El programa Lunar Orbiter fue una serie de cinco misiones orbitales lunares no tripuladas lanzadas por Estados Unidos en 1966 y 1967. Destinadas a ayudar a seleccionar los sitios de aterrizaje del Apolo mediante el mapeo de la superficie de la Luna, [1] proporcionaron las primeras fotografías desde la órbita lunar y fotografiaron tanto la Luna como la Tierra.
Las cinco misiones tuvieron éxito y el 99 por ciento de la superficie lunar fue cartografiada a partir de fotografías tomadas con una resolución de 60 metros (200 pies) o mejor. Las primeras tres misiones se dedicaron a fotografiar 20 posibles sitios de aterrizaje tripulados en la Luna, seleccionados en función de las observaciones realizadas desde la Tierra. Se volaron en órbitas de baja inclinación. La cuarta y la quinta misiones se dedicaron a objetivos científicos más amplios y se volaron en órbitas polares de gran altitud. La Lunar Orbiter 4 fotografió todo el lado cercano y el nueve por ciento del lado lejano, y la Lunar Orbiter 5 completó la cobertura del lado lejano y adquirió imágenes de resolución media (20 m o 66 pies) y alta (2 m o 6 pies 7 pulgadas) de 36 áreas preseleccionadas. Todas las naves espaciales Lunar Orbiter fueron lanzadas por vehículos de lanzamiento Atlas-Agena -D.
Los orbitadores lunares tenían un sistema de imágenes que consistía en una cámara de doble lente , una unidad de procesamiento de película, un escáner de lectura y un aparato de manipulación de película. Ambas lentes, una lente de alta resolución (HR) de ángulo estrecho de 610 mm (24 pulgadas) y una lente de resolución media (MR) de ángulo amplio de 80 mm (3,1 pulgadas), colocaron sus exposiciones de fotogramas en un solo rollo de película de 70 mm . Los ejes de las dos cámaras coincidían, por lo que el área fotografiada en los fotogramas HR estaba centrada dentro de las áreas de los fotogramas MR. La película se movía durante la exposición para compensar la velocidad de la nave espacial , que se estimaba mediante un sensor electroóptico. Luego, la película se procesaba, se escaneaba y las imágenes se transmitían de regreso a la Tierra.
Durante las misiones Lunar Orbiter, se tomaron las primeras fotografías de la Tierra en su conjunto, comenzando con el ascenso de la Tierra sobre la superficie lunar por el Lunar Orbiter 1 en agosto de 1966. La primera fotografía completa de toda la Tierra fue tomada por el Lunar Orbiter 5 el 8 de agosto de 1967. [2] Una segunda fotografía de toda la Tierra fue tomada por el Lunar Orbiter 5 el 10 de noviembre de 1967.
La propuesta de Boeing-Eastman Kodak fue anunciada por la NASA el 20 de diciembre de 1963. El bus principal del Lunar Orbiter tenía la forma general de un cono truncado, de 1,65 m (5 pies 5 pulgadas) de alto y 1,5 m (4 pies 11 pulgadas) de diámetro en la base. La nave espacial estaba compuesta por tres cubiertas sostenidas por cerchas y un arco. La cubierta de equipos en la base de la nave contenía la batería, el transpondedor , el programador de vuelo, la unidad de referencia inercial (IRU), el rastreador de estrellas Canopus , el decodificador de comandos, el codificador multiplex, el amplificador de tubo de ondas viajeras (TWTA) y el sistema fotográfico. Se montaron cuatro paneles solares que se extendían desde esta cubierta con una envergadura total de 3,72 m (12,2 pies). También sobresaliendo de la base de la nave espacial había una antena de alta ganancia en un brazo de 1,32 m (4 pies 4 pulgadas) y una antena de baja ganancia en un brazo de 2,08 m (6 pies 10 pulgadas). Por encima de la cubierta de equipos, la cubierta intermedia albergaba el motor de control de velocidad, el propulsor, el oxidante y los tanques de presurización, los sensores solares y los detectores de micrometeoroides. La tercera cubierta consistía en un escudo térmico para proteger a la nave espacial del encendido del motor de control de velocidad. La boquilla del motor sobresalía por el centro del escudo. Montados en el perímetro de la cubierta superior había cuatro propulsores de control de actitud .
La potencia de 375 W era proporcionada por los cuatro paneles solares que contenían 10.856 células solares n/p que harían funcionar directamente la nave espacial y también cargarían la batería de níquel-cadmio de 12 A·h . Las baterías se utilizaron durante los breves períodos de ocultación cuando no había energía solar disponible. La propulsión para las maniobras principales era proporcionada por el motor de control de velocidad con cardán, un motor de cohete hipergólico de 440 newtons (100 lbf) de empuje Marquardt Corp. La estabilización de tres ejes y el control de actitud eran proporcionados por cuatro chorros de gas nitrógeno de 4 newtons (1 lbf). El conocimiento de navegación era proporcionado por cinco sensores solares , el sensor estelar Canopus y el sistema de navegación inercial. Las comunicaciones se realizaban a través de un transmisor de 10 W y la antena direccional de alta ganancia de un metro de diámetro para la transmisión de fotografías, y un transmisor de 0,5 W y una antena omnidireccional de baja ganancia para otras comunicaciones. Ambos transmisores operaban en la banda S a unos 2295 MHz. El control térmico se mantuvo mediante una manta térmica multicapa de Mylar y Dacron aluminizado que cubría el bus principal, pintura especial, aislamiento y pequeños calentadores.
En un principio, la Fuerza Aérea había ofrecido a la NASA varias cámaras de repuesto del programa KH-7 GAMBIT , pero luego las autoridades comenzaron a preocuparse por la seguridad que rodeaba a las cámaras clasificadas, incluida la posibilidad de que las imágenes de la Luna revelaran su resolución. Se hicieron algunas propuestas para que la NASA no publicara los parámetros orbitales de las sondas Lunar Orbiter, de modo que la resolución de las imágenes no pudiera calcularse a través de su altitud. Al final, los sistemas de cámaras existentes de la NASA, aunque de menor resolución, demostraron ser adecuados para las necesidades de la misión.
Kodak creó y construyó ocho subsistemas fotográficos para el programa Lunar Orbiter, cinco de los cuales se utilizaron en misiones espaciales de 1966 y 1967. [3] La cámara usaba dos lentes para exponer simultáneamente una imagen de gran angular y una de alta resolución en la misma película. El modo de gran angular y resolución media usaba una lente Xenotar de 80 mm F 2.8 fabricada por Schneider Kreuznach de Alemania Occidental. El modo de alta resolución usaba una lente panorámica de 610 mm F 5.6 fabricada por Pacific Optical Company. [4] Las cámaras exponían negativos en película Kodak Bimat de 65 mm , que luego se revelaba a bordo mediante un proceso semiseco. [5] [3] El fotomultiplicador del subsistema luego escaneaba las imágenes mediante un para transmitirlas a la Tierra como video analógico . [3] [5] Las estaciones receptoras en la Tierra luego transferían las imágenes de video nuevamente a la película, que luego se enviaba a Kodak en Rochester para su procesamiento e impresión finales. [3] Este sistema fue adaptado con permiso de la NRO a partir de la cámara de reconocimiento SAMOS E-1, construida por Kodak para un proyecto de corta duración de imágenes satelitales casi en tiempo real de la USAF. [5]
Como respaldo del programa Lunar Orbiter, la NASA y la NRO cooperaron en el Sistema de Mapeo y Sondeo Lunar (LM&SS), basado en el satélite de reconocimiento KH-7 . En reemplazo del Módulo Lunar en el Saturno V , los astronautas del Apolo operarían el LM&SS de forma remota en la órbita lunar. La NASA canceló el proyecto en el verano de 1967 después del éxito total de los orbitadores lunares. [6]
El programa Lunar Orbiter consistió en cinco naves espaciales que enviaron fotografías del 99 por ciento de la superficie de la Luna ( lado cercano y lejano ) con una resolución de hasta 1 metro (3 pies 3 pulgadas). En total, los orbitadores enviaron 2180 imágenes de alta resolución y 882 de resolución media. Los experimentos con micrometeoroides registraron 22 impactos que mostraron que el flujo promedio de micrometeoroides cerca de la Luna era aproximadamente dos órdenes de magnitud mayor que en el espacio interplanetario, pero ligeramente menor que en el entorno cercano a la Tierra. Los experimentos de radiación confirmaron que el diseño del hardware de Apollo protegería a los astronautas de la exposición promedio y mayor que el promedio a corto plazo a eventos de partículas solares.
El uso de los orbitadores lunares para el seguimiento de las estaciones de seguimiento de la Red de Vuelos Espaciales Tripulados y el Programa de Determinación de la Órbita Apolo tuvo éxito, ya que se realizó un seguimiento simultáneo de tres de los orbitadores lunares (2, 3 y 5) desde agosto hasta octubre de 1967. Finalmente, se ordenó a todos los orbitadores lunares que se estrellaran en la Luna antes de que se agotara el combustible de control de actitud para que no presentaran peligros para la navegación o las comunicaciones en los vuelos Apolo posteriores. El programa de orbitadores lunares fue administrado por el Centro de Investigación Langley de la NASA con un costo total de aproximadamente 200 millones de dólares.
El seguimiento Doppler de los cinco orbitadores permitió mapear el campo gravitacional de la Luna y descubrir concentraciones de masa (mascons), o máximos gravitacionales, que se ubicaron en los centros de algunos (pero no todos) de los mares lunares. [7]
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A continuación se muestra la información del registro de vuelo de las cinco misiones fotográficas del Lunar Orbiter: [8]
Las fotografías orbitales del Lunar Orbiter se transmitieron a la Tierra como datos analógicos después de escanear a bordo la película original en una serie de tiras. Los datos se escribieron en cinta magnética y también en película. Los datos de la película se utilizaron para crear mosaicos hechos a mano de fotogramas del Lunar Orbiter. Cada exposición LO dio como resultado dos fotografías: fotogramas de resolución media registrados por la lente de distancia focal de 80 mm y fotogramas de alta resolución registrados por la lente de distancia focal de 610 mm. Debido a su gran tamaño, los fotogramas HR se dividieron en tres secciones o subfotogramas. Se crearon impresiones de gran formato (16 por 20 pulgadas (410 mm × 510 mm)) de los mosaicos y se distribuyeron varias copias en todo Estados Unidos a las bibliotecas de imágenes y datos de la NASA conocidas como Instalaciones Regionales de Información Planetaria. Las vistas excepcionales resultantes fueron en general de una resolución espacial muy alta y cubrieron una parte sustancial de la superficie lunar, pero sufrieron una franja de "persiana veneciana", datos faltantes o duplicados y frecuentes efectos de saturación que obstaculizaron su uso. Durante muchos años, estas imágenes han sido la base de gran parte de la investigación científica lunar. Dado que se obtuvieron con ángulos solares bajos o moderados, los mosaicos fotográficos de Lunar Orbiter son particularmente útiles para estudiar la morfología de las características topográficas lunares.
Se han publicado varios atlas y libros con fotografías del Lunar Orbiter. Quizás el más definitivo fue el de Bowker y Hughes (1971), que contenía 675 placas fotográficas con una cobertura aproximadamente global de la Luna. En parte debido al gran interés en los datos y en parte porque ese atlas está agotado, el Instituto Lunar y Planetario emprendió la tarea de escanear las impresiones de gran formato de los datos del Lunar Orbiter. [9] Estas se pusieron a disposición en línea como el Atlas fotográfico digital de la Luna del Lunar Orbiter. [10]
En 2000, el Programa de Investigación de Astrogeología del Servicio Geológico de Estados Unidos en Flagstaff, Arizona, fue financiado por la NASA (como parte del Proyecto de Digitalización del Orbitador Lunar Archivado el 23 de noviembre de 2017 en Wayback Machine ) para escanear con una resolución de 25 micrómetros tiras de película positiva de LO de archivo que se produjeron a partir de los datos originales. [11] El objetivo era producir un mosaico global de la Luna utilizando los mejores fotogramas disponibles del Orbitador Lunar (en gran medida la misma cobertura que la de Bowker y Hughes, 1971). Los fotogramas se construyeron a partir de tiras de película escaneadas; se construyeron digitalmente, se controlaron geométricamente y se proyectaron en mapas sin las rayas que se habían notado en los fotogramas fotográficos originales. Debido a su énfasis en la construcción de un mosaico global, este proyecto solo escaneó alrededor del 15% de los fotogramas fotográficos disponibles del Orbitador Lunar. Los datos de las misiones III , IV y V del Orbitador Lunar se incluyeron en el mosaico global. [12]
Además, el proyecto de digitalización del USGS creó imágenes de muy alta resolución del Lunar Orbiter para varios "sitios de interés científico". Estos sitios habían sido identificados en la década de 1960 cuando se estaban seleccionando los sitios de aterrizaje del Apolo. Se han publicado imágenes de sitios como el sitio de aterrizaje del Apolo 12 , las colinas Marius y la rille Sulpicius Gallus. [13]
En 2007, el Proyecto de Recuperación de Imágenes del Orbitador Lunar (LOIRP) comenzó un proceso para convertir las imágenes del Orbitador Lunar directamente desde las grabaciones de video analógicas originales Ampex FR-900 de los datos de la nave espacial al formato de imagen digital, un cambio que proporcionó una resolución enormemente mejorada con respecto a las imágenes originales publicadas en la década de 1960. Las primeras de estas imágenes restauradas se publicaron a fines de 2008. [14] Casi todas las imágenes del Orbitador Lunar se habían recuperado con éxito en febrero de 2014 [actualizar]y estaban siendo procesadas digitalmente antes de ser enviadas al Sistema de Datos Planetarios de la NASA . [15]
Claramente visible en el lado izquierdo del globo es la mitad oriental de África y toda la península Arábiga .
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