Ranger 6

Ranger 6 was 'n onbemande ruimtetuig wat deel was van NASA se Ranger-program, met die doel om naby-foto's van die maan te neem. Die ruimtetuig is op 30 Januarie 1964 gelanseer en was ontwerp om hoë-resolusie beelde, tydens sy laaste paar minute van vlug, van die maan se oppervlakte na die Aarde te stuur totdat dit met die maan bots. 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 die grootste mate van waarskynlikheid te gee dat hoë-kwaliteit televisiebeelde verkry sal word. Daar was geen ander eksperimente aan boord nie. As gevolg van 'n faling van die kamerastelsel is geen beelde na die aarde gestuur nie.

Ruimtetuigontwerp 

Rangers 6, 7 en 8 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.

Sending 

Die Kubaanse missielkrisis van 1962 het die aandag tydelik van die mislukking van die Ranger 5-sending afgelei. Tog het die sending tot gevolg gehad dat die hele Ranger-program hersien is. Daar was verskeie teorieë geskep oor die oorsaak van die mislukkings, insluitend swak bestuur by JPL, oor-ambisieuse ruimtetuigontwerpe wat onwerkbaar en te gevorderd vir die beskikbare tegnologie was en ander minder belangrike oorsake soos die hittesterilisasieprogram van die ruimtetuie.

NASA het op 29 Oktober 1962 'n Raad van Ondersoek aangestel, met die doel om teen 30 November die redes te vas te stel vir die aanhoudende programmislukkings. Die raad is gelei deur Albert J. Kelley. 'n Deel van die raad se bevindings was dat "die Rangerontwerp meer gekompliseerd was as wat benodig was vir 'n maansending". Dit het ook 'n hoē vlak van ingenieursvernuf en werkmanskap vereis; daar was nie aan een van die twee vereistes voldoen nie. Hulle het ook bevind dat die hittesterilisasieprogram die delikate toerusting beskadig het en dus afgeskaf moes word. Hulle het ook bevind dat JPL se hantering van die program swak is, die ruimtetuie het 'n gebrek aan oortollige stelsels in die geval van 'n faling, dat NASA se diepruimte-opsporingspanne nie behoorlik opgelei is nie en dat daar ook gebreke in hulle toerusting is. Die finale bevinding was dat die Atlas-Agena-vuurpylkombinasie glad nie betroubaar was nie, dit het agt keer gefaal met Lugmag- en NASA-lanserings tot aan die einde van November 1962. As die Thor-Agena vuurpyl bygereken word, was dit nege keer wat die Agena B gefaal het tydens vlugte.

Die Raad se aanbeveling het ook verbetering aan die bestuur van die projek ingesluit, die hittesterilisasieprogram is laat vaar, die toets van komponente ontwerp vir die Rangers vir toekomstige interplanetêre sendings, die samestellling en aanmekaarsit van die hele vuurpyl moet uitkontrakteer word en JPL moet onttrek van die verkryging en lansering van die Atlas-Agenavuurpyl. Daar is ook aanbeveel dat NASA hulle voorlanseringtoetsing en voorbereiding van die lanseervoertuie verbeter.

Daar is ook besluit dat die instrumente aan boord van die Blok III-ontwerp verminder sal word tot 'n minimum, agt instrumente wat op Ranger 3-5 was, is verwyder. Dit sou meer spasie in die ruimtetuig gee vir rugsteunstelsels. Die wetenskap-gemeenskap het hierteen geprotesteer; hulle argument was dat gammastraling en ander metings meer waardevol was as foto's van die maan se oppervlakte. JPL het deegliker toetsing van Rangerkomponente uitgevoer en 'n tweede Raad van Ondersoek is aangestel om die betroubaarheid van die Atlas-Agenavuurpyl te evalueer.

Die vuurpylprobleme was redelik lastig om op te los omrede die Amerikaanse Lugmag in beheer was van die Atlas-Agena projek, en nie NASA nie. NASA het gehoop dat hul eie Centaur, wat onder hulle beheer was, gebruik sou kon word vir lanserings maar die Centaur-program is vertraag deur ernstige tegniese probleme en sou eers na  'n lang tyd gereed gewees het vir gebruik. Die gebruik om die hoofvuurpyl met die Lugmag en Amerikaanse Dept. van Verdediging te deel met sendings op die Weskus van Amerika het probleme geskep, weens vertragings asook tegniese probleme. Die Raad het toe aanbeveel dat NASA die enigste besluitnemers moet wees vir die aankoop, verkryging en lansering van die Atlas-Agena sonder die Lugmag se inmenging.

Een van die belangrikste gedeeltes van die Rangerprogram was die monitering van alle Atlas en Thor-Agena lanserings om vas te stel of daar enige falings is wat ruimtetuie kon affekteer. Die monitering is deurgaans toegewys aan die Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama maar is na die Lewis Research Center geskuif in Cleveland, Ohio. Die LWC het ook bykomende personeel na die Convair se monteeraanleg in San Diego gestuur om die konstruksie van die Atlas daar te monitor.

Die Raad het ook gefokus op die falings wat Atlas-Agena geteister het, veral die General Electric geleistelsel. Daar was twee variante van die stelsel, die Mod III-G variant wat aan die Ooskus Atlas-Agena vuurpyle en die Mod II-A wat vir vuurpyle aan die Weskus gebruik is. Ongelukkig het beide stelsels gefaal. Die raad het voorgestel dat die aanvaardings toetse vir die Atlas ruimtetuie beter en strenger moet wees en ook dat die geleistelsel tesame met die bedradings harnasse invlug vibrasies moet kan weerstaan en sodanig getoets moet word. Hulle het ook aanbeveel dat Convair slegs een standaard vuurpyl konfigurasie daar moet stel vir gebruik deur die lugmag en NASA in stede van 'n unieke ontwerp en modifikasies vir elke sending. Hulle moes ook toerusting met foute vervang met beter substitute en 'n verbeterde toetsing van die al die toerusting. Omrede die lugmag in beheer van die Atlas-Agena projek was, moes hulle toestemming eers verkry word alvorens die raad se aanbevelings deur gevoer kon word.

Die Raad se aanbevelings het ook tot gevolg gehad dat NASA, vir die eerste keer, beheer oor alle ruimtetuig lanserings gehad het. Die Lugmag se betrokkenheid met verkryging, voorbereiding, die vlieg van die ruimtetuie en die samestelling van na-vlug sending verslae het tot 'n einde gekom. Dit het verseker dat die ruimteprojek gladder verloop het en baie meer effektief bestuur kon word.

Daar was egter nog probleme met Ranger 6, die TV kameras was nie operasioneel nie. Die TV-buise, verskaf deur Radio Corporation of America, se kwaliteit was wisselvallig en dit het tyd geneem om kameras te kry wat aan JPL standaarde voldoen het.

Gedurende toetsing van die Atlas leidingstelsel deur General Electric is daar bevind dat die goue bedekking van die diodes afskilfer en elektriese kortsluitings veroorsaak het. Dit was 'n netelige probleem omrede daar honderde van die diodes in Ranger 6 gebruik was. Die probleem was moeilik om te bespeur, 'n zero-gravitasie omgewing kon nie op aarde geskep word om die ruimte te simuleer waar die skilfers in rond beweeg en die kortsluitings veroorsaak nie. Op die ou end is daar besluit dat elke diode in die stroombane vervang moet word.

Gedurende April 1963 het die Amerikaanse Kongres ook besluit om die befondsing van die Ranger-program met ongeveer 50% te sny weens die feit dat feitlik niks nog bereik is met die sendings tot datum nie. Dit het tot gevolg gehad dat planne vir Ranger ruimtetuie tot nommer 13 gekanselleer is, slegs Ranger 6 tot 9 kon nog hulle sendings voltooi en hulle sal nie veel meer as TV-kameras dra nie.

Een van die Ranger-program se doelwitte was om potensiële landings plekke vir die maansendings te identifiseer. Op daar die stadium was niemand nog seker hoe die maan se oppervlakte lyk nie en daar was 'n groot vrees dat dit uit sagte, bodemlose dryfsand bestaan waarin die ruimtetuie en ruimtemanne sal sink. Die basiese ontwerp van die Apollo-maanmodule was reeds in 1963 voltooi, 'n maanlanding sal net die effektiwiteit van die ontwerp bevestig al dan nie. JPL het besluit op 'n impak punt digby die maan se ewenaar, in die Mare Tranquillitatis. Dit was beskou as 'n uitstekende Apollo landings plek. Dit was ook geskik as 'n landingsplek omrede die teiken area die beligting kondisies van die lanseertyd in Januarie/Februarie in ag neem, dit was geskik daarvolgens.

Ranger 6 en sy lanseervuurpyl (Atlas 199D en Agena 6008) het by die Kaap Canaveral gearriveer in die middel van Desember en, terwyl Amerika nog oor die dood van John F. Kennedy gerou het, is daar begin met toetsing.

Ranger 6 het om 10:49 VM, Oos-Amerikaanse Tyd, op 30 Januarie, 1964 van die grond gelig. Die Atlas vuurpyl se vlug het glad verloop, die lug was bewolk en die vuurpyl het gou  in die lug verdwyn. Alles het glad verloop met die eerste fase van die vlug en dit het bewys dat die harde werk wat gedoen is, vrugte afgewerp het. Die betroubaarheid van die vuurpyl was baie beter.

Net nadat die Atlas vuurpyl afgeskakel en ontkoppel het, het daar 'n onheilspellende insident plaasgevind. Die telemetrie het aangedui dat die TV-kameras hulle self aangeskakel en 67 sekondes later weer afgeskakel het. Die telemetrie data het gewys dat alles anders normaalweg gewerk het en die spanning vlak in JPL het gedaal. Die Agena vuurpyl het die ruimtetuig in wentelbaan om die aarde geplaas en toe ontbrand om baan te gaan na die maan; 25 minute na lansering. Nadat Ranger 6 van die Agena ontkoppel het, het die sonpanele en hoëwins antennes ontplooi en alles het normaal voorgekom. Die Agena-lanseerder het die Ranger 6 op 'n baie akkurate baan geplaas, slegs 'n klein middebaan korreksie was nodig.  Die aktivering van die TV-kameras was nog steeds 'n bekommernis. Die JPL-ingenieurs wou die kamera aanskakel om hulle te toets maar was bang dat hulle die kameras nie weer kon afskakel nie weens 'n moontlik kortsluiting aan boord. Die kameras het oor hulle eie batterye beskik en glad nie krag gekry van Ranger 6 nie, dus sou hulle pap wees voor die ruimtetuig die maan kon bereik en die moontlikheid heeltemal elimineer om foto's van die maan te neem. Die besluit was dus geneem dat die kameras eers by die maan aangeskakel sal word om die waarskynlikheid van 'n suksesvolle sending te verbeter.

Op 31 Januarie, vroeg die oggend, was 'n instruksie na die ruimtetuig gestuur om die vuurpyl te laat ontbrand vir 'n mid-baan korreksie. Die prosedure het foutloos verloop en die tuig was op 'n baan om met die maan te bots by die Mare Tranquillitatis. Op 2 Februarie het die ingenieurs van JPL begin met die voorbereiding van die laaste fase. Ranger 6 het begin om te daal na die maan en berekeninge wat gedoen is tydens die fase het aangedui dat die ruimtetuig se impak met die maan naby die beplande teiken gebied gaan wees. Die hoek waarteen die tuig die maan genader het was gunstig vir die neem van foto's en instruksie was gestuur dat die kameras 13 minute en 10 sekondes voor impak moet aanskakel en sal aanbly totdat die maan getref is. Na 'n opwarming fase is die instruksie gestuur dat die kameras moet aanskakel, daar was egter geen sein, beeld of teken ontvang dat die kameras aan is nie. Nog twee instruksies was na die tuig gestuur sonder enige resultate terwyl die ander stelsels aan boord foutloos gewerk het. Om 01:24 NM het die tuig met die maan gebots en die telemetrie transmissie met Ranger 6 het tot 'n einde gekom. Die sending was verby en vir die 12de keer in 'n ry het die VSA se poging om tuig na die maan te stuur, gefaal. Erger nog, dit was 'n week voor NASA se bestuur 'n $5.3 biljoen begroting aan die Amerikaanse Kongres sou voorlê vir die 1965 finansiële jaar waarvan 'n groot gedeelte op bemande en onbemande maan sendings gespandeer sou word. NASA het probeer om die situasie te beredder deur die stelling te maak dat, afgesien van die kameras, Ranger 6 en die Atlas-Agena vuurpyl baie goed gefunksioneer het.

Ranger 6 was gelanseer tot in 'n parkeer wentelbaan om die Aarde en in 'n baan na die maan geplaas na die Agena-vuurpyl vir die tweede keer ontbrand het. In die middel van die baan was daar nog 'n korreksie gemaak deur die beheer kantoor. Op 2 Februarie 1964, 65.5 ure na lansering het Ranger 6 teen die maan gebots op die oostelike rand van Mare Tranquillitatis. Die posisie van die ruimtetuig met betrekking tot maan se oppervlakte was korrek, tog was daar geen video sein en geen data van die kameras ontvang nie. 'n Ondersoek raad het tot die slotsom gekom dat die mees waarskynlike oorsaak van die probleem 'n oorvonk in die TV-kameras se kragstelsel was toe dit per ongeluk aangeskakel het vir 67 sekondes ongeveer twee minute na die lansering gedurende die tyd toe die 1ste fase van die vuurpyl ontkoppel het.

Hierdie was die vierde poging van Amerika om 'n ruimtetuig teen die maan te laat bots en dit was die naaste wat hulle aan daaraan gekom het op daardie stadium. Die ruimtetuig, die eerste Blok III tipe tuig en toegerus met ses TV kameras, was gesteriliseer om besmetting op die maan se oppervlakte te verhoed. Dié reeks sou ook dien as 'n toets bed vir toekomstige ruimtetuie deur stelsels soos byvoorbeeld die sonpanele te ontplooi wat gebruik kan word vir meer ambisieuse sendings. Die Blok III-tuie het 'n 173 kg TV-eenheid aan boord gehad wat die impak kapsule, wat deel van die Blok II ontwerp was, vervang het. Die ses kameras het twee volskandering en vier gedeeltelike-skandering kameras ingesluit. Ranger 6 het die gedeelte van die sending om na die maan te vlieg en met dit te bots, suksesvol voltooi; dit op skedule om 09:24:32 Gekoördineerde Universele Tyd op 2 Februarie teen die maan gebots. Ongelukkig het die kragvoorsiening stelsels vir die TV-kameras het drie dae voor die botsings tyd, toe Atlas van die Agena geskei het, reeds gekortsluit en die TV-stelsel buite werking gemaak. Die kameras was veronderstel om hoë-resolusie foto's te neem van die voorgestelde baan van Apollo-projek se tuie, van 1448 km tot 6.4km van die oppervlakte af. Die koördinate van die impak posisie was 9°24' noord breedtegraad en 21°30' oos lengtelyn.

Verwysings 

Ranger-program
Ruimtetuie