión y el rendimiento del vehículo de lanzamiento fue excelente, lo que indica el esfuerzo realizado para mejorar la fiabilidad del cohete.
Poco después de la puesta en escena y el Atlas BECO, se produjo un acontecimiento siniestro cuando la telemetría indicó que la telemetría de la cámara de televisión del Ranger 6 se había activado y se había vuelto a desactivar 67 segundos después. Los datos de telemetría mostraron que todo lo demás parecía funcionar con normalidad y las tensiones en el JPL se aliviaron. El Agena colocó la sonda en una órbita de estacionamiento y luego se encendió para la inyección translunar 25 minutos después del lanzamiento. Después de la separación del Ranger 6, se extendieron los paneles solares y la antena de alta ganancia y todo parecía normal. El vehículo de lanzamiento había colocado la sonda en una trayectoria de vuelo lo suficientemente precisa como para que solo fuera necesario un breve encendido de corrección a mitad de curso. Sin embargo, la activación de la telemetría de la cámara de televisión durante el lanzamiento siguió siendo motivo de preocupación. Los técnicos del JPL querían encender la cámara para verificar su funcionamiento, sin embargo, corrían el riesgo de no poder apagarla de nuevo si efectivamente se había producido un cortocircuito eléctrico en algún lugar. Dado que la cámara tenía sus propias baterías y no utilizaba el bus de alimentación principal de la sonda, se agotarían antes de que pudiera llegar a la Luna y eliminarían cualquier posibilidad de devolver imágenes. Decidieron que no valía la pena comprometer la misión y que la cámara no sería tocada hasta que comenzara el descenso a la Luna.
Temprano en la mañana del 31 de enero, se envió la orden de encender el motor de corrección de mitad de curso, que funcionó sin problemas y puso a la sonda en un curso de impacto con el Mar de la Tranquilidad . El 2 de febrero, los técnicos del JPL se prepararon para la fase final de la misión. El Ranger 6 comenzó su descenso y los cálculos de trayectoria determinaron que el impacto se produciría cerca del área prevista. Con el ángulo de la sonda adecuado para tomar imágenes, se dio la orden de encender la cámara con 13 minutos y 10 segundos hasta el impacto. Después de una fase inicial de calentamiento, se envió la orden de encenderlas. Sin embargo, no aparecieron imágenes ni ninguna señal de funcionamiento de la cámara. Se enviaron dos comandos más para encender la cámara, pero aún así, nada sucedió a pesar de que todos los demás sistemas continuaron operando normalmente. A las 01:24 AM, se produjo el impacto con la Luna y la transmisión de telemetría del Ranger 6 cesó. La misión había terminado y por duodécima vez consecutiva, un intento estadounidense de enviar una sonda a la Luna había fallado. Peor aún, esto había ocurrido una semana antes de que los funcionarios de la NASA planearan anunciar al Congreso su presupuesto proyectado de 5.300 millones de dólares para el año fiscal 1965, buena parte de los cuales estaban relacionados con misiones lunares tripuladas y no tripuladas. La NASA intentó darle un giro positivo a la misión señalando que, aparte de las cámaras, el Ranger 6 y su cohete Atlas-Agena habían funcionado "extremadamente bien".
El Ranger 6 fue lanzado a una órbita terrestre de estacionamiento y se inyectó en una trayectoria lunar mediante un segundo encendido de Agena. La corrección de la trayectoria a mitad de camino se logró al principio del vuelo por el control de tierra. El 2 de febrero de 1964, 65,5 horas después del lanzamiento, el Ranger 6 impactó la Luna en el borde oriental del Mare Tranquillitatis ( Mar de la Tranquilidad en inglés ). La orientación de la nave espacial con respecto a la superficie durante el descenso fue correcta, pero no se recibió ninguna señal de video ni se obtuvieron datos de la cámara. Una junta de revisión determinó que la causa más probable de la falla se debió a un arco voltaico en el sistema de energía de TV cuando se encendió inadvertidamente durante 67 segundos aproximadamente 2 minutos después del lanzamiento durante el período de separación del motor de refuerzo. [2]
Este cuarto intento estadounidense de impacto lunar fue el que estuvo más cerca de lograrlo. La nave espacial, el primer vehículo tipo Block III con un conjunto de seis cámaras de televisión, fue esterilizada para evitar contaminar la superficie lunar. La serie también serviría como banco de pruebas para futuras naves espaciales interplanetarias mediante el despliegue de sistemas (como paneles solares) que podrían usarse para misiones más ambiciosas. La nave espacial Block III llevaba una unidad de televisión de 173 kilogramos (que reemplazaba la cápsula de impacto que llevaba la nave espacial Ranger Block II ). Las seis cámaras incluían dos cámaras de escaneo completo y cuatro de escaneo parcial. La Ranger 6 voló a la Luna con éxito e impactó exactamente a la hora prevista a las 09:24:32 GMT del 2 de febrero. Desafortunadamente, la fuente de alimentación para el paquete de cámaras de televisión se había cortocircuitado tres días antes durante la separación del cohete Atlas y dejó el sistema inoperativo. Las cámaras debían haber transmitido fotos de alta resolución de la aproximación lunar desde una distancia de 1448 kilómetros a 6,4 kilómetros en apoyo del Proyecto Apolo . Las coordenadas del impacto fueron 9°24' de latitud norte y 21°30' de longitud este. [2]
