Ranger 3

Ranger 3 was 'n ruimteverkenningsending wat deur NASA onderneem is om die Maan te bestudeer. Die Ranger 3 onbemande ruimtetuig is op 26 Januarie 1962 gelanseer as deel van die Ranger-program. Weens 'n aantal falings aan boord het die ruimtetuig die maan met 35 000 km gemis en in 'n heliosentriese wentelbaan gegaan.

Die Ranger 3 ruimtetuig was ontwerp om foto's van die maan te neem en na die aarde te stuur, 10 minute voordat dit met die maan se oppervlakte sou bots. Dit moes ook 'n seismograaf in 'n harde landing op die maan se oppervlakte plaas, die gammastraling meet tydens die vlug, radarweerkaatsing ondersoek op die maan se oppervlakte en aanhou om Ranger toerusting te toets as deel van die ontwikkeling van maan- en interplanetêre ruimtevaarte.

Ruimtetuig ontwerp 
Ranger 3 was die eerste van die sogenaamde Blok II-Rangerontwerpe. Die basiese struktuur van die ruimtetuig is 3,1 m hoog en bestaan uit 'n maankapsule wat met 'n balsahout-skokabsorbeerder van 650 mm in diameter bedek is. Daar is ook 'n mono-aandrywingsmiddel middewentelbaan enjin, 'n truvuurpyl met stukrag van 22,6 kN en 'n goud en chroombedekte seskantige basis met 'n 1,5 m diameter wat deel van die struktuur is. 'n Groot hoëwinsantenne was aan die basis gemonteer. Twee sonpanele van 5,2 m in deursnee was ook aan die basis geheg en is vroeg tydens die vlug ontplooi. Elektrisiteit is opgewek deur 8 680 sonselle wat op die sonpanele is en wat 'n 11,5 kg 1 kW·h kapasiteit silwer-sinkbattery laai vir gebruik tydens die lansering en ook vir rugsteuning. Beheer van die ruimtetuig is verskaf deur 'n soliedestaatrekenaar en ordener en ook beheerstelsels wat van die aarde af beheer word. Posisiebeheer is verskaf deur son- en aardesensors, giroskope en hoogte- en rolroer-stuwers. Die telemetrie-stelsel aanboord het bestaan uit twee 960 MHz senders, een met 'n 3 W kraguitset en die ander met 'n 50 mW kraguitset, 'n hoëwinsantenne en 'n alomgerigte antenne. Temperatuurbeheer was passief van aard en het bestaan uit witverf, goud- en chroomplatering en 'n silweragtige plastiese laag oor die truvuurpyl.

Tydens die lansering van Ranger 1 is die ruimtetuig se tydreëlaar per ongeluk aangeskakel wat daartoe gelei het dat die sonpanele ontplooi het binne-in hul bedekking. Daar is toe besluit dat Blok II-ruimtetuie se aanboordtoerusting nie op die grond getoets sal word nie, omrede hulle oor 'n funksionele middewentelbaan korreksie-enjin beskik. Indien dieselfde gebeur as met die Ranger 1, sal die ontstekingspatrone en pirotegnieke, wat die sonpanele ontplooi, afvuur en moontlik die aandrywingsmiddel van die aanboordenjin aan die brand steek. Dit kon moontlik die hele ruimtetuig laat ontplof en moontlik selfs die lanseervoertuig saam met dit. Beamptes van JPL het aangekondig dat fabriekstoetsing van die Ranger se stelsels aanvaarbaar en goed genoeg is om enige foute en probleme met toerusting te identifiseer, en die foute reg te stel.

Daar was eksperimentele apparaat aan boord. Dit sluit in: 1) 'n vidikon televisiekamera wat een raam in tien sekondes kon aftas; 2) 'n gammastraal spektrometer, gemonteer op 'n 1,8 m arm; 3) 'n radarhoogtemeter en 4) 'n seismograaf wat op die maan se oppervlakte geland moes word. Die seismograaf (met die kodenaam Tonto) was in die kapsule geplaas saam met 'n versterker, 'n 50 mW sender, spanningsbeheerder, 'n kruis-dipoolantenne en ses AgCd batterye wat die ruimtetuig se kapsulesender vir 30 dae van krag kon voorsien. Al die toerusting is ontwerp om op die maan teen tussen 130 en 160 km/h te kan land. Die radarhoogtemeter kon ook gebruik word vir weerkaatsingstudies. Dit was ook ontwerp om die kapsuleskeiding te inisieer en die truvuurpyl te ontbrand.

Sending 

Hierdie sending was die eerste poging deur Amerika om 'n ruimtetuig met die maan te laat bots. Die Ranger 3 ruimtetuig het 'n TV-kamera met 'n optiese teleskoop aan boord gehad wat beelde tot ongeveer 24 km bokant die maan se oppervlakte geneem het tydens neerdaling na die maan. Daar was 'n gedeelte van die kapsule van 42,6 kg wat van die hoofkapsule sou wegbreek op 'n hoogte van 21,4 km. Dié gedeelte sou op sy eie 'n harde landing op die maan uitvoer. Hierdie gedeelte was beskerm deur die balsahout en was ontwerp om verskeie kere te bons voordat dit tot stilstand kom. Die seismograaf was in die kapsule.

Die sending is so beplan dat die Atlas-Agenavuurpyl na die maan moes versnel, slegs een midderoete verandering moes maak en dan teen die maan moes bots. Op 'n bepaalde hoogte moes die kapsule losbreek en die truvuurpyle ontbrand om die landing sagter te maak. Die vuurpyl se beheerstelsel het egter 'n probleem ontwikkel en die ruimtetuig het baie meer versnel as wat beplan is.

Omgekeerde beheerseine na die ruimtetuig het veroorsaak dat dit na die verkeerde rigting draai en die TM-antenne het kontak met die aarde verloor. 'n Middelbaankorreksie was nie moontlik nie. 'n Ongewenste sein gedurende die laaste gedeelte van die tog het veroorsaak dat geen beelde na die aarde gestuur kon word nie. Op 28 Januarie het Ranger 3 het die maan met ongeveer 36 800 km gemis en in 'n heliosentriese wentelbaan gegaan. Daar was wel 'n bietjie bruikbare ingenieursdata verkry uit die tog.

Voorbereiding vir lansering 
Voorbereiding van die Ranger 3 is bemoeilik deur ontwikkelingsprobleme van die Agena B-fase, wat by beide die Ranger 1 en 2 sendings gefaal het. Die Agenavuurpyle was eintlik die verantwoordelikheid van die Amerikaanse Lugmag wat die visie gehad het om dit te gebruik vir militêre doelwitte. NASA het ook aanvaar dat Agena teen laat-1960 of vroeg-1961 ten volle operasioneel sou wees en enige ontwikkelingsprobleme opgelos sou wees. Maar die Agena B-vuurpyl het langer geneem om in diens gestel te word en sy vermoë was swakker as wat verwag is. Dit het tot gevolg gehad dat sommige van die beplande eksperimente op die Blok II Ranger-ruimtetuie gekanselleer moes word.

Terwyl die Thor-Agena B vuurpyle reeds in Oktober 1960 begin gebruik is, het die Atlas-Agena B vuurpyle nog nie eers hulle nooiensvlug afgelê nie. Die Atlas-Agena B het eers in Julie 1961 sy nooiensvlug afgelê wat beteken dat die Ranger 1-sending slegs die tweede keer was dat hierdie kombinasie gebruik is. Die rede hiervoor is dat die lugmag se MIDAS-program langer geneem het om ontwikkel te word as die Ranger. Teen die einde van 1961 het die Agena B-vuurpyl reeds sewe keer gefaal - twee keer met Rangertuie en vyf keer met Thor-Agena lanserings.

Generaalmajoor Osmond Ritland, bevelvoerder van die Lugmag se Ruimtestelselsafdeling in Inglewood, Kalifornië, het NASA belowe dat alle probleme met Agena reggestel sal word en, siende dit ook die Amerikaanse Department van Verdediging benadeel het, die situasie as baie ernstig beskou word. Van die veranderinge het onder andere 'n deeglike hersiening van al Lockheed se operasionele toerusting en prosedures ingesluit. Hy sou seker maak dat alle uittekenprosedures van die Lugmag en NASA se Agena's identies is en enige verskille verwyder sal word.

In die middel van Desember 1961 is Atlas 121D en Agena 6003 afgelewer by Kaap Canaveral en is opgerig op lanseerplatform LC-12. Op 18 Januarie 1962 is die Ranger 3 bo-op die vuurpyl aangebring. Die volgende dag is daar gepoog om dit met brandstof te vul, maar die proses het skeef geloop toe daar bevind is dat daar 'n skeur in die materiaal was wat die vloeibare suurstof en RP-1 tenks skei. Normaalweg beteken dit dat die lanseervuurpyl van die platform verwyder moet word vir herstelwerk, wat 'n vertraging van 'n maand sou beteken.

Die beamptes van die Lugmag en Convair het egter met 'n blik voorstel gekom dat die herstelwerk op die LC-12 platform gedoen kon word. Die Atlas-enjin is verwyder en laat sak in die vlamdeflekteerput en houtsteierwerk geïnstalleer sodat die tegnici tot in die RP-1 tenk kon klim. Hier het hulle die beskadigde materiaal verwyder en vervang. Teen 26 Januarie was die herstelwerk voltooi.

Toerustingprobleme en vlugplanfoute 
Ranger 3 is op 26 Januarie 1962 om 15:30 gelanseer, 'n uur en 15 minute voordat die lanseervenster verby was. Die volgende lanseervenster vir Ranger 3 was eers 'n maand later. 
 
Op T+49 sekondes na lansering het die pulsbaken van die Atlas se leidingstelsel ophou werk, wat beteken het dat vir die res van die lanseringtydperk, geen rigtingveranderinge of afsnyinstruksies aan die vuurpyl gestuur kon word nie. Die vuurpylprogrammeerder kon egter rugsteunbevele aan die vuurpyl stuur wat verseker het dat die eerstefasevuurpyl weggeval het, maar kon egter nie bevele aan die leidingstelsel gee nie. Dus kon klein aanpassings nie aan Ranger 3 se vlugbaan gedoen word nie, en die ruimtetuig het heelaas nie die korrekte roete gevolg nie. Die enjin het toe vir die tweede keer afgeskakel toe die brandstof opgeraak het en nie deur 'n geprogrammeerde instruksie nie, wat tot gevolg gehad het dat die Agena langer en vinniger versnel het as wat beplan is.

Die situasie is vererger omrede die opsporingstasie by Florida nie behoorlik gewerk het nie en Ranger 3 se wentelbaanparameters eers 5 minute later bevestig is. In die tussentyd het die Agena weer sy enjin ontbrand en die tuig uit sy aardwentelbaan gedruk, nog 'n fout in die leidingsprogram het weereens 'n vlugbaanafwyking tot gevolg gehad. Gevolglik bereik die ruimtetuig sy beplande ontmoetingsposisie met die maan 14-ure te vroeg en op 28 Januarie het dit die maan met 36,793 kilometer gemis.

Die vlugbaanfoute het 'n botsing met die maan onmoontlik gemaak, maar Ranger 3 kon nog vir diepruimte studies gebruik word. Vlugbeheer het instruksies aan die tuig gestuur om die arm met die televisiekamera te ontplooi. Op 28 Januarie is 'n nuwe program in die aanboordrekenaar opgelaai. Halfpad deur die proses het die tuig se seinsterkte verswak en die aanboordrekenaar het ophou werk. Sonder die rekenaar kon die ruimtetuig se hoëwinsantenne nie meer op die aarde fokus nie, wat kommunikasie met die personeel op aarde amper onmoontlik gemaak het.

Sendingfaling, brandstofuitputting en kansellasie 
Die TV-kamera het wel beelde versend maar omrede die antenne weg van die aarde gedraai was, was die beelde van swak kwaliteit. Dit was moontlik om die verwysingskruise op die lens te sien, wat moontlik gemaak is deur die sonlig wat van die raam af weerkaats het. Die maan was egter nie sigbaar nie.

Met die rekenaar buite werking, het Ranger 3 glad nie gereageer op enige instruksies van die aarde af nie en die son- en aardsensors was nutteloos. Die giroskope het nog gewerk en die ruimtetuig instruksies gegee en dit het die grondbeheerders vir 'n oomblik 'n kans gegee om die ruimtetuig se antenne te fokus maar sonder stabiliteitbeheer kon hulle dit nie volhou nie. Omrede hulle onbewus was dat die aanboordrekenaar gefaal het, het hulle die hele tyd tevergeefs instruksies aan Ranger 3 gestuur. Hulle kon tot 31 Januarie sporadies die ruimtetuig se spoor volg, totdat die beheerstuwers se brandstof opgeraak het; die sending is toe amptelik gekanselleer.

Verwysings 

Ranger-program
Ruimtetuie