Πρόγραμμα Ranger

Το πρόγραμμα Ranger περιλάμβανε μια σειρά μη επανδρωμένων τηλεκατευθυνόμενων διαστημικών αποστολών των Ηνωμένων Πολιτειών στη δεκαετία του '60. Στόχος τους ήταν να ληφθούν οι πρώτες κοντινές εικόνες της επιφάνειας της Σελήνης. Προορισμός των διαστημικών σκαφών Ranger ήταν, αφού φτάσουν κοντά στη Σελήνη, να επιχειρήσουν ελεύθερη πτώση και να μεταδώσουν όσα στοιχεία προλάβουν πριν την τελική σύγκρουση στην επιφάνειά της. Τα Ranger σχεδιάστηκαν, ξεκινώντας το 1959, σε τρεις διαφορετικές εκδόσεις (αγγλ. blocks), το Μπλοκ 1, το Μπλοκ 2 και το Μπλοκ 3. Κάθε Μπλοκ είχε ιδιαίτερους στόχους αποστολής και σταδιακά πιο εξελιγμένη τεχνολογία. Το Jet Propulsion Laboratory που είχε την ευθύνη του σχεδιασμού του προγράμματος προέβλεψε πολλές εκτοξεύσεις για κάθε Μπλοκ, έτσι ώστε να συγκεντρωθούν όσο το δυνατόν περισσότερη εμπειρία στον σχεδιασμό και την κατασκευή καθώς και επιστημονικά αποτελέσματα, αλλά και για να εξασφαλισθεί ότι θα γίνει τουλάχιστον μια επιτυχής αποστολή.

Το πρόγραμμα Ranger (αρχείο της NASA)

Συνολικά η έρευνα, ανάπτυξη, οι εκτοξεύσεις, και οι διοικητικές δαπάνες για τις εννέα αποστολές του προγράμματος (Ranger 1 μέχρι 9) κόστισαν περίπου 170 εκατομμύρια δολάρια.

Περιγραφή των σκαφών Ranger

Τα διαστημικά σκάφη τύπου Ranger ήταν εξοπλισμένα με έξι φωτογραφικές μηχανές. Οι φωτογραφικές μηχανές ήταν όλες όμοιες, ήταν όμως η κάθε μία στραμμένη σε διαφορετικό οπτικό πεδίο, και η κάθε μια είχε διαφορετικούς φακούς, διαφορετικούς χρόνους έκθεσης και διαφορετική ανάλυση σάρωσης. Το φωτογραφικό σύστημα αποτελούνταν από δύο κανάλια -το κανάλι μερικής κάλυψης Πι (αγγλ. P, partial) και το κανάλι πλήρους κάλυψης Εφ (αγγλ. F, full). Τα δυο κανάλια ήταν ανεξάρτητα αφού είχαν χωριστές παροχές ηλεκτρικού ρεύματος, χρονόμετρα, και τηλεπικοινωνιακό σύστημα μετάδοσης. Το κανάλι Εφ είχε δύο φωτογραφικές μηχανές: την φωτογραφική μηχανή Α ευρείας γωνίας και την φωτογραφική μηχανή Β οξείας γωνίας. Το κανάλι Πι είχε τέσσερις φωτογραφικές μηχανές: την P1 και P2 (οξείας γωνίας) και P3 και P4 (ευρείας γωνίας). Η τελευταία εικόνα από το κανάλι Εφ λαμβανόταν σε ύψος περίπου 5 χλμ, δηλαδή μεταξύ δυόμιση και πέντε δευτερόλεπτα πριν από την τελική σύγκρουση, ενώ η τελευταία εικόνα από το κανάλι Πι λαμβανόταν δυο έως τέσσερα δέκατα του δευτερολέπτου πριν από την τελική σύγκρουση, και σε ύψος περίπου 600 μ. Η ανάλυση των φωτογραφιών ήταν περίπου 1.000 φορές μεγαλύτερη από αυτή των μέχρι τότε διαθέσιμων από παρατηρήσεις μέσω τηλεσκοπίων.

Χρονοδιάγραμμα των αποστολών

Οι αποστολές του Μπλοκ 1

Το διαστημόπλοιο Ranger στα πλαίσια του υποπρογράμματος Μπλοκ 1. (NASA)

• Ranger 1
  • εκτόξευση 23 Αυγούστου 1961
  • πρωτότυπο
  • αποτυχημένη εκτόξευση. Μπήκε σε χαμηλή περιγήινη τροχιά από την οποία δεν κατάφερε να ξεφύγει εξ' αιτίας αστοχίας του πυραύλου φορέα και τελικά κάηκε στην ατμόσφαιρα της Γης στις 30 Αυγούστου.
• Ranger 2
  • εκτόξευση 18 Νοεμβρίου 1961
  • πρωτότυπο
  • αποτυχημένη εκτόξευση

Το Μπλοκ 1, αποτελούνταν από δυο σκάφη που εκτοξεύτηκαν σε γήινη τροχιά το 1961. Στόχοι του προγράμματος ήταν η ανάπτυξη και δοκιμή του πυραύλου Άτλαντα και της άνω ωθητικής βαθμίδας Agena, και η δοκιμή του εξοπλισμού του διαστημικού σκάφους χωρίς αξίωση να φτάσουν στο φεγγάρι.

Η βασική τεχνολογία του διαστήματος που σήμερα μας φαίνεται ως τετριμμένη, ήταν τότε ακόμα υπό ανάπτυξη, και ελάχιστα δοκιμασμένη πριν από το πρόγραμμα Ranger. Το σημαντικότερο ίσως πρόβλημα ήταν η σταθεροποίηση του προσανατολισμού του σκάφους σε τρεις άξονες, που σημαίνει ότι το διαστημικό σκάφος έπρεπε να σταθεροποιείται στο διάστημα καθώς διάνυε την τροχιά του χωρίς να ταλαντεύεται, αλλά και χωρίς να περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Μόνο έτσι ήταν εφικτό να στρέψει τους ηλιακούς συλλέκτες προς τον ήλιο, την κεραία προς την γη, και τις φωτογραφικές μηχανές και άλλους κατευθυντικούς επιστημονικούς αισθητήρες στους κατάλληλους στόχους τους. Επιπλέον, η πυραυλική προώθηση του σκάφους ήταν μια άλλη σημαντική νέα τεχνολογία, που έπρεπε να αναπτυχθεί και να βελτιωθεί προκειμένου να φτάνουν τα σκάφη σε μακρινούς στόχους όπως η Σελήνη ή οι άλλοι πλανήτες.

Επιπλέον, η αμφίδρομη τηλεπικοινωνία και ο εντοπισμός κλειστού βρόχου, που απαιτούσαν την ανάπτυξη της τεχνολογίας τόσο των διαστημικών σκαφών όσο και των επίγειων συστημάτων, και η χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών και συγχρονιστικών συστημάτων μέσα στο σκάφος, σε συνδυασμό με την εκτέλεση εντολών από το έδαφος, έπρεπε να αναπτυχθούν και να δοκιμαστούν στην πράξη.

Δυστυχώς, μερικά από αυτά δεν ήταν δυνατό να δοκιμαστούν με τις πρώτες πτήσεις των Ranger 1 και 2. Προβλήματα στην εκτόξευση ανάγκασαν τα σκάφη να μείνουν σε βραχύβιες, χαμηλές γήινες τροχιές όπου το διαστημικό σκάφος δεν μπορούσε να σταθεροποιηθεί, να συλλέξει ηλιακή ενέργεια, ή να μείνει σε λειτουργία για ικανό διάστημα. Το 1962, το JPL με βάση τα σχέδια του Ranger 1 και 2 και την εμπειρία από το Μπλοκ 1 κατασκεύασε τον Μάρινερ 1 και τον επιτυχή Μάρινερ 2 που έφτασε στην Αφροδίτη.

Οι αποστολές του Μπλοκ 2

Το διαστημόπλοιο Ranger στα πλαίσια του υποπρογράμματος Μπλοκ 2. (NASA)

• Ranger 3
  • εκτόξευση 26 Ιανουαρίου 1962
  • βλάβη του διαστημοπλοίου,
  • χάθηκε στο διάστημα
• Ranger 4
  • εκτόξευση 23 Απριλίου 1962
  • βλάβη του διαστημοπλοίου
  • πρόσκρουση στη Σελήνη
• Ranger 5
  • εκτόξευση 18 Οκτωβρίου 1962
  • βλάβη του διαστημοπλοίου
  • χάθηκε στο διάστημα

Στα πλαίσια του υποπρογράμματος Μπλοκ 2 εκτοξεύθηκαν τρία διαστημικά σκάφη στο φεγγάρι το 1962. Μετέφεραν μια φωτογραφική μηχανή TV και έναν ανιχνευτή ακτινοβολίας ραδιενέργειας. Επίσης έναν σεισμογράφο σε ξεχωριστή κάψουλα, που διέθετε έναν πύραυλο για να επιβραδύνει την πτώση της, και ήταν συσκευασμένη ώστε να μη διαλυθεί από την σύγκρουσή της με την επιφάνεια της σελήνης. Τα σκάφη ζύγιζαν 331 κιλά.

Οι τρεις αποστολές συνολικά κατέδειξαν την καλή απόδοση του πυραυλικού συστήματος Άτλαντα/Agena Β καθώς και την επάρκεια του διαστημικού σκάφους. Δυστυχώς όμως καμία από τις αποστολές αυτές δεν είχε απόλυτη επιτυχία. Το Ranger 3 εκτοξεύθηκε με επιτυχία, αλλά βγήκε από την τροχιά του και αντί να προσκρούσει στη Σελήνη συνέχισε την πορεία του στο διάστημα. Το Ranger 4 είχε μια τέλεια εκτόξευση, αλλά το σκάφος έπαθε βλάβη και τέθηκε εντελώς εκτός λειτουργίας. Η κάψα με τον σεισμογράφο κατέπεσε στο όριο της εμπρός και πίσω πλευράς της σελήνης, κάτι που καταγράφηκε από τον έλεγχο της αποστολής και αποτέλεσε επιβεβαίωση για την καλή λειτουργία του συστήματος επικοινωνίας και πλοήγησης. Το Ranger 5 μπήκε και αυτό σε τροχιά που δεν το έφερε στο φεγγάρι και τέθηκε εκτός λειτουργίας από τον έλεγχο αποστολής. Καμία σημαντική επιστημονική πληροφορία δεν συλλέχθηκε από αυτές τις αποστολές.

Γύρω στο τέλος του υποπρογράμματος Μπλοκ 2, ανακαλύφθηκε ότι ένας τύπος διόδου που χρησιμοποιήθηκε στις προηγούμενες αποστολές δημιουργούσε προβλήματα αφού η επίχρυση επιφάνεια επαφής του ξεφλούδιζε σε συνθήκες διαστημικού περιβάλλοντος. Ίσως αυτό να ήταν η αιτία για μερικές από τις αποτυχίες.

Οι αποστολές του Μπλοκ 3

Το διαστημόπλοιο Ranger στα πλαίσια του υποπρογράμματος Μπλοκ 3. (NASA)

• Ranger 6
  • εκτόξευση στις 30 Ιανουαρίου 1964
  • πτώση στην επιφάνεια της σελήνης
  • βλάβη στις φωτογραφικές μηχανές
• Ranger 7
  • εκτόξευση στις 28 Ιουλίου 1964
  • πτώση στην επιφάνεια της σελήνης στις 31 Ιουλίου 1964, ώρα 13:25:49 UT
  • Latitude 10.35 S, Longitude 339.42 E - Mare Cognitum
• Ranger 8
  • εκτόξευση στις 17 Φεβρουαρίου 1965
  • πτώση στην επιφάνεια της σελήνης στις 20 Φεβρουαρίου 1965, ώρα 09:57:37 UT
  • Σεληνογραφικό Πλάτος 2.67 N, Μήκος 24.65 E - Mare Tranquillitatis (Θάλασσα της Ηρεμίας)
• Ranger 9
  • εκτόξευση στις 21 Μαρτίου 1965
  • πτώση στην επιφάνεια της σελήνης στις 24 Μαρτίου 1965, ώρα 14:08:20 UT
  • Σεληνογραφικό Πλάτος 12.83 S, Μήκος 357.63 E - Alphonsus crater

Στα πλαίσια του Μπλοκ 3 έγιναν τέσσερις εκτοξεύσεις το 1964-65. Για πρώτη φορά τοποθετήθηκε στο σκάφος τηλεοπτική κάμερα με σκοπό να παρατηρήσει τη σεληνιακή επιφάνεια καθώς το διαστημικό σκάφος πλησίαζε στο φεγγάρι, αποκαλύπτοντας περισσότερες λεπτομέρειες και από τα καλύτερα γήινα τηλεσκόπια, και δείχνοντας πολύ καθαρά αντικείμενα μεγέθους μισού μέτρου. Το πρώτο διαστημόπλοιο της νέας σειράς, το Ranger 6, είχε μια άψογη πτήση, εκτός από μια βλάβη του τηλεοπτικού συστήματος που το έθεσε εκτός λειτουργίας πριν να μπορέσει να πάρει κάποια εικόνα.

Τελικά, οι επόμενες τρεις αποστολές, αφού εφοδιάστηκαν με ένα εκ νέου σχεδιασμένο τηλεοπτικό σύστημα, είχαν απόλυτη επιτυχία. Το Ranger 7 φωτογράφισε την κάθοδό του στην πεδιάδα της σελήνης που αργότερα ονομάστηκε Mare Cognitum, νότια του κρατήρα του Κοπέρνικου. Έστειλε περισσότερες από 4.300 εικόνες από τις έξι φωτογραφικές μηχανές στο επιστημονικό και τεχνικό προσωπικό που περίμενε με ανυπομονησία. Οι πρωτόγνωρες αυτές εικόνες αποκάλυψαν ότι κυρίαρχο χαρακτηριστικό γνώρισμα της επιφάνειας της σελήνης είναι το πλήθος των κρατήρων που προκλήθηκαν από συγκρούσεις, ακόμη και στις φαινομενικά ομαλές και κενές πεδιάδες. Οι μεγάλοι κρατήρες περιείχαν άλλους μικρότερους, και οι μικροί περιείχαν ακόμα μικρότερα σημάδια προσκρούσεων, μέχρι το ελάχιστο μέγεθος που μπορούσε να διακριθεί στις φωτογραφίες. Οι φωτεινές ραβδώσεις που ακτινοβολούσε ο κρατήρας Κοπέρνικος και μερικοί άλλοι μεγάλοι κρατήρες αποδείχτηκε ότι ήταν σειρές και δίκτυα μικρών κρατήρων και υλικό που διασκορπίστηκε στο εξωτερικό του κρατήρα από τις αρχικές συγκρούσεις.

Τον Φεβρουάριο του 1965, το Ranger 8 πέρασε νότια του Oceanus Procellarum και της Mare Nubium, για να συντριβεί τελικά στην Mare Tranquillitatis όπου η αποστολή Απόλλων 11 θα προσγειωνόταν 4½ χρόνια αργότερα. Συγκέντρωσε περισσότερες από 7.000 εικόνες, που καλύπτουν μια ευρύτερη περιοχή και που ενισχύουν τα συμπεράσματα από τις φωτογραφίες του Ranger 7. Έναν περίπου μήνα αργότερα, το Ranger 9 έπεσε μέσα στον κρατήρα Alphonsus, διαμέτρου 90 χιλιομέτρων. Οι 5.800 φωτογραφίες που πήρε, τοποθετημένες η μία δίπλα στην άλλη, φανερώνουν στο φως του χαμηλού ήλιου ένα μαγευτικό σεληνιακό τοπίο διασπαρμένο με κρατήρες τον ένα μέσα και δίπλα στον άλλο.

Έτσι λοιπόν, μετά από μια προβληματική έναρξη, που δίδαξε πολλά στους τεχνικούς και λίγα στους επιστήμονες, το πρόγραμμα Ranger ολοκληρώθηκε με τρεις πτήσεις που προώθησαν πολύ τη γνώση μας για την επιφάνεια της Σελήνης και παρότρυναν για περισσότερες αποστολές.

Δείτε επίσης

• Πρόγραμμα Lunar Orbiter
• Πρόγραμμα Surveyor
• Πρόγραμμα Λούνα
• Πρόγραμμα Απόλλων

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Lunar Impact: A History of Project Ranger (PDF) 1977
• Lunar Impact: A History of Project Ranger (HTML)

Και οι δυο σύνδεσμοι οδηγούν σε ιστοτόπους που περιέχουν ολόκληρο το βιβλίο της NASA για το Πρόγραμμα Ranger.

• Σελίδα του Προγράμματος Αρχειοθετήθηκε 2012-12-14 at Archive.is από τη NASA
• Exploring the Moon: The Ranger Program
• Φωτογραφίες των Ranger από το Lunar and Planetary Institute.