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 en la Luna , para aterrizar bruscamente 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.
Un fallo en el ordenador de a bordo provocó el fallo del despliegue de los paneles solares y de los sistemas de navegación; como resultado, la nave se estrelló en la cara oculta de la Luna sin devolver ningún dato científico. Fue la primera nave espacial de los Estados Unidos en llegar a otro cuerpo celeste [2] [3] [4] y la primera de cualquier nación en llegar a la superficie de la cara oculta de la Luna.
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El Ranger 4 era una nave espacial Ranger del Bloque II prácticamente idéntica al Ranger 3. El vehículo básico pesaba 331 kg (730 lb), tenía 3,1 m (10 ft) de altura y consistía en una cápsula lunar cubierta con un limitador de impacto de madera de balsa, de 0,65 m (26 in) de diámetro, un motor monopropulsado de medio recorrido, un retrocohete de empuje de 22,6 kN (5080 lb f ) y una base hexagonal cromada y dorada de 1,5 m (4 ft 11 in) de diámetro. Una gran antena parabólica de alta ganancia estaba unida a la base. Dos paneles solares en forma de ala (5,2 m (17 ft) de ancho) estaban unidos a la base y se desplegaron al principio del vuelo.
La energía se generaba mediante 8.680 células solares contenidas en los paneles solares que cargaban una batería de lanzamiento y respaldo de AgZn de 11,5 kg (25 lb) de capacidad y 1 kWh . El control de la nave espacial lo proporcionaba una computadora de estado sólido y un secuenciador y un sistema de comando controlado por la Tierra. El control de actitud lo proporcionaban sensores solares y terrestres , giroscopios y chorros de cabeceo y balanceo. El sistema de telemetría a bordo de la nave espacial, que 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. La pintura blanca, el baño de oro y cromo y una lámina de plástico plateada que envolvía el retrocohete proporcionaban el control térmico. [2]
Como 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 vidicón, 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 se aterrizaría 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 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 (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. [2]
El Atlas 133D y el Agena 6004 llegaron a Cabo Cañaveral en marzo y comenzaron las comprobaciones previas al vuelo. A diferencia de los 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 se colocó encima del cohete 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 en el Atlas ni en el Agena, que realizó su segundo encendido para enviar al Ranger 4 en una trayectoria translunar .
Después de separarse del Agena, se hizo evidente que algo iba muy mal cuando las estaciones de seguimiento captaron el transmisor de radio del Ranger 4, pero no se recibieron datos de telemetría ni se recibió respuesta alguna 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 tumbos 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 un encendido de corrección de rumbo a mitad de camino para impactar la Luna. Sin embargo, todo esto era inútil si la nave espacial no estaba operativa. Los controladores de tierra enviaron órdenes 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 respondía. El equipo de análisis de datos de la nave espacial en el JPL concluyó que el temporizador principal en la computadora del Ranger 4 se había detenido, lo que desactivó el sistema de telemetría, eventos preprogramados como el despliegue de paneles solares y también hizo que la sonda no respondiera en absoluto a los comandos manuales. Aunque el impacto lunar se produciría según lo planeado, la misión fue a todos los efectos un fracaso. Lo que lo hizo más amargo de tragar fue el rendimiento casi impecable del vehículo de lanzamiento. Los problemas del propulsor que afectaron a los Rangers 1 a 3 se habían resuelto, solo para que la sonda en sí fallara por completo, ya que a diferencia de las misiones anteriores, el Ranger 4 no devolvió ningún dato útil. Encontrar la causa del mal funcionamiento del temporizador también podría ser difícil, ya que se produjo 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 diminuto transmisor en la cápsula del sismómetro continuó enviando una señal de 50 milivatios. Según la NASA, el Ranger 4 impactó el lado oculto 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 el 26 de abril de 1962, después de 64 horas de vuelo. [2] [3] [4] Sin embargo, las coordenadas fueron "aproximadas" y el cráter del impacto no pudo ser identificado por imágenes de alta resolución del Lunar Reconnaissance Orbiter . [7]
Los funcionarios de la NASA intentaron dar un giro positivo a la misión, [4] señalando que era la primera vez que una nave espacial estadounidense llegaba a la superficie de la Luna y que la sonda era "mucho más sofisticada" que la sonda espacial soviética Luna 2 de 1959, que había sido poco más que una esfera presurizada diseñada para depositar banderines en la superficie en el momento del impacto. El excelente rendimiento del cohete Atlas-Agena también había levantado la moral.
Esta nave espacial, de diseño similar al 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]
