Ranger 7

Ranger 7 was die eerste ruimtetuig van Amerika wat daarin geslaag het om nabybeelde van die maan se oppervlakte te neem en terug te stuur aarde toe. Dit was ook die eerste algeheel-suksesvolle vlug van die Ranger-program. Dit is op 28 Julie 1964 gelanseer met die doel om teen die maan te bots en hoë-resolusiefoto's van die maan se oppervlakte, net voor impak, te neem en na die aarde te terug stuur.

Daar was ses vidikon televisiekameras aan boord: twee wyehoekkameras (kanaal F, kameras A en B) en vier nouhoekkameras (kanaal P) om die sendingdoelwitte te bereik. Die kameras was in twee aparte kettings gerangskik, elk kon onafhanklik werk met sy eie kragbron, tydreëlaar en senders om die grootste mate van betroubaarheid en waarskynlikheid te gee dat hoëkwaliteit televisiebeelde verkry sou word. Ranger 7 het meer as 4 300 foto's na die aarde teruggestuur gedurende die laaste 17 minute van sy vlug. Na sy vlug, wat 68,6 ure geduur het, het die tuig tussen Mare Nubium en Oceanus Procellarum teen die maan gebots. Die impakplek is later Mare Cognitum genoem. Die snelheid tydens impak was 2,6 km per sekonde. Die prestasie van Ranger 7 was beter as wat verwag is. Daar was geen ander eksperimente aan boord nie.

Nabetragting van Ranger 6 en voorbereiding van Ranger 7 

NASA het daadwerklik probeer om die Ranger 6-sending na 'n sukses te laat klink; hulle argument was dat alles reg gewerk het, behalwe die kamerastelsel. William Coughlin, redakteur van die boek Missiles and Rockets, het na dié sending verwys as 'n "100 % faling" en ook gesê dat JPL se rekord op daardie stadium "'n skande" was. Die sending was nie 'n totale mislukking nie. Tog was Coughlin nie alleen met sy opinie dat JPL in Pasadena, Kalifornië, 'n nie-winsgewende laboratorium en uitbreiding van California Institute of Technology (Caltech), 'n sagte akademiese omgewing sonder die dryfkrag of ambisie was wat benodig word vir sendings om suksesvol te voltooi. Hy het die Ranger-program as 'n mislukking beskou en vir 'n tydperk het almal by NASA, betrokke by die Ranger-program, probeer om die feit te verswyg. Daar was ook gesê dat om ruimtetuie na die maan te stuur met die enigste doelwit om foto's terug na die aarde te stuur was sinneloos en dra niks by wat die Apollo-program nie kon gedoen het nie.

Kort nadat die Ranger 6 se sending afgesluit was het 'n Ondersoekraad bymekaar gekom om die oorsaak van die faling van die TV kameras te vind. Hulle het die oorsaak gou bepaal; die onbeplande aanskakeling van die kamera se telemetrie net na lansering was veroorsaak deur 'n kortsluiting wat die kragtoevoer van die kameras buite aksie gestel het. Die rede hoekom dit gebeur het was nog onbekend, veral omrede die telemetriedata wat ontvang is van die ruimtetuig min inligting kon verskaf. Op 14 Februarie 1964 het JPL 'n kort verslag vrygestel wat aangedui het dat 'n interne beheerskakelaar moontlik voortydig aangeskakel het of dat oorvonking in die naelstring verbinder plaasgevind het in die vragbedekking. Daar was egter geen bewyse vir laasgenoemde nie of enige duidelike manier hoe dit kon gebeur het nie. Daar was ook verskeie modifikasies voorgestel aan die kamerastelsel en vragbedekking.

Die Ondersoekraad het ook bevind dat Ranger 6 se stelsels nie oortollig was soos wat JPL gesê het nie, dat die voorlanseringtoetsing onvoldoende was en dat dit verskeie kere gebeur het dat die kameras hulself aangeskakel het in die RCA-aanleg in New Jersey waar dit vervaardig is. Indien die kameras van vooraf ontwerp moes word, sou dit 'n vertraging van een jaar vir die volgende Ranger-sending beteken het.

Die volledige verslag is by die Amerikaanse Kongres ingedien, waar dit deur verskeie NASA-personeellede gekritiseer is. Daar is onder andere gesê dat alhoewel die kameras nie oortollig was nie, daar dosyne ander falings in die vuurpyl of ruimtetuig kon gebeur het wat die kameras sou weerhou het om foto's na die aarde te stuur. Met verwysing na die gebrekkige voorlanseringtoetsing; is na die insident van 1961 met Ranger 1 verwys waar dié tuig sy sonpanele ontplooi het op die grond gedurende 'n toets. Hulle het ook verwys na die toetse met die volle 60 W krag op die grond wat afgestel is met Blok III-tuie uit vrees dat die middebaan korreksie-enjin per ongeluk aangeskakel kan word en die hele vuurpyl vernietig.

RCA het ook beloof om te kyk na die vakmanskapstandaarde by die aanleg in Hightstown, New Jersey nadat 'n ondersoek aan die lig gebring het dat 'n verseëlde Ranger-module 'n plastieksak bevat het wat vol wassers en skroewe was. Daar was 'n teorie dat dit gedoen is deur 'n ontevrede werker - daar was egter 'n groter waarskynlikheid dat dit per abuis gebeur het.

Omrede daar geen fout met die kameras gevind kon word wat die faling veroorsaak het nie, het die fokus verskuif na die elektriese naelstringverbinder wat die verskillende stadiums van die vuurpyl verbind. Hierdie verbinder is normaalweg, wanneer die vuurpyl op die grond is, verbind om toetsing van die substelsels van die vuurpyl uit te voer. Dit word bedek met 'n dun deur, toegerus met skarniere, tydens lansering. Een van die pennetjies van die verbinder dra krag en kan maklik, indien dit in kontak met die ander pennetjies kom, 'n elektriese lading oordra en die TV-kameras aktiveer gedurende die lansering. Daar is twee moontlike oorsake hiervoor, een is 'n moontlike elektrostatiese ontlading of 'n skokgolf van die een of ander aard.

Alexander Bratenahl, 'n fisikus by JPL se Ruimtewetenskapafdeling, het voorgestel dat die elektriese kortsluiting deur die aandrywingmiddel wat uitgeblaas word wanneer die Atlas-stadium geskei word, veroorsaak was. Daar was geen opname gemaak van die Ranger 6 se lansering nie omrede dit op 'n bewolkte dag plaasgevind het. Opnames van ander Atlas-lanserings wys 'n wit pluim wat die vuurpyl omvou na dit geskei het. Tegnici van Convair het bevestig dat 51 kg se vloeibare suurstof uitgeblaas het van die Atlas vuurpyl na skeiding. James Kendall, 'n ander JPL fisikus, het die skokgolfteorie, alhoewel dit aanloklik is, verwerp. Die idee van 'n elektrostatiese ontlading was ook onwaarskynlik, gegewe die dun lug en hoë hoogte van Atlas wanneer dit geskei word.

Bratenahl het egter nie tou opgegooi nie en nog filmmateriaal van Atlaslanserings bestudeer met die rame vergroot. Dit het duidelik ligflitse in die na-skeiding pluim gewys. Nog 'n foonoproep na Convair het bevestig dat 30 kg se RP-1 aandrywingsmiddel uitgestort is gedurende die skeiding en dat Atlas se permanente enjin die aandrywingsmiddel laat ontvlam het, wat die pluime tot gevolg gehad het. Die naelstringdeur op die vragkleed is in plek gehou deur 'n dun grendelmeganisme, warm gasse van die ontvlammende aandrywingsmiddel kon met die elektriese verbinder kontak maak en 'n kortsluiting veroorsaak het. Die onopsetlike aktivering van die telemetriestelsel gedurende lansering het feitlik saamgeval met die gelyktydige skeiding van die stadium-een vuurpyl na T+40 sekondes. Daarmee was die ondersoek na Ranger 6 se faling afgesluit.

Van die veranderinge wat aangebring is vir Ranger 7 het nuwe prosedures ingesluit wat onder andere volle kragtoetsing weg van die lanseerblad insluit, daar is dan geen risiko met die middebaankorreksie-enjin wat bo-op 'n brandstof-volgelaaide Atlas-Agena werk nie.

Die JPL het aanvanklik beplan dat Ranger 7 in dieselfde gebied moet bots as wat Ranger 6 gebots het sodat die impakkrater goed afgeneem kan word maar die ligtoestande gedurende Julie was nie gunstig nie, dus het hulle besluit om vir 'n minder bekende gebied te korrel - 11 grade suid van die maan se ewenaar naby die See van Storms. Die ruimtetuig is in die middel van Junie saam met 'n Atlas 250D en Agena 6009 na Kaap Canaveral verskeep.

Ruimtetuigontwerp 

Rangers 6, 7, 8 en 9 was almal van die Blok III-ontwerp weergawes van die Ranger ruimtetuie. Die ruimtetuig het uit 'n seskantige aluminiumbasis bestaan wat 1,5m wyd was waarop die aandrywingstelsel en die krageenhede gemonteer was. Bo-op dit was 'n koniese toring waarin die televisiekameras geïnstalleer was. Daar was twee sonpanele aan die teenoorgestelde kante van die basis geheg, elk 739mm wyd en 1537mm lank. Van punt tot punt was die sonpanele 4,6m lank. Daar was ook een hoëwinsantenne met skarniere aan een van die hoeke gemonteer, weg van die sonpanele. Die antenne kon dus gerig word. Daar was ook 'n silindriese, half-omni-gerigte antenne bo-op die koniese toring. Die totale hoogte van die ruimtetuig was 3,6m.

Aandrywing vir die middebaan korreksie was verskaf deur 'n 224-N stukrag  mono-aandrywingsmidde hidrasien enjin met vier stuwers. Oriëntasie- en posisiebeheer oor drie asse is moontlik gemaak deur twaalf stikstofgasstuwers gekoppel aan 'n stelsel van drie giroskope, vier primêre sonsensors, twee sekondêre sonsensors en 'n aardsensor. Elektrisiteit is voorsien deur 9 792 silikon sonselle wat in die twee sonpanele is en oor 'n oppervlakte van 2,3 m² versprei is. Die sonselle het 200 W geproduseer en het die twee 1200 watt-uur AgZnO batterye gelaai. Die batterye het 'n kapasiteit van nege ure gehad wat hulle aan elk van die twee kommunikasie- en televisiekettings verskaf het. Daar was ook twee 1 000 watt-uur AgZnO batterye wat krag gestoor het vir die ruimtetuig se eie gebruik.

Kommunikasie het geskied deur een kwasi-alomgerigte laewinsantenne en 'n paraboliese hoëwinsantenne. Die senders aanboord het 'n 60W TV-kanaal F teen 959.52MHz, 'n 60W TV-kanaal P teen 960.05MHz en 'n 3W transponderkanaal 8 teen 960.58MHz ingesluit. Die telekommunikasietoerusting het die saamgestelde videosein van die TV-kamerasenders omgeskakel na 'n radiofrekwensiesein sodat dit via die ruimtetuig se hoëwinsantenne na die aarde gestuur kon word.

Sendingprofiel 

Op 6 Julie is die toetsing van Ranger 7 op die grond voltooi en is dit bo-op die vuurpyl geplaas. Op 9 Julie het 'n NASA komitee vergader en die vuurpyl en ruimtetuig gereed verklaar vir lansering, wat beplan is vir 27 Julie.

Die eerste aftelling op 27 Julie is gestaak weens 'n foutiewe battery in die Atlas-vuurpyl en 'n probleem met die grondleidingstoerusting. Die volgende dag het die lansering seepglad verloop en Ranger 7 het om 12:50 namiddag vanaf lanseerplatform 12 opgestyg. Die weer was gunstig, met geen wolke nie, helder sonlig en die kameras kon die verandering van stadiums afneem. Daar is geen probleme ondervind nie. Dertig minute na lansering, is Agena weer aangeskakel om Ranger 7 in 'n baan na die maan te plaas.

Die baan van Ranger 7 na die maan was uiters akkuraat, tog moes daar nog klein middebaankorreksies aangebring word om te verseker dat die tuig die See van Storms tref, anders sou dit aan die donker kant van die maan met die maan bots. Die korreksie was uitgevoer op die oggend van 29 Julie. Daar was ook besluit dat die TV-kameras vroeër sal begin met hulle opwarmprogram en dat dit korter sal wees as dié vir Ranger 6. Uit vrees dat hulle die sending aan onnodige risiko sal blootstel het grondbeheer besluit om geen verandering aan die ruimtetuig se oriëntering te doen nie, die bestaande oriëntering was aanvaarbaar en dat geen maneuvrering met die posisiestuwers gedoen sou word nie. Om 6:09 vm Pasifiese Standaardtyd is die eerste videobeelde op die Aarde ontvang.

Die TV-kameras het normaal fungeer soos Ranger 7 na die maan versnel het en beelde van die maanoppervlakte met kraters het die aarde bly bereik in JPL se kantore. Om 6:25 het Ranger 7 met die maan gebots en alle seine vanaf dié tuig het opgehou. Daar was groot blydskap in JPL se beheerkamer aangesien Ranger 7 die eerste nabybeelde ooit van die maan se oppervlakte verskaf het. Daar is gesê dat dit meer gedoen het as die Mercury-program en die skok wat Spoetnik 1 veroorsaak het, omgekeer het.

Die foto's wat ontvang is, het bewys dat die maan se oppervlakte baie krakerig en rotsagtig is met puin wat oral rondlê. Nadat die NASA-beamptes met die media gepraat het, was die groot vraag: was die maan se oppervlakte solied genoeg sodat mense veilig daar kan land? Die geoloog Gerard Kuiper het gesê dat hy glo dat dit moontlik is dat gedeeltes van die maan se oppervlakte gelyk genoeg is en dat 'n ruimtetuig daarop sal kan land. Die sterkte van die maan se oppervlakte kon egter eers werklik bepaal word nadat 'n sagte landing gemaak is. Volgens Ranger 7 se foto's was dit solied genoeg.

Ranger 7 het die maan op 31 Julie bereik. Die F-kanaal het 18 minute voor impak met sy eenminuut opwarming begin. Die eerste foto was om 13:08:45 Universele Tyd op 'n hoogte van 2110 km. geneem. Daar is 4,308 foto's van hoë gehalte oor die finale 17 minute van die vlug na die aarde gestuur. Die finale foto, geneem net voor impak, het 'n resolusie van 0,5 meter gehad.  Die ruimtetuig het die maanoppervlak direk met 'n hiperboliese baan langs getref, met 'n inkomende asimptotiese rigting teen 'n hoek van -5,57 grade met die maanewenaar. Die wentelvlak het 'n helling van 26,84 grade met die maanewenaar gehad. Na 'n vlugtyd van 68.6 ure het Ranger 7 die maan tussen Mare Nubium en Oceanus Procellarum (daarna hernoem na Mare Cognitum) getref by koördinate 10.6340°S 20.6771°W.. Die posisie van impak was aanvanklik aangegee as 10.63 S, 20.66 W in die eerste verslag Ranger 7 Photographs of the Moon. Impak met die maan het om 13:25:48.82 standaardtyd gebeur met 'n snelheid van 2,62 km/s. Die ruimtetuig het uitstekend presteer en hierdie suksesvolle sending het 'n einde gebring aan NASA se string mislukkings sedert 1958.

Weens Ranger 7 se sukses word die grondboontjie-tradisie in NASA beheersentrums aan hom toegeskryf. Na die sukses van Ranger 7 was iemand in die beheerkamer besig om grondboontjies te eet, en sedert 1964 is daar altyd 'n grondboontjiehouer oopgemaak vir geluk en om die tradisie voort te sit.

Verwysings 

Ranger-program
Ruimtetuie