الهبوط على القمر
البعثات القمرية الأمريكية المبكرة غير المأهولة (1958-1965) > مهام مركبة رينجر الفضائية

طالع أيضًا: برنامج رانجر
كانت بعثات المركبة الفضائية 1 و2 وبلوك 1 متطابقة تقريبًا. وشملت التجارب على متن هذه المركبات الفضائية التلسكوب من نوع إتش-ألفا، مقياس مغناطيسي ببخار الروبيديوم، ومحللات الكهرباء الاستاتيكية وكاشفات الجسيمات متوسطة المدى، واثنين من التلسكوبات المتزامنة الثلاثية وغرفة تأيين لدمج الأشعة الكونية، وكاشفات الغبار الكوني، وعدادات الومضات. وكان الهدف يتمثل في وضع المركبة الفضائية بلوك 1 في مدار الأرض على مسافة مرتفعة جدًا عند المستوى الأقصى 110,000 كيلومتر (68,000 ميل) والمستوى الأدنى البالغ 60,000 كيلومتر (37,000 ميل).
من هذا المنطلق، يمكن للعلماء إجراء قياسات مباشرة للغلاف المغناطيسي على مدى فترة زمنية تمتد على مدار عدة أشهر في حين توصل المهندسون إلى أساليب جديدة لتتبع المركبة الفضائية والتواصل معها بشكل روتيني عبر هذه المسافات الكبيرة. وكانت هذه الممارسة مهمة للغاية للتأكد من التقاط صور تلفزيونية عالية النطاق الترددي من القمر خلال نافذة زمنية مدتها 15 دقيقة في عمليات الهبوط اللاحقة على سطح القمر للمركبة الفضائية بلوك 2 وبلوك 3. وعانت بعثات بلوك 1 من إخفاقات المرحلة العلوية للمركبة الفضائية أجينا ولم تغادر مطلقًا مدار الانتظار المنخفض بعد عملية الإطلاق؛ واحترقت عند إعادة الدخول بعد بضعة أيام فقط.
وجرت أولى محاولات الهبوط على سطح القمر في عام 1962م خلال بعثات المركبات الفضائية رينجر 3 و4 و5 التي أرسلتها الولايات المتحدة الأمريكية. وجميع المركبات الأساسية الثلاث لبعثات بلوك 2 كانت ذات ارتفاع يبلغ 3.1 أمتار وتتألف من كبسولة للهبوط على القمر مغطاة بواق خشبي من التصادم، ويبلغ قطرها 650 ملم، ومحرك دفع أحادي وصاروخ كابح ذي قوة دفع تبلغ 5080 رطلاً (22.6 kN)، وقاعدة سداسية مطلية بالذهب والكروم يبلغ قطرها 1.5 متر. وتم تصميم جهاز الهبوط هذا (الذي يحمل اسم تونتو) لتوفير غطاء واق من التصادم باستخدام وسادة خارجية أو خشب قابل للتصادم وبطانة داخلية محشوة بسائل الفريون غير قابل للضغط. وتم تعويم محيط الحمولة التي تزن 42 كجم (56 رطلاً) وكانت تتمتع بحرية الدوران في خزان من سائل الفريون موجود في محيط الهبوط.
وكان محيط الحمولة هذا يحتوي على ست بطاريات كادميوم فضية لتشغيل جهاز إرسال لاسلكي قدرته خمسين ميللي وات، وجهاز ذبذبة عالي الإحساس بدرجة الحرارة لقياس درجات حرارة سطح القمر، ومقياس زلازل تم تصميمه بدرجة عالية من الحساسية على نحو كافٍ للكشف عن ارتطام نيزك يبلغ وزنه 5 أرطال على الجانب الآخر من القمر. وجرى توزيع الوزن في محيط الحمولة بحيث يدور في الوسادة السائلة لوضع مقياس الزلازل في وضع عمودي وتشغيلي بغض النظر عن التوجه النهائي لمحيط الهبوط الخارجي. وبعد الهبوط ينبغي فتح المقابس بما يتيح للفريون التبخر واستقرار محيط الحمولة في وضع تلامس عمودي مع محيط الهبوط. وتم تجهيز البطاريات للسماح بتشغيل الأجهزة الموجودة في محيط الحمولة لمدة تصل إلى 3 أشهر. والعديد من قيود البعثات قصرت موقع الهبوط على منطقة Oceanus Procellarum على خط الاستواء القمري، الذي عادة ما تصل إليه مركبة الهبوط خلال 66 ساعة بعد الإطلاق.
لم يتم حمل أي كاميرات من قِبل مركبات الهبوط الخاصة بالمركبة الفضائية رينجر ولم يتم التقاط أي صور من سطح القمر خلال المهمة. بدلاً من ذلك، 3.1 متر (10 قدم) حملت السفينة الرئيسية الخاصة بالمركبة الفضائية بلوك 2 كاميرا تلفزيونية ذات 200 خط مسح ضوئي كان الغرض منها هو التقاط صور خلال الهبوط بالسقوط الحر إلى سطح القمر. وتم تصميم الكاميرا لإرسال صورة كل 10 ثوانٍ. وقبيل الهبوط وعند مسافة 5 و 0.6 كيلومتر (3.11 و 0.37 ميل) فوق سطح القمر، التقطت السفن الرئيسية التابعة للمركبة الفضائية رينجر صورة (التي يمكن رؤيتها هنا.
وكان من بين الأجهزة الأخرى لجمع البيانات قبل ارتطام السفينة الرئيسية بالقمر مقياس طيف أشعة جاما لقياس التركيب الكيميائي القمري العام ومقياس الارتفاع الراداري. كان الغرض من مقياس الارتفاع الراداري إعطاء إشارة لإخراج كبسولة الهبوط والصاروخ الكابح الذي يعمل بالوقود الصلب من فوق السفينة الرئيسية للمركبة الفضائية بلوك 2. وكان الغرض من الصاروخ الكابح هو إبطاء محيط الهبوط حتى التوقف التام عند 330 متر (1,080 قدم) فوق السطح والانفصال، بما يتيح لمجال الهبوط السقوط الحر مرة أخرى والارتطام بالسطح.
وعلى متن المركبة الفضائية رينجر 3، كان من شأن فشل نظام توجيه أطلس وخطأ في البرمجيات على متن المرحلة العليا من أجينا أن يضعوا المركبة الفضائية على مسار بعيدًا عن القمر. وفشلت محاولات التقاط صور للقمر خلال التحليق إلى ما وراء القمر بسبب فشل حاسوب الرحلة الموجود على متن المركبة أثناء الرحلة. وربما كان هذا بسبب التعقيم الحراري لمركبة الفضاء من خلال وضعها فوق نقطة غليان المياه لمدة 24 ساعة على الأرض، وذلك لحماية القمر من التلوث بجراثيم الأرض. وألقي باللائمة أيضًا على التعقيم الحراري للتسبب في حالات فشل لاحقة لحاسوب المركبة الفضائية رينجر 4 والنظام الفرعي للطاقة على متن المركبة رينجر 5. والمركبة الفضائية 4 فقط نجحت في بلوغ القمر في ارتطام غير خاضع للتحكم على الجانب الآخر من القمر.
وتوقف التعقيم الحراري لآخر أربعة مسابر من فئة بلوك 3. وتم استبدال كبسولة الهبوط الخاصة بالمركبة بلوك 2 وصاروخها الكابح بنظام تلفزيوني أثقل وأكثر قدرة لدعم عملية تحديد موقع الهبوط بالنسبة لرحلات أبولو المأهولة المرتقبة للهبوط على القمر. وتم تصميم ست كاميرات لالتقاط آلاف الصور من ارتفاع شاهق خلال فترة العشرين دقيقة الأخيرة قبل الهبوط على سطح القمر. وبلغت دقة الكاميرا 1132 خط مسح، وهي دقة أعلى بكثير من دقة الـ 525 خطًا التي كانت موجودة في التلفزيون المنزلي الأمريكي في عام 1964م. وبينما عانت المركبة الفضائية رينجر 6 اخفاقًا لنظام هذه الكاميرا ولم ترسل أي صور فوتوغرافية على الرغم من نجاح الرحلة، فإن رحلة المركبة رينجر 7 إلى Mare Cognitum كانت ناجحة تمامًا.
وأعتُبرت رحلة المركبة الفضائية رينجر 7، التي كسرت سلسلة الإخفاقات الممتدة على مدار ست سنوات في المساعي الأمريكية لتصوير القمر من مسافة قريبة، نقطة تحول على الصعيد الوطني وأمرًا هامًا في السماح بتمرير مخصصات وكالة ناسا في ميزانية 1965م وذلك من خلال كونغرس الولايات المتحدة دون تخفيض في الأموال المخصصة لبرنامج رحلات أبولو المأهولة للهبوط على القمر. وعززت النجاحات اللاحقة للمركبة الفضائية رينجر 8 ورينجر 9 من آمال الأمريكيين.