رينجر 3

كانت رينجر 3 مهمة استكشاف فضائي أجرتها وكالة ناسا لدراسة القمر . أُطلقت المركبة الفضائية الروبوتية رينجر 3 في 26 يناير 1962 كجزء من برنامج رينجر . وبسبب سلسلة من الأعطال، أخطأت المركبة القمر بمسافة 35,000 كيلومتر (22,000 ميل) ودخلت مدارًا حول الشمس . [ 4 ] [ 5 ] 

تم تصميم مسبار الفضاء Ranger 3 لنقل صور سطح القمر خلال فترة 10 دقائق من الطيران قبل الاصطدام بالقمر، ولإنزال كبسولة قياس الزلازل على سطح القمر بشكل تجريبي، ولجمع بيانات أشعة جاما أثناء الطيران، ولدراسة انعكاس الرادار لسطح القمر، ولمواصلة اختبار برنامج Ranger لتطوير المركبات الفضائية القمرية وبين الكواكب.

تصميم المركبات الفضائية

كانت المركبة رينجر 3 أولى مركبات رينجر من الجيل الثاني. بلغ ارتفاع المركبة الأساسية 3.1 متر، وتألفت من كبسولة قمرية مغطاة بغطاء من خشب البلسا للحد من الصدمات،  قطرها 635 ملم (25 بوصة)، ومحرك أحادي الوقود يعمل في منتصف المسار، وصاروخ كبح بقوة دفع 5080 رطلاً (22.6  كيلو نيوتن)، وقاعدة سداسية مطلية بالذهب والكروم قطرها 1.5 متر. وتم تثبيت هوائي طبق كبير عالي الكسب على القاعدة. كما تم تثبيت لوحين شمسيين على شكل جناحين (عرض كل منهما 5.2 متر) على القاعدة ونشرهما في بداية الرحلة. وتم توليد الطاقة بواسطة 8680 خلية شمسية موجودة في الألواح الشمسية، والتي قامت بشحن بطارية إطلاق واحتياطية من الفضة والزنك (AgZn) سعتها  1 كيلوواط ساعة ووزنها 11.5 كيلوغرام  . وتم التحكم بالمركبة الفضائية بواسطة حاسوب إلكتروني متطور وجهاز تسلسل، بالإضافة إلى نظام تحكم أرضي. أما التحكم في وضعية المركبة فكان يتم بواسطة مستشعرات الشمس والأرض، وجيروسكوبات ، ومحركات نفاثة للتحكم في الميل والدوران. تألف نظام القياس عن بُعد على متن المركبة الفضائية من  جهازَي إرسال بتردد 960 ميجاهرتز، أحدهما بقدرة خرج 3 واط والآخر  بقدرة خرج 50 ميلي واط، بالإضافة إلى هوائي عالي الكسب وهوائي متعدد الاتجاهات. وتم توفير التحكم الحراري باستخدام طلاء أبيض وطلاء ذهبي وكروم، بالإضافة إلى غطاء بلاستيكي فضي اللون يغلف صاروخ الكبح. [ 4 ]

أثناء الاستعدادات لإطلاق مركبة رينجر 1 ، تم تشغيل مؤقت المركبة الفضائية عن طريق الخطأ، مما أدى إلى نشر الألواح الشمسية داخل غطاء الحمولة. تقرر عدم إجراء اختبارات أرضية للأجهزة الموجودة على متن المركبة الفضائية من طراز بلوك 2، نظرًا لوجود محرك تصحيح مسار فعال فيها، وفي حال حدوث حادث مماثل، فإن الصواعق والألعاب النارية المستخدمة لنشر الألواح الشمسية قد تُشعل الوقود في المحرك عن غير قصد، مما قد يؤدي إلى انفجار المركبة الفضائية على منصة الإطلاق، وربما انفجار مركبة الإطلاق بأكملها. أعلن مسؤولو مختبر الدفع النفاث (JPL) أن الاختبارات التي أُجريت في المصنع على أنظمة رينجر كانت كافية لكشف أي مشاكل، وأن أي قطعة من المعدات التي لم تجتز الاختبارات غير صالحة للطيران.

تضمنت الأجهزة التجريبية ما يلي: (1) كاميرا تلفزيونية من نوع "فيديكون" ، تستخدم آلية مسح ضوئي تُنتج إطارًا كاملًا واحدًا في 10 ثوانٍ؛ (2) مطياف أشعة غاما مُثبّت على ذراع بطول 1.8 متر؛ (3) مقياس ارتفاع راداري ؛ و(4) مقياس زلازل يُهبط على سطح القمر هبوطًا تجريبيًا. وُضع مقياس الزلازل (المُسمى "تونتو") داخل الكبسولة القمرية مع مُضخّم إشارة، وجهاز  إرسال بقدرة 50 ميلي واط، ووحدة تحكم في الجهد، وهوائي دوار ، وست بطاريات من الفضة والكادميوم قادرة على تشغيل جهاز إرسال الكبسولة القمرية لمدة 30 يومًا، وكلها مُصممة للهبوط على سطح القمر بسرعة تتراوح بين 130 و160  كيلومترًا في الساعة (80 إلى 100  ميل في الساعة). سيُستخدم مقياس الارتفاع الراداري لدراسات الانعكاسية، ولكنه صُمم أيضًا لبدء فصل الكبسولة وإشعال الصاروخ العكسي. [ 4 ]

مهمة

تصور الفنان لمركبة رينجر 3 في الفضاء

كانت هذه أول محاولة أمريكية للهبوط على سطح القمر. حملت مركبة رينجر الفضائية من طراز بلوك 2 كاميرا تلفزيونية مزودة بتلسكوب بصري يسمح بالتصوير حتى ارتفاع 24  كيلومترًا تقريبًا فوق سطح القمر أثناء الهبوط. كما حملت المركبة الرئيسية  كبسولة أجهزة تزن 42.6 كيلوغرامًا، تنفصل عن المركبة الرئيسية على  ارتفاع 21.4 كيلومترًا، ثم تهبط بشكل مستقل على سطح القمر. صُممت الكبسولة، المحمية بغلاف خارجي من خشب البلسا، لترتد عدة مرات على سطح القمر قبل أن تستقر. وكان الجهاز الرئيسي على متن المركبة مقياسًا للزلازل.

صُممت المهمة للانطلاق نحو القمر بواسطة صاروخ أطلس/أجينا، وإجراء تصحيح مسار واحد في منتصف الرحلة، ثم الاصطدام بسطح القمر. عند الارتفاع المناسب، كان من المفترض أن تنفصل الكبسولة وتشتعل الصواريخ العكسية لتخفيف الصدمة عند الهبوط. إلا أن عطلاً في نظام توجيه الصاروخ المعزز أدى إلى زيادة سرعة المركبة الفضائية بشكل مفرط. [ 6 ]

تسببت إشارات التحكم المعكوسة في ميلان المركبة الفضائية في الاتجاه الخاطئ، وفقدان هوائي TM للاتصال بالأرض، مما حال دون تصحيح المسار أثناء الرحلة. وفي النهاية، حالت إشارة زائفة أثناء المناورة النهائية دون إرسال صور مفيدة.  أخطأت المركبة رينجر 3 القمر بمسافة تقارب 36,800  كيلومتر في 28 يناير  ، ودخلت مدارًا حول الشمس . وقد تم الحصول على بعض البيانات الهندسية المفيدة من هذه الرحلة. [ 4 ]

الاستعداد للإطلاق

 تعقدت الاستعدادات لإطلاق مركبة رينجر 3 بسبب مشاكل تطويرية في  المرحلة "أجينا ب"، التي فشلت في العمل بشكل صحيح على مركبتي رينجر  1 و2. كانت "أجينا" مخصصة بشكل أساسي للقوات الجوية الأمريكية ، التي كانت تنوي استخدامها لحمل حمولات عسكرية، وقد افترضت ناسا في البداية أنها ستبدأ رحلاتها في أواخر عام 1960 أو أوائل عام 1961، حيث كان من الممكن حينها معالجة أي مشاكل تطويرية في هذه المرحلة. ومع ذلك، استغرق تشغيل "أجينا ب" وقتًا أطول مما كان متوقعًا، كما تبين أن أداءها أقل من المتوقع، مما أجبر على إلغاء  بعض التجارب المخطط لها على مركبات رينجر من الجيل  الثاني .

 بينما بدأ صاروخ ثور-أجينا ب رحلاته في أكتوبر 1960، لم يقم  صاروخ أطلس-أجينا ب برحلته الأولى حتى يوليو 1961، مما يعني أن رحلة رينجر 1 كانت ثاني رحلة فقط يتم فيها استخدام هذا المزيج من مركبات الإطلاق. ويُعزى هذا التأخير إلى أن برامج القوات الجوية، مثل برنامج ميداس، كانت تستغرق وقتًا أطول بكثير في التطوير مقارنةً ببرنامج رينجر. إضافةً إلى ذلك، مع نهاية عام 1961، تعطلت صواريخ أجينا ب سبع مرات على الأقل (عمليتا إطلاق رينجر وخمس عمليات إطلاق ثور-أجينا).    

وعد اللواء أوزموند ج. ريتلاند ، قائد قسم أنظمة الفضاء التابع للقوات الجوية في إنجلوود، كاليفورنيا ، وكالة ناسا بتصحيح جميع مشاكل مركبة أجينا الفضائية، ونظرًا لتأثيرها على برامج وزارة الدفاع الأمريكية ، فقد تم التعامل مع هذه المشكلة "بجدية بالغة". ومن بين التغييرات الأخرى التي ستُجرى، مراجعة شاملة لجميع معدات وإجراءات التشغيل الميداني لشركة لوكهيد مارتن. بالإضافة إلى ذلك، سيتم بذل جهد لضمان تطابق إجراءات الفحص على مركبات أجينا التابعة للقوات الجوية الأمريكية ووكالة ناسا، وإزالة أي اختلافات بينها.

نصب أطلس 121D في 21/12/1961

في منتصف ديسمبر  1961، وصل صاروخ أطلس  121D وصاروخ أجينا  6003 إلى كيب كانافيرال ، وتم تركيبهما على منصة الإطلاق LC-12 . في 18 يناير 1962،  وُضع صاروخ رينجر 3 فوق الصاروخ المعزز، ولكن في اليوم التالي، فشلت محاولة تزويد أطلس بالوقود بعد اكتشاف تمزق في الحاجز الفاصل بين خزاني الأكسجين السائل ووقود RP-1. كان هذا يعني ضرورة إنزال الصاروخ من منصة الإطلاق لإجراء الإصلاحات، مما كان سيؤخر الإطلاق لمدة شهر كامل. إلا أن مسؤولي القوات الجوية وشركة كونفير اقترحوا حلاً مبتكراً يتمثل في إجراء الإصلاحات مباشرةً على منصة الإطلاق LC-12. تم فك محرك أطلس الداعم وإنزاله في حفرة عاكس اللهب، ووُضعت سقالات خشبية لتمكين الفنيين من الصعود إلى خزان وقود RP-1، وإزالة الحاجز الفاصل التالف، واستبداله. وبحلول  26 يناير، اكتملت الإصلاحات.

أعطال في المعدات وأخطاء في المسار

إطلاق رينجر 3

تم الإطلاق في الساعة 3:30  مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة في 26 يناير  ، أي قبل ساعة و15  دقيقة من إغلاق نافذة الإطلاق، وبعد ذلك  لم يكن من الممكن إطلاق رينجر 3 لمدة شهر آخر.

بعد مرور 49  ثانية من الإطلاق، توقف جهاز إرسال الإشارات النبضية في نظام توجيه صاروخ أطلس عن العمل، مما حال دون إرسال أي توجيهات للتوجيه أو إيقاف التشغيل لبقية عملية الإطلاق. وقد ضمنت أوامر النسخ الاحتياطي من مبرمج الصاروخ إرسال أوامر إيقاف التشغيل (SECO) وإيقاف التشغيل العمودي (VECO) بشكل صحيح، إلا أن غياب توجيهات التوجيه أدى إلى مسار طيران غير سليم بسرعة مفرطة. [ 7 ]

والأسوأ من ذلك، أن المعدات في محطة تتبع بولاية فلوريدا تعطلت، ما أدى إلى تأخر  تسجيل بيانات مدار المركبة الفضائية "رينجر 3" خمس  دقائق. في هذه الأثناء، أعيد تشغيل نظام "أجينا" وأخرج المركبة من مدار الأرض، لكن خطأً آخر في برنامج التوجيه تسبب في خطأ آخر في المسار. ونتيجة لذلك، وصلت المركبة إلى القمر  قبل موعدها بأربع عشرة ساعة، وفي  28 يناير/كانون الثاني، أخطأت في تقدير المسافة بين القمر والقمر بمسافة 36,793  كيلومترًا (22,862  ميلًا).

حالت أخطاء المسار دون اصطدام المركبة الفضائية "رينجر 3" بالقمر، لكن  كان من الممكن استخدامها في دراسات الفضاء السحيق. لذا، أصدر مراقبو الرحلة أوامر بفتح ذراع الكاميرا، وفي  28 يناير/كانون الثاني، تم تحميل برنامج حاسوبي مُعدَّل. إلا أنه في منتصف عملية التحميل، بدأت قوة إشارة المسبار بالضعف، وتعطل نظام الحاسوب الموجود على متنه تمامًا. وبدون حاسوب يعمل، لم تتمكن المركبة الفضائية من إبقاء هوائيها عالي الكسب موجهًا نحو الأرض، مما أعاق الاتصال مع المراقبين على الأرض.

فشل المهمة، ونفاد الوقود، والإلغاء

أرسلت كاميرا التلفزيون صورًا، ولكن نظرًا لتوجيه الهوائي بعيدًا عن الأرض، كانت الصور المستلمة ضعيفة للغاية ومليئة بالتشويش. كان من الممكن رؤية علامات التقاطع المرجعية على عدسة الكاميرا، مضاءة بضوء الشمس المنعكس من هيكل المسبار، لكن القمر لم يكن مرئيًا.

مع تعطل الحاسوب،  أصبح رينجر 3 غير مستجيب تمامًا لأي أوامر أرضية، وتعطلت مستشعرات الأرض والشمس. استمرت الجيروسكوبات في توجيه المسبار، واستعاد المتحكمون الأرضيون مؤقتًا إشارة الهوائي، ولكن بدون تحكم مستقر في الوضع، لم يتمكنوا من تثبيته. ولأنهم لم يكونوا على دراية بعطل الحاسوب، استمروا في إرسال الأوامر إلى رينجر  3 دون جدوى. استمر تتبع المسبار بشكل متقطع حتى  31 يناير، عندما نفدت وقود محركات التحكم في الوضع، وعندها تم إنهاء المهمة رسميًا. [ 4 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "رينجر 3" . موقع ناسا لاستكشاف النظام الشمسي. 21 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 1 ديسمبر 2022 .
  2. إي. كلارك، رحلة رينجر 3 تثير تساؤلات حول الموثوقية، أسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء، 5 فبراير 1962، ص 30-32
  3. ناسا، مركز غودارد لرحلات الفضاء. "تجارب على متن رينجر 3" . فهرس NSSDC الرئيسي . تم الاطلاع عليه في 3 ديسمبر 2022 .
  4. 1 2 3 4 5 "المركز الوطني لبيانات علوم الفضاء - رينجر 3" . الإدارة الوطنية للطيران والفضاء . تم الاطلاع عليه في 19 يونيو 2012 .
  5. "نظرة معمقة | رينجر 3" . استكشاف النظام الشمسي التابع لناسا . 21 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أغسطس 2023 .
  6. "الولايات المتحدة تتسابق مع القمر؛ لكن مركبة رينجر تسير بسرعة كبيرة" . مونتريال، كيبيك: صحيفة ذا غازيت. أسوشيتد برس . 27 يناير 1962. ص 1. تاريخ الاطلاع: 30 ديسمبر 2015 . 
  7. "تقرير تقييم الرحلة أطلس 121D، كونفير، 15 فبراير 1962"