La Ranger 7 fue la primera sonda espacial de los Estados Unidos en transmitir con éxito imágenes cercanas de la superficie lunar a la Tierra. También fue el primer vuelo completamente exitoso del programa Ranger . Lanzado el 28 de julio de 1964, el Ranger 7 fue diseñado para lograr una trayectoria de impacto lunar y transmitir fotografías de alta resolución de la superficie lunar durante los últimos minutos de vuelo hasta el impacto.
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 o canales separados, cada uno de ellos autónomo con fuentes de alimentación, temporizadores y transmisores separados para brindar la mayor confiabilidad y probabilidad de obtener imágenes de video de alta calidad. El Ranger 7 transmitió más de 4.300 fotografías durante los últimos 17 minutos de su vuelo. Después de 68,6 horas de vuelo, la nave espacial aterrizó entre Mare Nubium y Oceanus Procellarum . Este lugar de aterrizaje recibió más tarde el nombre de Mare Cognitum . La velocidad en el momento del impacto fue de 1,62 millas por segundo y el rendimiento de la nave espacial superó las esperanzas. [3] No se llevaron a cabo otros experimentos en la nave espacial. [4]
Aunque la NASA había intentado darle un giro positivo al Ranger 6 basándose en que todo, excepto el sistema de cámaras, había funcionado bien, William Coughlin, editor de la publicación Missiles and Rockets , lo calificó como un "cien por ciento de fracaso" y el récord del JPL hasta el momento. fue "una vergüenza". La misión no había sido un completo fracaso, pero Coughlin no era el único que opinaba que el Jet Propulsion Laboratory de Pasadena , un laboratorio sin fines de lucro y extensión del Instituto Tecnológico de California (Caltech), era un ambiente académico "blando" sin el impulso o Se necesita ambición para que las misiones tengan éxito. Consideraba a Ranger un "perdedor" y durante un tiempo, cualquiera en la NASA involucrado en el programa Ranger intentó ocultarlo. También se decía que enviar sondas con el único propósito de devolver imágenes era inútil y no lograba nada que Apolo no pudiera lograr también. [5]
Poco después de que concluyera la misión del Ranger 6 , se convocó una junta de revisión para resolver la causa del fallo de la cámara de televisión. Esto se determinó rápidamente; La activación involuntaria del sistema de telemetría de la cámara durante el ascenso fue causada por un cortocircuito eléctrico que paralizó el suministro de energía de las cámaras. Pero todavía es un misterio por qué había sucedido esto, especialmente porque los datos de telemetría enviados desde la sonda sólo podían proporcionar una cantidad limitada de información. El 14 de febrero de 1964, el JPL publicó un informe en el que se señalaba que un interruptor de comando interno podría haberse activado prematuramente o que se había producido un arco en el conector umbilical del carenado de la carga útil. Sin embargo, no hubo evidencia de que esto último sucediera ni de ninguna forma obvia en que pudiera ocurrir y se propusieron varias modificaciones al sistema de cámara y/o al carenado de carga útil.
La junta de revisión de la NASA descubrió que los sistemas del Ranger 6 no eran tan redundantes como había afirmado el JPL , que las pruebas previas al lanzamiento eran inadecuadas y que hubo casos en que las cámaras se encendieron solas en la planta de RCA en Nueva Jersey . Si las cámaras tuvieran que rediseñarse completamente desde cero, la próxima misión Ranger podría retrasarse casi un año completo.
El informe completo presentado al Congreso fue criticado por varias personas de la NASA , señalando que, aunque las cámaras carecían de redundancia, cualquiera de las docenas de modos de falla en el propulsor o la nave espacial también podría resultar en la imposibilidad de devolver imágenes de televisión. En lo que respecta a la falta de pruebas previas al lanzamiento adecuadas, mencionaron el incidente de 1961 cuando el Ranger 1 desplegó sus paneles solares durante una prueba en tierra y que las pruebas en tierra con una potencia total de 60 W se habían interrumpido en las sondas del Bloque II por temor a que se produjeran accidentalmente. encendiendo el motor de corrección a mitad de camino en la plataforma y destruyendo todo el vehículo de lanzamiento en el proceso.
RCA también prometió investigar los estándares de mano de obra en su planta principal en Hightstown, Nueva Jersey , cuando al examinar un módulo Ranger sellado se descubrió una bolsa de plástico con tornillos y arandelas en su interior. Aunque se sospechaba que esto lo había hecho un empleado descontento, era mucho más probable que alguien lo hubiera hecho por accidente.
Dado que no se pudo encontrar ninguna razón obvia para el mal funcionamiento en las propias cámaras, la investigación se centró a continuación en el umbilical eléctrico del carenado de carga útil. Este conector umbilical normalmente se fijaría en el suelo para permitir la prueba de los subsistemas del Ranger y sólo una delgada puerta con bisagras lo cubría durante el lanzamiento. Uno de los pines del conector estaba "caliente" y podía puentearse fácilmente, transfiriendo voltaje a los pines adyacentes y activando el sistema de cámara de televisión durante el lanzamiento. En cuanto a la causa, una posibilidad fue una descarga electrostática , la otra fue una onda de choque de algún tipo.
Alexander Bratenahl, físico de la División de Ciencias Espaciales del JPL, sugirió que el cortocircuito eléctrico fue causado por la ventilación del propulsor durante el descarte de la sección de refuerzo del Atlas. No hubo imágenes de la cámara de seguimiento de este evento en el lanzamiento del Ranger 6, que ocurrió en un día nublado, pero las películas de otros lanzamientos de Atlas mostraron que una gran columna blanca envolvió el vehículo de lanzamiento después de la puesta en escena. Los técnicos de Convair confirmaron que se expulsaron 112 libras (51 kg) de LOX del Atlas después de la puesta en escena, pero aunque la teoría de la onda de choque parecía tentadora, James Kendall, otro físico del JPL , la descartó de plano. La idea de una descarga electrostática también era improbable dada la escasez de aire y la gran altitud del Atlas cuando se llevó a cabo la puesta en escena.
Bratenahl persistió y estudió más películas de los lanzamientos del Atlas con los fotogramas ampliados, lo que reveló destellos de luz en la columna de humo posterior a la puesta en escena. Otra llamada telefónica a Convair reveló que también se arrojaron 67 libras (30 kg) de RP-1 durante la puesta en escena y que el escape del motor sustentador del Atlas encendió la nube de propulsor , produciendo estos destellos. Dado que la puerta umbilical en la cubierta de carga útil solo se mantenía en su lugar con un delgado mecanismo de cierre, los gases calientes provenientes del encendido del propulsor podrían haber entrado en contacto con el conector eléctrico y haber causado un cortocircuito. La activación inadvertida del sistema de telemetría durante el lanzamiento se produjo casi simultáneamente con el lanzamiento del propulsor en T+140 segundos. Con eso, el libro podría cerrarse sobre la causa del fallo del Ranger 6.
Entre los cambios realizados para el Ranger 7 se incluyen nuevos procedimientos para aplicar pruebas de potencia total a la nave espacial fuera de la plataforma de lanzamiento, donde no había riesgo de que el motor de corrección a mitad de camino se activara encima de un Atlas-Agena completamente cargado .
El Jet Propulsion Laboratory originalmente quería que el Ranger 7 impactara en la misma área general que el Ranger 6 para poder obtener imágenes del cráter de impacto, pero las condiciones de iluminación durante julio no serían favorables, por lo que decidieron optar por un área poco conocida de 11 grados. al sur del ecuador de la Luna cerca del Mar de las Tormentas . La sonda fue enviada a Cabo Cañaveral a mediados de junio junto con Atlas 250D y Agena 6009.
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Los Rangers 6 , 7, 8 y 9 se denominaron versiones del Bloque 3 de la nave espacial Ranger. La nave espacial constaba de una base de marco de aluminio hexagonal de 1,5 metros (4 pies 11 pulgadas) de ancho sobre la que estaban montadas 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 milímetros (29,1 pulgadas) de ancho por 1.537 milímetros (60,5 pulgadas) de largo, se extendían desde los bordes opuestos de la base con una envergadura total de 4,6 metros (15 pies), y se colocaba una antena parabólica apuntable de alta ganancia. Bisagra montada en una de las esquinas de la base alejada de los paneles solares. Encima de la torre cónica se colocó una antena cilíndrica casi omnidireccional. La altura total de la nave espacial era de 3,6 metros (12 pies). [4]
La propulsión para la corrección de la trayectoria a mitad de camino fue proporcionada por un motor monopropulsor de hidracina de empuje de 224 N con control vectorial de cuatro paletas de chorro. El control de orientación y actitud en torno a tres ejes fue posible mediante 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, dando un área total de 2,3 metros cuadrados (25 pies cuadrados) y produciendo 200 W. Dos baterías AgZnO de 1200 vatios-hora nominales de 26,5 V con capacidad para 9 horas de operación proporcionaron energía a cada una de las cadenas separadas de cámaras de comunicación/TV. Dos baterías AgZnO de 1000 vatios-hora almacenaron energía para las operaciones de la nave espacial. [4]
Las comunicaciones se realizaban a través de la antena cuasiomnidireccional de baja ganancia y la antena parabólica de alta ganancia . Los transmisores a bordo de la nave espacial incluían un canal de televisión F de 60 W a 959,52 MHz , un canal de televisión P de 60 W a 960,05 MHz y un canal 8 de transpondedor de 3 W a 960,58 MHz. El equipo de telecomunicaciones convirtió la señal de vídeo compuesto de los transmisores de las cámaras en una señal de RF para su posterior transmisión a través de la antena de alta ganancia de la nave espacial. Se proporcionó suficiente ancho de banda de vídeo para permitir secuencias de encuadre rápido de imágenes de televisión tanto de ángulo estrecho como de gran angular. [4]
El 6 de julio, el Ranger 7 completó sus pruebas en tierra y fue apilado encima del propulsor. El 9 de julio, un comité de la NASA se reunió y consideró que el propulsor y la nave espacial estaban completamente listos para su lanzamiento, previsto para el día 27. [4]
La primera cuenta atrás, el 27 de julio, falló debido a una batería defectuosa en el Atlas y un problema con el equipo de guía terrestre. Al día siguiente, todo salió bien y el Ranger 7 despegó de LC-12 a las 12:50 p.m. EST. El clima estaba despejado y sin nubes en este lanzamiento y las cámaras de seguimiento observaron la puesta en escena del Atlas. La esperada nube de propulsor envolvió el propulsor, pero esta vez no se produjo ningún evento anómalo. Treinta minutos después del despegue, el Agena se reinició para impulsar al Ranger 7 en su trayectoria hacia la Luna.
La trayectoria de vuelo del Ranger 7 era bastante precisa, pero aún sería necesaria una breve corrección a mitad de camino para garantizar el impacto en el Mar de las Tormentas en lugar de en la cara oculta de la Luna, que se llevó a cabo temprano en la mañana del 29 de julio. El período para las cámaras de televisión se realizaría antes y sería más corto que en el Ranger 6 . Por miedo a poner en peligro la misión, los controladores terrestres decidieron que la orientación de la sonda era suficientemente aceptable y no se arriesgarían a maniobrar con los propulsores de control de actitud para conseguir un mejor ángulo. A las 6:09 a.m. PDT, las primeras imágenes de video llegaron a la Tierra.
Mientras el Ranger 7 aceleraba hacia la superficie de la Luna , el rendimiento de las cámaras de televisión seguía siendo normal. Las imágenes de la superficie lunar llena de cráteres continuaron filtrándose hasta la sede del JPL en Pasadena, California y finalmente, a las 6:25, se produjo el impacto y cesaron todas las señales de la sonda. En la sala de control del JPL hubo una "gran celebración". El Ranger 7 había proporcionado las primeras imágenes de cerca de la superficie lunar y "más que nada, incluso las misiones tripuladas a Mercurio habían deshecho por fin el dolor que los estadounidenses sintieron durante el lanzamiento del Sputnik 1 ".
Las fotografías devueltas por la sonda encontraron que lo más probable es que la Luna fuera "muy escarpada y rocosa, con escombros por todas partes". Después de hablar con los medios, los funcionarios de la NASA se enfrentaron a la pregunta obvia: ¿tenía la Luna una superficie lo suficientemente sólida como para que los humanos pudieran aterrizar en ella con seguridad? El geólogo Gerard Kuiper respondió que, a juzgar por las imágenes, parecía probable que al menos una parte de la Luna fuera lo suficientemente lisa como para permitir el aterrizaje de una nave espacial. Sin embargo, la dureza real de la superficie no se pudo determinar con certeza hasta que se realizó un aterrizaje suave. No obstante, las imágenes del Ranger 7 parecían sugerir que era lo suficientemente sólido.
El Ranger 7 llegó a la Luna el 31 de julio. El canal F comenzó su calentamiento de un minuto 18 minutos antes del impacto. La primera imagen fue tomada a las 13:08:45 UT a una altitud de 2110 km. Durante los últimos 17 minutos de vuelo se transmitieron 4.308 fotografías de excelente calidad. La imagen final tomada antes del impacto tiene una resolución de 0,5 metros. La nave espacial encontró la superficie lunar en movimiento directo a lo largo de una trayectoria hiperbólica, con una dirección asintótica entrante en un ángulo de -5,57 grados desde el ecuador lunar. El plano de la órbita estaba inclinado 26,84 grados con respecto al ecuador lunar. Después de 68,6 horas de vuelo, el Ranger 7 impactó en un área entre Mare Nubium y Oceanus Procellarum (posteriormente llamado Mare Cognitum ) a 10°38′02″S 20°40′38″W / 10.6340°S 20.6771°W / -10,6340; -20.6771 . [2] (El lugar del impacto figura como 10,63 S, 20,66 W en el informe inicial "Ranger 7 Fotografías de la Luna".) El impacto ocurrió a las 13:25:48.82 UT a una velocidad de 2,62 km/s. El rendimiento de la nave espacial fue excelente y el éxito de la misión finalmente trajo un cambio en la suerte de la NASA después de la interminable serie de fallas de las sondas lunares desde 1958. [4]
Al Ranger 7 se le atribuye el mérito de iniciar la tradición del "maní" en las estaciones de mando de la NASA . Tras el éxito del Ranger 7, se vio a alguien en la sala de control comiendo maní. Desde 1964, las salas de control abren ceremonialmente un contenedor de maní para traer suerte y tradición. [6]
