خيمت سلسلة من الإخفاقات على المحاولات الأمريكية الأولى لإطلاق مركبة فضائية في مدار تحطم أو مدار القمر * تتناول هذه الحلقة السنوات الأولى لبرنامج الفضاء الأمريكي
المقدمة
بدأت الولايات المتحدة أبحاثها القمرية بإطلاق مركبة بايونير الفضائية إلى القمر. فشلت جميع عمليات الإطلاق. وكان مصدر الأعطال في القاذفات نفسها. وكان من الضروري تعلم الدروس التي أنتجت في النهاية العديد من النجاحات الواحدة تلو الأخرى. ومن المحتمل أن يكون مصدر الأعطال هو أن هذا المصنع كان الأول من نوعه وكان لا بد من إنضاجه استعدادًا للاستمرار. وحتى ذلك الحين، لم يكن لدى الولايات المتحدة أي خبرة في هذا المجال، ولا يمكنها أن تمتلك أي خبرة.
بايونير 0
في 17 مايو 1958، أطلقت الولايات المتحدة المركبة الفضائية بايونير باستخدام منصة الإطلاق Thor-Abel. وزن القاذفة 52 طنا. وكان الهدف ضرب القمر. وبعد 77 ثانية من الإطلاق على ارتفاع 7 كيلومترات، انفجرت منصة الإطلاق واشتعلت فيها النيران.
بايونير 1
في 11 أكتوبر 1958، تم إطلاق بايونير 1 للدوران حول القمر وتصوير جانبه المخفي. تم الإطلاق باستخدام قاذفة Thor-Abel. وزن القاذفة 47 طنا. يبلغ وزن المركبة الفضائية 38 كجم، منها 14 كجم وزن أدوات البحث. وكان قطر المركبة الفضائية 74 سم. كان من المفترض أن تقوم إشارة الراديو من مركز التحكم بتنشيط محركات الكبح ووضع المركبة الفضائية في مدار حول القمر. وبسبب خلل في آلية الفصل بين المركبة الفضائية والمرحلة الثالثة الملحقة بها، فشلت الخطة. ويعني هذا العطل أن المركبة الفضائية لم تتمكن من الوصول إلى السرعة اللازمة للوصول إلى القمر. وصلت المركبة الفضائية إلى مسافة 114,750 كيلومترًا من الأرض، ثم عادت واحترقت في الغلاف الجوي. في المجموع، أمضى بايونير 43 ساعة و17 دقيقة في الفضاء.
بايونير 2
تم تصميم وبناء بايونير 2 على طراز أسلافه وكان من المفترض أن يصل إلى القمر. وكان قاذفة Thor-Abel. تم الإطلاق في 8 نوفمبر 1958. وكان وزن المركبة الفضائية 39.5 كجم. عملت المرحلتان الأوليتان من المشغل بشكل صحيح. المرحلة الثالثة لم تشتعل بسبب خلل في آلية الإشعال. عادت المركبة الفضائية واحترقت في الغلاف الجوي. وصلت المركبة الفضائية إلى ارتفاع 1,550 كيلومترًا وسقطت في المحيط الهادئ بعد 42.4 دقيقة من إطلاقها.
بايونير 3
تم إطلاق المركبة الفضائية في 6 ديسمبر 1958 لتصل إلى القمر. بلغ وزن المركبة الفضائية 6 كجم، وتم إطلاقها باستخدام منصة الإطلاق يونو 2. وزادت سرعة المركبة الفضائية في المرحلتين الأوليين إلى 38,000 ألف كم/ساعة. في المرحلة الأولى، حدث خلل فني بسبب الانخفاض السريع للصمام الذي يوجه تدفق الوقود إلى غرفة الاحتراق. تم تمديد مدة الحرق في المرحلة الأولى للقاذفة من 157 ثانية إلى 180 ثانية. وكانت النتيجة تأخير اشتعال المرحلة الثالثة وانحراف ثلاث درجات عن مسار الرحلة المخطط له. وكان من الواضح أن المركبة الفضائية لن تصل إلى القمر.
قطعت المركبة مسافة 107,270 كيلومترًا ثم استدارت وعادت واحترقت في الغلاف الجوي. أمضى بايونير 3 إجمالي 38.1 ساعة في الفضاء. التقط اثنان من عدادات جيجر الموجودة على المركبة الفضائية تفاصيل قيمة عن شريط فان ألين الثاني. وقد استخدم علماء الفلك هذه البيانات في تحسين خريطة نطاقات الإشعاع هذه.
بايونير 4
في 3 مارس 1959، تم إطلاق بايونير 4. وعلى عكس سابقاتها، لم يكن مصمما للاصطدام بالقمر، بل للمرور على مسافة 24,000 ألف كيلومتر منه. كان الهدف هو جمع البيانات عن مجالها المغناطيسي. كان وزن المركبة الفضائية 5.9 كجم. وكان من بين الأجهزة عدادان جيجر وجهاز إرسال تم استقبال إرسالاته بوضوح شديد حتى على مسافة 640,000 ألف كيلومتر من الأرض. وكانت منصة الإطلاق هي جونو 2. وانحرفت المركبة الفضائية عن مدارها مسافة 60,000 ألف كيلومتر بسبب عطل ودخلت مدارا حول الشمس التي تبعد 150 مليون كيلومتر واستمر المدار 392 يوما.
بايونير ف-3
وفي 26 نوفمبر 1959، انطلقت المركبة الفضائية بهدف الدخول في مدار حول القمر وتصوير جانبه المخفي. وبعد 45 ثانية من الإطلاق، انفجرت منصة الإطلاق والمركبة الفضائية. كان جهاز الإطلاق هو Thor-Abel وتم الافتراض بأنه معطل. يبدو أن منصة الإطلاق والمركبة الفضائية سقطتا في المحيط الأطلسي.
بايونير 30 – ص
في 25 سبتمبر 1960، تم إطلاق المركبة الفضائية بهدف الدخول في مدار حول القمر بواسطة منصة الإطلاق أطلس-أبيل، وكانت المراحل العليا ضعيفة جدًا مما أدى إلى فشل الإطلاق. وزن المركبة الفضائية 175 كجم. وبعد 10 دقائق من الإطلاق، كان من المفترض أن ترسل المركبة الفضائية إشارات إلى محطات التنصت. وكان هذا الإرسال ضروريا والغرض منه هو التأكد من أن المركبة الفضائية تعمل كالمعتاد، إلا أنه لم يتم استقبال أي إشارات تشير إلى نشاط المركبة الفضائية حتى بعد نصف ساعة من الإطلاق.
بايونير 31-ص
وفي 15 ديسمبر 1960، تم إطلاق المركبة الفضائية بهدف الدخول في مدار حول القمر باستخدام منصة الإطلاق Thor-Abel. وبعد ثوانٍ قليلة من الإطلاق على ارتفاع 1,016 كيلومترًا، انفجرت منصة الإطلاق والمركبة الفضائية بسبب عطل في أحد أجزاء المرحلة الأولى من منصة الإطلاق - أطلس.
برنامج رينجر
البرنامج الثاني في دراسات الولايات المتحدة للقمر ونحو الهبوط المأهول على سطحه كان برنامج رينجر. كانت هذه السلسلة على مرحلتين. المرحلة الأولى من رينجر 1 إلى رينجر 5. كان دور المركبات الفضائية في هذه المرحلة هو جمع المعلومات واختبار مكونات معينة من تكنولوجيا الفضاء اللازمة للرحلات القمرية وأماكن مختلفة في النظام الشمسي. تم تجهيز المركبة الفضائية بأجهزة تلفزيون بدقة 7.62 سم. وبدأت المركبة الفضائية في الإرسال عندما كانت على بعد 2,100 كيلومتر منها حتى لحظة اصطدامها بسطحها.
السلسلة الثانية من المركبات الفضائية كانت من Ranger 6 إلى Ranger 9. ويبلغ الوزن الإجمالي لهذه المركبة الفضائية 366 كجم وارتفاعها 3.1 متر. تحتوي كل سفينة فضائية على رفين للشمس، يبلغ طول كل منهما 4.6 مترًا. كانت منصة الإطلاق من طراز Atlas-Agena D. وهي مركبة فضائية مخروطية الشكل تزن 170 كجم وُضعت عليها ست كاميرات تلفزيونية. كاميرتين بزاوية تصوير واسعة وأربع كاميرات بزاوية تصوير ضيقة وجهاز فيديو وجهاز إرسال والمزيد. مدة إطلاق النار من لحظة بدء إطلاق النار حتى الاصطدام بسطح القمر - 14 دقيقة. وعلى ارتفاع 2,261 كم، تبلغ سرعة الطيران 9,330 كم/ساعة. وبمجرد اقتراب المركبة الفضائية من القمر، انفصلت عنه مركبة فضائية صغيرة تتحرك في مسار تصادمي مع الأرض. أثناء فك الارتباط، يتم إبطاء سرعتها بواسطة محرك فرملة صغير. يتم تخفيف تأثير الهبوط بواسطة حاوية البلسا المقرمشة.
تضمنت معدات إحدى السفن الفضائية مقياسًا للزلازل مصممًا للإبلاغ عن الضوضاء وتأثير النيازك. وكانت مركبة فضائية أخرى تحتوي على كاميرا تلفزيونية صغيرة تنقل صورًا تفصيلية لسطح القمر من موقع الاصطدام. ومكنت الصور من اكتشاف السمات المميزة لسطح القمر وصولا إلى حجم 0.254 سم. كان الهدف من المعلومات التي تم جمعها خلال برنامج رينجر هو تعزيز معرفة الإنسان بالقمر بشكل كبير والتخطيط لرحلة مأهولة إليه.
فشلت المركبات الفضائية الستة الأولى. فشلت أول مركبتين فضائيتين في الإقلاع، ولم تصطدم مركبتان أخريان بالقمر، وفشلت مركبتان فضائيتان في تفعيل أجهزتهما العلمية بسبب خلل في منصات الإطلاق أو نفسها. وعلى الرغم من ذلك، فقد كان من ضمنهم الترويج لتقنيات هذه المركبات الفضائية في مجالات مهمة مثل إصلاح المركبات الفضائية أثناء طيرانها واستقرارها. إن صعوبات التصوير الفوتوغرافي هائلة وأهمها:
لكي تقوم كاميرات رينجر بتصوير سطح القمر وليس مكان آخر، يجب أن تعطى اتجاها محددا بالنسبة للقمر والشمس والأرض وتحافظ على هذا الاتجاه الثابت طوال مدة الصورة. تتطلب هذه المهمة الثانوية فقط المعدات التالية - نظام إلكتروني لاكتشاف الانحراف بين اتجاه هوائي اتجاهي خاص يحافظ على الاتصال بالأرض وكمبيوتر المركبة الفضائية.
1. ست خلايا كهروضوئية لكشف الاتجاه النسبي للمركبة الفضائية بالنسبة للشمس والأرض.
2. ثلاثة جيروسكوبات.
3 جهاز كمبيوتر يستقبل المعلومات الخاصة بحالة المركبة الفضائية ويترجمها إلى أوامر مناسبة لآلية الملاحة.
4. آلية التوجيه والتي تتضمن آلية تصحيح مسار الرحلة بقوة دفع 226 كجم ومدة تشغيل 98 ثانية و12 فوهة عادم صغيرة مملوءة بالغاز للتحكم المرجعي.
5. آلية ميكانيكية دقيقة ودقيقة لتنفيذ أوامر الكمبيوتر.
تاريخ الإطلاق
الإطلاق مناسب لمدة أسبوع واحد فقط في الشهر. وهنا لا بد من إضافة حركة الأرض حول محورها. ولكي تصل سفينة الفضاء إلى القمر، عليها أن تدخل الممر "الضيق" الثابت في الفضاء. ويبلغ قطر هذا الممر 16 كيلومترا. ويبلغ الانحراف المسموح به في سرعة الدخول إلى الدهليز حوالي كيلومترين في الساعة. عدم الاصطدام بالدهليز أو الانحراف الكبير عن السرعة المسموح بها يعني ضياع القمر حتى لو تم استغلال الإمكانية الكاملة لتصحيح المسار في منتصف الطريق. نظرًا لأن المشغل له حدوده الخاصة فيما يتعلق بالمناورة. من الممكن فقط 50-70 دقيقة يوميًا للإطلاق الذي سيضع المركبة الفضائية في قاعة المدخل. يجب إعطاء التعليمات الأخيرة لآلية الملاحة الخاصة بقاذفة الصواريخ عندما يكون وقت الإطلاق معروفًا بدقة تصل إلى ثوانٍ. من صور رينجر، أصبح من الواضح أن سطح القمر مصنوع من مادة صخرية - صخرية ومسامية، ربما بسبب القصف المتواصل لملايين السنين.
الحارس 1 الحارس 2
تم استخدام هاتين المركبتين الفضائيتين لاختبار الأنظمة. تم إطلاقها في عام 1961 في مدار إهليلجي للغاية حول الأرض. تسببت الأعطال في محركات الملاحة الخاصة بهم في نقلهم إلى مدار منخفض للغاية وسرعان ما عادوا إلى الغلاف الجوي واحترقوا. وعلى الرغم من ذلك، تمكن الباحثون من اختبار بعض أنظمتهم. تم إطلاق رينجر 1 في 23 أغسطس 1961، وتم إطلاق رينجر 2 في 18 نوفمبر 1961.
الحارس 3
تم إطلاق المركبة الفضائية في 26 يناير 1962 بواسطة منصة الإطلاق أطلس أجينا. وكان وزن حجرة الأدوات 25 كجم، وتحتوي على كاميرا تلفزيونية وأجهزة قياس وجهاز إرسال لاسلكي. وكانت مهمة المركبة الفضائية هي استكشاف تكوينات الأشعة الخارجة من الحفر المختلفة وحل مسألة أصل الحفر على القمر. على ارتفاع 21 كم من سطح القمر، كان من المفترض أن تنفصل حجرة الأجهزة عن المركبة الفضائية عندما تتباطأ سرعة طيران المركبة الفضائية إلى 9,600 كم/ساعة وتهبط على الأرض بسرعة أقل من 240 كم/ساعة. وأخطأ رينجر 3 القمر بمسافة 36,793 كيلومترا ودخل في مدار حول الشمس يبعد 147 - 173.8 مليون كيلومتر ومدة المدار 406.4 يوما.
الحارس 4
في 23 أبريل 1962، تم إطلاق المركبة الفضائية بواسطة قاذفة أطلس أجينا بي، ويبلغ وزن المركبة الفضائية 328 كجم. قبل ساعة واحدة فقط من الهبوط، كان من المفترض أن تقوم المركبة الفضائية بإخراج حجرة الأدوات التي يبلغ وزنها 150 كجم والمجهزة بمحركات الكبح. وبعد تفعيلها، كان على مقصورة العدادات أن تهبط بسرعة 150 كم/ساعة. كان في هذه الزنزانة جهاز قياس الزلازل وأجهزة قياس وجهاز إرسال لاسلكي. كان من المفترض أن تنقل هذه الأجهزة إلى الأرض بيانات حول الزلازل على القمر وتأثيرات النيزك ودرجات الحرارة. وكان يجب أن تبدأ صورة القمر من ارتفاع 4,000 كيلومتر وتنتهي على ارتفاع 24 كيلومترا من الأرض. دارت المركبة الفضائية وأخطأت القمر بمسافة 145 كيلومترًا وتحطمت على جانبها المخفي. تحطم جهاز الكمبيوتر الخاص بالمركبة الفضائية أثناء الرحلة ولم تتمكن أدوات المركبة الفضائية من نقل أي بيانات.
الحارس 5
في 18 أكتوبر 1962، تم إطلاق المركبة الفضائية بواسطة قاذفة أطلس أجينا. وكان من المفترض أن تمر المركبة الفضائية بجانب القمر أثناء تصوير سطحه. وفي 20 أكتوبر، حدث عطل في آلية تشغيل المركبة الفضائية. ولم يسمح الخلل بتشغيل المصفوفات الشمسية، وحال دون تصحيح خطأ ملاحي، أدى إلى أن مسافة المرور من وجه القمر أكبر مما كان مخططا له. ومرت المركبة الفضائية على مسافة 724 كيلومترا منها ودخلت مدارا حول الشمس مماثلا لمدار رينجر 3.
الحارس 6
وفي 30 يناير 1964، تم إطلاق المركبة الفضائية. وكان الغرض من الإطلاق هو التحقق مما إذا كان سطح القمر صلبًا وإرسال 3,000 صورة تغطي مساحة 24,000 كيلومتر في 1,200 كيلومتر. ولسوء الحظ، احترقت أنظمة الطاقة في المركبة الفضائية بعد الإقلاع. وفي آخر 10 دقائق من الرحلة جرت محاولة لتفعيل الكاميرات لكنها باءت بالفشل. ومع ذلك كانت الرحلة مثالية. تحطمت المركبة الفضائية بالقرب من حفرة Argo. تم إضاءة مكان الهبوط وقت الهبوط.
الحارس 7
في 28 يوليو 1964، تم إطلاق المركبة الفضائية. وكان الغرض من الرحلة هو تصوير الجانب الغربي من القمر. تم إدخال العديد من التغييرات على المركبة الفضائية وخاصة في عمليات اختبار ما قبل الرحلة. أعيد صندوق التلفزيون إلى شركة RCA لإجراء الإصلاحات التي من شأنها أن تمنع تكرار أعطال Ranger 6. في 31 يوليو، تحطمت Ranger 7 في "البحر المألوف" الواقع بين حفرتي Guarica وLubintzky. أرسلت المركبة الفضائية 4,316 صورة في 16 دقيقة. و 40 ثانية. وفي هذه الصور يمكنك رؤية تفاصيل يتراوح قطرها من 3 إلى 5 أمتار. وتبين أن سطح القمر في موقع الارتطام مليء بالعديد من الحفر مختلفة الأحجام وجميعها تقريبا مغطاة بطبقة رقيقة من الغبار، مما أظهر أن الهبوط المأهول في هذه الأماكن ممكن. تم التقاط الصورة الأولى من ارتفاع 2,100 كيلومتر والأخيرة من ارتفاع 300 متر. تغطي هذه الصورة مساحة 18 × 39 مترًا. كانت الصور واضحة ومفصلة لدرجة أنه تقرر تسمية هذه المنطقة باسم "Mera Cognitium" - البحر المألوف.
الحارس 8
في 17 فبراير 1965، تم إطلاق المركبة الفضائية. وبعد 65 ساعة في 20 فبراير، ضرب القمر، في بحر السكينة، 59 0 2 فوق خط الاستواء و7 0 22 شرق مركز البدر، على بعد 25 كم من موقع الارتطام الأصلي 1,600 كم شرق رينجر 7. اقتربت المركبة الفضائية من القمر بزاوية أصغر من سابقاتها (زاوية الاصطدام كانت 0 42) وكاميراتها موجهة نحو الأسفل وتقوم بمسح السطح مثل طائرة رسم الخرائط. أرسل Ranger 8 7,137 صورة على مدار 23 دقيقة. وكانت الصور أكثر وضوحا من تلك التي التقطها رينجر 7، لأن الأخير اصطدم بنقطة كانت أقرب إلى خط ظل القمر، وهو المكان الذي تبرز فيه أشعة الشمس عند غروب الشمس الجبال والحفر. وغطت الصور مساحة قدرها 2,331,000 كيلومتر مربع. وفي أحدث الصور يمكن رؤية أجسام يبلغ طولها 1.5 متر.
الحارس 9
في 21 مارس 1965، تم إطلاق المركبة الفضائية من أجل العثور على مواقع هبوط مناسبة للمركبات الفضائية المأهولة. كانت المركبة الفضائية تستهدف فوهة ألفونسيس. بعد 64.5 ساعة من الإطلاق، أصاب Ranger 9 الهدف بالضبط. وقبل ساعة ونصف من الاصطدام، تم تفعيل محركات الملاحة لتدوير المركبة الفضائية بحيث توجه الكاميرات مباشرة نحو القمر. أرسل الحارس 7 5,814 صورة. يمكن للمرء أن يميز الأشياء التي يبلغ حجمها 30 سم. وغطت الصور مساحة قدرها 417,054 كيلومترا مربعا.
