Sonda spațială Surveyor
introducere
Originile programului Surveyor
Programul Surveyor a fost promovat încă din 1959, deși în acel moment o aterizare pe lună nu era încă o posibilitate. SUA pur și simplu nu au avut un lansator pentru a face acest lucru. În acel moment, ne-am gândit la un proiect pe termen lung de cercetare lunară. Aceasta a constat dintr-un Surveyor Lander și un Orbiter. Vehiculul de lansare ar fi fost un Saturn 1. Un lander Block I ar fi urmat de un tip Block II cu un rover. Orbiter și cei doi landeri ar fi efectuat două duzini de experimente diferite. A devenit un program oficial după un studiu preliminar care a început în mai 1960 în 1961.
În această fază timpurie a fost de asemenea planificat să se construiască o variantă care nu aterizează, ci se leagănă pe o orbită lunară circulară înaltă de 100 km pentru a capta suprafața cu camerele de acolo. Cu toate acestea, acest topograf B nu a trecut de etapa conceptului. Cu toate acestea, Rusia a implementat această abordare cu orbitele lunare Luna 10-12 și 14 în care landerul a fost înlocuit cu o unitate instrumentală. Acest topograf B nu a fost niciodată construit. Conform planurilor de la începutul proiectului în mai 1960, primul topograf ar fi trebuit să înceapă în 1963.
În 1962/63, programul sa schimbat de la un ambițios program de cercetare lunară la un program de sprijin Apollo. Surveyor Orbiters a devenit Lunar Orbiter. Acest lucru a fost semnificativ mai mic decât Surveyor Orbiter și a reușit astfel cu o rachetă Atlas-Agena în loc de o rachetă Atlas Centaur. Surveyor a fost, de asemenea, conceput ca o misiune de aterizare mult mai simplă decât programul original. Chiar și așa, Surveyor a fost cel mai scump dintre cele trei programe de pregătire Apollo (Ranger, Lunar Orbiter și Surveyor). La un cost total de 469 milioane dolari, a costat mai mult decât Ranger (260 milioane dolari) și Lunar Orbiter (200 milioane dolari) combinate.
Cele șapte sonde Surveyor au fost construite de Hughes Aircraft Corporation între 1961 și 1965. Hughes a primit comanda pe 19 ianuarie 1961.
Misiunea
Sondele lunare Surveyor au fost trimise direct pe Lună de pe Pământ. Spre deosebire de Apollo, nu ați intrat pe orbită mai întâi. Aspectul critic al misiunii a fost reducerea vitezei la zero. Sondele au trebuit să reducă viteza de 2,6-2,7 km/s în așa fel încât să aterizeze la viteză mică. Dacă nu reușeau să facă acest lucru, se prăbușeau la suprafață din cauza vitezei excesive sau rămâneau fără combustibil la o înălțime mare. Acest lucru a făcut necesare unele noi tehnologii, cum ar fi măsurarea distanței radar cu feedback la controlul unității. A fost necesar un motor foarte puternic, deoarece aceasta ar constitui majoritatea masei navei spațiale. Fiecare kilogram a contat. Aveai nevoie și de un lansator foarte puternic. Surveyor a fost prima sondă lunară care a fost lansată cu Centaur Nivelul Superior, care fusese în dezvoltare încă din 1959.
Lansatorul Atlas Centaur
Sondele lunare Surveyor au necesitat un nou nivel avansat, deoarece cântăreau 1000-1100 kg. Acest lucru depășea cu mult capacitatea Atlas Agena, care trebuia să transporte aproximativ 400 kg până la lună. Nivelul superior Centaur a fost creat în acest scop. Era mai mult de două ori mai greu decât liceul Agena. Dar, mai presus de toate, ea a folosit o combinație de combustibil mai energică; Pentru prima dată, hidrogenul a fost ars împreună cu oxigenul. Faptul că hidrogenul rămâne lichid doar la -253 grade C și că ar trebui să servească și ca agent de răcire pentru camera de ardere a făcut construcția dificilă și costisitoare: peste 450 de milioane de dolari SUA au fost cheltuiți pentru dezvoltarea scenei. Pentru comparație: un lansator Atlas costă doar 10 milioane de dolari SUA în acel moment. De la 1 ianuarie 1958, Pratt & Whitney lucrează la motorul RL-10. Două dintre aceste motoare au condus scena.
- La 8 mai 1962 a avut loc primul zbor de testare al unui Atlas Centaur. A eșuat din cauza problemelor de izolație ale Atlasului. Racheta a pierdut combustibil și a fost aruncată în aer la o altitudine de 6 km.
- Al doilea zbor de test nu a avut loc decât pe 27 noiembrie 1963, un an mai târziu. A pus o sarcină utilă falsă pe orbita de transfer geostaționar.
- Zborul a eșuat, de asemenea, în timpul celui de-al treilea zbor de testare din 30 iunie 1964, când se afla la bord un „model de masă” al sondei lunare Surveyor. De data aceasta, hidraulica Centaurului a eșuat. Racheta a atins doar o înălțime de vârf de 500 km și a ars din nou.
- Cu toate acestea, al patrulea zbor de test din 11 decembrie 1964 a adus un al doilea model de masă pe o orbită eliptică.
- Acest lucru s-a aplicat, de asemenea, următoarelor două teste cu sonde de topografie fictive pe 2 martie 1965 și 11 august 1965.
- Ultimul test din 8 aprilie 1966 a pus sarcina utilă pe orbită, dar din cauza unei scurgeri de combustibil a pus-o în greșită. A doua aprindere a Centaurului pe orbită a eșuat.
După aceste șapte zboruri de testare, dintre care patru au avut succes, racheta a fost considerată calificată pentru zbor. Cu toate acestea, dezvoltarea lor a fost mult întârziată. Intervalele mari dintre starturi sunt remarcabile pentru timp. În loc să lanseze următoarea rachetă după un eșec (ca și în cazul altor programe), eroarea a fost căutată și eliminată. Alte programe au fost mult mai agitate, de ex. la primii sateliți de recunoaștere. Drept urmare, lungele teste ale Centaurului au oprit programul Surveyor.
Foarte devreme în dezvoltare, performanța Centaurului a trebuit să fie redusă. Inițial, Centaurul trebuia să ducă 2.700-2800 de lire sterline pe Lună (1224-1270 kg). Dar chiar înainte de primul început, performanța trebuia redusă la 2500 de lire sterline. (1133 kg). Acesta este cât de mult ar trebui să cântărească topografii. Când primul zbor al Centaurului a eșuat pe 8 mai 1962, Centaurul a trebuit îmbunătățit și a devenit mai greu. Acum, sarcina utilă maximă era de 2.100 de lire sterline (952 kg), iar sondele Surveyor trebuiau reproiectate la un cost de 20 de milioane de dolari. Ulterior sarcina utilă țintă a fost atinsă din nou.
În 1962, sarcina utilă științifică a fost redusă la 52 kg. Un generator termic de radioizotop SNAP-11 (RTG) ar trebui să furnizeze 18,6 W putere continuă pentru funcționare pe parcursul a 90 de zile. Din cauza întârzierilor, cei șapte Surveyor A ar trebui să înceapă la sfârșitul anului 1964, urmat de cinci Surveyor B (pe o orbită lunară) din 1965.
1962 a fost și anul în care toate cele trei sonde Ranger Block II au eșuat. În același an, sonda Mariner 2 bazată pe rangers a prezentat, de asemenea, numeroase probleme în timpul zborului său către Venus. Acest eșec a fost atribuit JPL și, astfel, Centrul de Cercetare Langley al NASA a elaborat un plan alternativ pentru Surveyor B. la instrucțiunile sediului NASA. O nouă versiune a Atlas Agena D ar putea transporta o sarcină utilă mai mare pe Lună și folosind satelitul spion deja în satelitul spion Corona Sistem încercat și testat de expunere la film, conceptul Lunar Orbiter a apărut ca o alternativă mai simplă la Surveyor B. Conceptul a fost aprobat în martie 1963 și Surveyor B a fost anulat.
De asemenea, au existat planuri pentru o versiune Ranger Block V pentru a ateriza un lander mic - construit de Northrop - pe suprafața lunară. Topograful A ar fi murit și el. Dar asta nu s-a întâmplat niciodată. Surveyor s-a transformat acum într-un program pur de pregătire Apollo. Alte studii științifice au fost anulate. Primele patru sondaje au fost concepute ca zboruri de testare, urmate de trei dispozitive operaționale. La sfârșitul anului 1963, masa la decolare a fost fixată la 975 kg, cu o sarcină utilă științifică de numai 30 kg. În același timp, s-a lucrat la conceptul de trei Surveyor Block II cu 1.200 kg de masă la decolare și un mic rover de 70 kg. Această sarcină utilă mare ar fi fost posibilă cu o versiune a Centaurului care folosea un amestec de fluor și oxigen (FLOX) ca oxidant.
În 1965, testele Atlas Centaur cu două modele de măsurare Surveyor au avut succes, astfel încât Atlas Centaur a fost gata să intre în funcțiune. Deoarece problemele din testele de zbor s-au rotit în jurul repornirii Centaurului pe pista de parcare, repornirea ar fi investigată în continuare și sistemele instalate pe bază de probă ar trebui eliminate din nou sau reduse la capacitatea lor necesară pentru a crește sarcina utilă. Până atunci, sondele spațiale ar trebui să fie lansate pe șine directe, fără o cale de parcare. Indiferent de acest lucru, s-a decis în 1965 construirea celor șapte Surveyor A în mod identic, fără alte echipamente pentru ultimele trei zboruri, dar toate acestea vor fi copii operaționale. Blocul II a fost amânat la nesfârșit.
The Surveyor Probe
Sonda Surveyor arăta mai mult ca o insectă decât o sondă spațială. Partea centrală a fost deceleratorul. Trebuia să genereze cea mai mare parte a vitezei și consta dintr-un motor de propulsie solid. Cu un impuls specific de 2746 m/s, acesta avea cele mai bune performanțe ale unui motor de propulsie solidă la acea vreme. De asemenea, a constituit cea mai mare parte a volumului. Motorul în stare solidă TE-364 a ieșit ulterior din această unitate. Această unitate a fost utilizată în ultima etapă Delta și, de asemenea, a oferit Helios, Pioneer 10 + 11 și Voyager sondele vitezei necesare către țintele lor îndepărtate.
Sonda spațială Surveyor cântărea 995-1038 kg când a fost lansată și era încă aproximativ 280-290 kg pe Lună. Când a fost complet instalat, avea o anvergură a aripilor de 4,3 m și o înălțime de 3,2 m după aterizare și 3,7 m cu motorul de frânare.
În jurul unității de propulsie solidă a fost construit un cadru realizat din tije sub formă de tetraedru tăiat. Toate celelalte părți erau atașate la acesta. A cântărit doar 27 kg.
Cărți ale autorului pe sonde spațiale
De mult timp am avut o singură carte despre sondele spațiale: cele două sonde spațiale Marte din 2011, Phobos Grunt și Laboratorul științific Mars. În timp ce sonda spațială rusă se odihnește acum pe fundul Pacificului, Curiosity a primit doar misiunea. Cartea oferă informații despre istoricul proiectului, structura tehnică a sondelor și experimentele lor, misiunea și obiectivele planificate. Misiunea Curiozității este documentată până după aterizare (Sol 10). Începătorii beneficiază de capitole care prezintă cercetările anterioare de pe Marte, explică modul în care funcționează instrumentele, dar explică, de asemenea, cât de probabilă este viața pe Marte.