Surveyor ohjelma

Ohjelma Surveyor
Spacecraft (Moon) Tämän kuvan kuvaus, myös kommentoitu alla Maanmittausanturin maanpäällinen malli . Yleisdata
Organisaatio NASA
Rakentaja Hughes-lentokone
Ohjelmoida Maanmittaaja
Ala Kuun in situ -tutkimus
Tehtävän tyyppi Lander
Kopioiden määrä 7
Tila Suoritetut tehtävät
Tuoda markkinoille 1966 - 1968
Launcher Atlas - Kentauri
Planeettasuojaus Luokka II
Tekniset ominaisuudet
Massa käynnistämisen yhteydessä 995-1036  kg
Käyttövoima Kiinteä / neste
Δv 2,7  km / s (retro-raketti)
Asenteen hallinta Vakautettu 3 akselilla
Energian lähde Aurinkopaneeli
Sähkövoima 90  W
Tärkeimmät instrumentit

Surveyor-ohjelma on NASA on yksi etsintä ohjelma Moon automaattien joka oli tärkeä rooli valmisteltaessa operaation Apollo-ohjelma . Vuonna 1960 The Jet Propulsion Laboratory (JPL) virallisesti käynnisti hankkeen tieteellinen tutkimus meidän satelliitti, joka oli toteuttaa luotain kykenee tekemään laskeutuminen kuun maaperään tutkia sitä in situ .

NASA: n virkamiehet suuntaavat tämän projektin vuonna 1961, jotta se olisi tiedusteluohjelma valmistautuakseen ihmisen laskeutumiseen Kuulle. Useat Surveyor- koettimet on nyt ohjelmoitu, ja niiden päätavoitteena on kehittää pehmeä laskeutumismenetelmä sekä tutkia kuun maaperää ja sen topografiaa . Kuu oli tuolloin huonosti tunnettu, ja tutkijat olivat epävarmoja kuun maaperän sakeudesta. On välttämätöntä tietää tämän parametrin vahvistaa suunnittelun laskuteline on Apollo kuun moduulit .

JPL suunnittelee lander- tyyppisen avaruuskoettimen , jonka valmistus on uskottu Hughes Aircraft -yhtiölle . Hankkeessa on monia ongelmia: lisäkustannukset, tekniset umpikujat ja dramaattiset spesifikaatioiden muutokset. Surveyor- koettimet olivat toistaiseksi monimutkaisia ​​ja innovatiivisia laitteita: ne olivat ensimmäiset avaruuskoettimet, jotka on suunniteltu laskeutumaan tasaisesti toiseen taivaankappaleeseen . Rakennettu noin ristikon putkia alumiinia , mikä tekee niistä harso ulkonäkö, ne vaativat kehittämistä enemmän elektronisia laitteita ja innovatiivisia moottori: suuri retro raketti huomattavan esityksiä, vernier moottorit kanssa työntövoimaa modulaarinen, kaksi tutkat joista tietoja käytetään automaattisella lasku järjestelmän, jonka on pystyttävä laskemaan koetin maastoon, jolla ei ole ominaisuuksia. Nämä lähes tonnin mittaiset koettimet ovat paljon raskaampia kuin niitä edeltäneet amerikkalaiset avaruusalukset, joiden paino ei ylitä 300  kg . Kun ohjelma alkaa, ei ole amerikkalaista kantorakettia, joka olisi tarpeeksi tehokas käynnistämään tällainen massa; NASA päättää käyttää kehitteillä olevaan Centaur-vaiheeseen liittyvää Atlas-kantorakettia ; tämä vihkiytyy nestemäisen vedyn käyttöön, mikä antaa mahdollisuuden kolminkertaistaa siihen asti käytetyn Atlas-Agena- kantoraketin suorituskyky . Mutta sen kehittäminen kesti paljon odotettua kauemmin, ja Surveyor- koettimen ensimmäinen laukaisu, joka oli alun perin suunniteltu vuonna 1963 , tapahtui vasta vuonna 1966.

Vuosien 1966 ja 1968 välillä käynnistettiin seitsemän Surveyor- koetinta , joista viisi suoritti tehtävänsä onnistuneesti. Ne tarjoavat rauhoittavaa tietoa kuun maaperän mekaanisista ominaisuuksista, mikä osoittautuu pystyvän tukemaan Apollo-kuun moduulia . Toisaalta ohjelman tieteelliset edut ovat rajalliset, koska alun perin suunniteltuja lukuisia tieteellisiä välineitä ei ole asennettu riittävän tehokkaan Centaur-vaiheen puuttuessa. Kaikissa koettimissa oleva kamera mahdollistaa kuitenkin yli 87 000 valokuvan ottamisen kuun maaperästä, ja viimeisissä kolmessa koettimessa on instrumentti, joka mahdollistaa maaperän kemiallisen koostumuksen analysoinnin. Ottaen huomioon koettimien tehtävän monimutkaisuuden ja viivästyksistä ja lisäkustannuksista huolimatta ohjelmaa pidetään amerikkalaisen avaruusohjelman menestyksenä .

Surveyor ohjelma rakentaa ja käynnistää 7 Surveyor avaruusluotaimet kuun kustannukset yhteensä US $ 469 miljoonaa .

Asiayhteys

Surveyor- ohjelma käynnistettiin avaruusvalloituksen alussa, kun Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen välillä alkoi kilpailu, jonka panokset olivat pääosin poliittisia .

Avaruuskisa

Kun Surveyor- ohjelma käynnistettiin virallisesti vuonna 1960, oli alle kolme vuotta siitä, kun Neuvostoliitto asetti ensimmäisen Sputnik 1 -nimisen satelliitin kiertoradalle . Kylmän sodan Yhdysvaltojen ja Neuvostoliiton on täydessä vauhdissa ja maat yrittävät kertoa tilan ensimmäisiä todistaa paremmuudesta poliittisen järjestelmän. Tässä avaruuskilpailussa neuvostoliittolaisilla on kaksi etua: he aloittivat avaruusohjelmansa aikaisemmin ja erityisesti niiden laukaisimet , jotka amerikkalaisten tapaan ovat peräisin ydinpommeja kantavista ballistisista ohjuksista , ovat paljon voimakkaampia, koska ne on suunniteltu kuljettamaan suurempia atomipommeja kuin amerikkalaiset ydinpommit : Neuvostoliitolla oli jo vuonna 1960 Molnia- kantoraketti, joka pystyi laukaisemaan 1,5 tonnin avaruuskoettimen Kuuhun, kun taas kilpaileva amerikkalainen laukaisukone Atlas-Agena voi heittää vain 300  kg samaan määränpäähän.

Ensimmäiset avaruusoperaatiot kuuhun

Kuututkimuksessa , taivaallinen ruumis pääsee Maan kasvot avaruusohjelma tavoitteita molemmissa maissa. Neuvostoliitto onnistuuTammikuu 1959käynnistää Luna 1 -avaruuskoettimen, joka suorittaa ensimmäisen lennon Kuun yli; saman vuoden lokakuussa Luna 3 onnistuu valokuvaamaan satelliittimme piilotetut kasvot . Ensimmäiset amerikkalaiset koettimet Pioneer-ohjelmasta (1958-1960), joka pyrki samaan tavoitteeseen, joutui joukon epäonnistumisten uhreiksi. Ranger-ohjelma (1960-1963) otti monimutkaisempia antureista, joiden avulla voidaan ottaa kuvia Kuun mutta ei kokenut ensimmäisen onnistumisia vasta 1963 jälkeen kuusi peräkkäistä epäonnistumisia. Kehittämisestä toisen sukupolven amerikkalaisten interplanetaarisen antureista alkoi 1960-luvun alussa kanssa Mariner-ohjelma, jonka tarkoituksena oli tutkia alempaan planeettoja on aurinkokunnan ( maapallon , Venus , Elohopea ) kun Surveyor ohjelmasta vastasi tieteellistä tutkimuksia kuun pehmeän laskeutumisen jälkeen maaperään.

Kuu: vähän tunnettu satelliitti

Aikana, jolloin ensimmäiset avaruuskoettimet käynnistettiin kohti Kuuta, tämä maapallon luonnollinen satelliitti, silti lähellä, säilyttää paljon mysteeriä. Sen pinnalle osoittavien kraatterien - törmäyskraatterin tai tulivuoren kraatterin - alkuperä ei ole yksimielinen: jotkut hylkäävät edelleen ajatuksen, että ne syntyivät meteoriittien vaikutuksesta , teoria, joka kehitettiin muutama vuosi sitten. Tila muodostumista Kuun meret on myös kiistanalainen. Tiedeyhteisö on melkein yksimielinen siitä, että ne muodostavat laavaa, mutta sen alkuperässä on eroja: tulivuori tai meteoriitti. On olemassa muita selityksiä, kuten tähtitieteilijä Thomas Goldin esittämä selitys, jota tiedotusvälineissä levitetään laajasti tiedeyhteisön raivoksi: Kultaa varten meret muodostuvat kraatterien eroosion tuottaman roskan kerääntymisestä. Ja korkeimmat kuun pinnan osat; hän ennustaa myöhemmin, että tämä pöly peittää koettimet ja astiat, jotka laskeutuvat kuun maaperälle. Jotkut tutkijat, kuten kemian Nobel-palkittu Harold Clayton Urey , uskovat, että toisin kuin maapallo, Kuu ei ole erilainen planeetta ja että se on valmistettu primitiivisestä materiaalista, joka on läsnä aurinkokunnan muodostumisessa (kylmän kuun teoria) . Kuun maaperä on myös kiehtova, koska havaintojen Maasta välineitä kaistoilla vaihtelevat röntgenkuvat ja radioaaltoja osoittaa korkea huokoisuus materiaalista, joka on myöhemmin kutsutaan ”  regolith  ”. Lopuksi, meillä on tuolloin vain muutama huono valokuva kuun takapuolelta, jonka Neuvostoliiton koetin Luna 3 on ottanut .

Historiallinen

Ohjelman käynnistäminen

Keväällä 1960, kehitystä Surveyor ohjelman käynnistettiin virallisesti ja uskottu NASA sen tutkimusta laboratoriossa, Jet Propulsion Laboratory (JPL) sijaitsee Pasadena , Kalifornia .

Jet Propulsiolaboratorio

Jet Propulsion Laboratory (JPL) on laboratorio luotu ja hallinnoi California Institute of Technology (Caltech). Sen jälkeen kun se oli ollut Yhdysvaltain armeijan perustaja vuosina 1943–1958, se oli yksi NASAn ohjauksessa olevista keskuksista, kun se perustettiin vuonna 1958. JPL vahvisti kokemuksensa avaruusalalta kehittymällä toisen maailmansodan aikana. JATO ( Jet-Assisted Take-Off ) sitten suunnittelemalla 1950-luvulla taktisia ohjuksia kersantti ja korpraali . JPL sovelletaan vuonna 1955 toimittamaan ensimmäinen Yhdysvaltain kantoraketti yhdessä Yhdysvaltain armeijan ballististen ohjusten Agency (ABMA) päässä Huntsville , Alabama johdolla Werner von Braun , mutta epäonnistui hyväksi Project Vanguard ehdottama laboratoriossa Yhdysvaltain laivaston (USN). Se tarjoaa kuitenkin maan ensimmäisen keinotekoisen satelliitin , Explorer 1: n . JPL: lle, jonka NASA: n osaamisalue on aurinkokunnan etsintä , on annettu myös Ranger- ja Mariner- avaruuskoeohjelmat . Sen hyvin erityinen asema antaa sille suuren autonomian avaruusjärjestön johtajien suhteen. Ensimmäisissä tulevista ohjelmista vuonna 1959 käydyissä keskusteluissa JPL-johtajat yrittivät kyseenalaistaa NASA: n johtajan asettaman prioriteetin kuunetsintäohjelmalle . Ylpeinä saavutuksistaan ​​JPL: n henkilöstö ja sen johtajat haluavat säilyttää aikaisemmista hankkeista peritty toimintatapa, joka perustuu erityisesti kevyisiin rakenteisiin ja rajoitettuun alihankintaan.

Surveyor-ohjelman tavoitteet

Surveyor-ohjelman alkuperäinen tavoite on kehittää kaksi avaruusalusta: kiertorata, joka on tarkoitettu tutkimaan Kuua kuun kiertoradalta, ja laskeutuva, jonka on laskeuduttava sujuvasti Kuuhun in situ -tutkimusta varten . Tämä kokoonpano otetaan käyttöön Viking-ohjelmaa varten . On odotettavissa, että kahdella avaruuskoettimella on yhteiset elimet. Mukaan alkuperäisestä suunnitelmasta JPL seitsemän laskeutujia tarkoitus vahvistaa purkamisen tekniikka on ensin käynnistää ennen väistymässä 13 "tieteellinen" Landers ladataan 160  kg toimintatapoja, kuten kolme kameraa, seismometers , spektrometrit , jne porauslautat, laboratorio analysoida näytteitä ... NASA: n johdon pyynnöstä JPL suostuu vastahakoisesti luopumaan koettimien kehittämisestä yrityksen sisällä ja julkaisemaan tarjouskilpailun laskutelineiden yksityiskohtaisen suunnittelun, valmistuksen ja testauksen alihankinnasta. Neljän valmistajan kuuleminen aloitetaan vuonnaHeinäkuu 1960 ; valmistajan Hughes Aircraftin ehdotus pidetään voimassaTammikuu 1961. Mukaan tekniset perustettu JPL, tulevaisuuden koetin on punnittava 1125  kg erottamisen jälkeen sen kantoraketti ja 320  kg purkamisen Kuussa. Siinä on oltava 114  kg tieteellisiä välineitä, ja sen on myös mahdollistettava menetelmän pehmeä lasku kuun maaperälle. Koettimen odotetaan toimivan vähintään kuun päivän valaistun jakson aikana . Ensimmäinen lento on suunniteltu vuodelle 1964. Massa otetaan huomioon, ja koetin on käynnistettävä Atlas- kantoraketilla, joka käsittää toisen kehitteillä olevan kentaurivaiheen , joka yksin antaa mahdollisuuden käynnistää tällainen massa kohti Kuuta. Centaur-vaihe vihkii käyttöön nestemäistä vetyä, jonka pitäisi antaa mahdollisuuden kolminkertaistaa siihen asti planeetanvälisiin tehtäviin käytetyn Atlas-Agena- kantoraketin suorituskyky .

Vuonna 1961 Surveyor-ohjelman tavoitteet muutettiin sisällyttämällä Apollo-ohjelman edellyttämät tiedustelutoiminnot . Surveyor koettimet pitäisi olla mahdollista vahvistaa tekniikkaa pehmeä lasku kuuhun ja arkkitehtuuria laskuteline joka toteutetaan tulevaisuudessa kuumoduuli . On todellakin varmistettava, että maaperän vastustuskyvyn hypoteesit ovat Apollo-ohjelman vastuuhenkilöiden ennusteiden mukaisia: ne osoittavat vuonna 1962 kuumoduulin valmistajalle, että kuun maa pystyy tukemaan kuormaa 8,4  N / cm 2 , jossa masennus enintään 15  cm . Vuonna 1964 NASA tarkensi näitä rajoituksia olettaen, että kuun maaperään kohdistuva staattinen paine 0,7  N / m 2 ei saisi johtaa yli 10 cm: n masennukseen  ja että dynaaminen kuormitus 8,4  N / cm 2 ei aiheuttaisi notkoa yli 30  cm . Vuonna 1962 JPL kohtasi sekä Ranger-koettimiensa epäonnistumiset että Surveyor-laskukoneen suunnittelun aiheuttamat ongelmat. NASAn johtajat päättävät kehittää kiertoradan erillisessä ohjelmassa: Lunar Orbiter -ohjelma on uskottu Langley Research Centerille . Kiertoradan rakentaminen johti tarjouspyyntöön, jonka Boeing voitti vuonna 1963 .

Monimutkainen koetin

Surveyor-laskeutuja on paljon monimutkaisempi kehittää kuin sitä edeltäneet avaruuskoettimet. Pehmeän laskeutumisen mahdollistamiseksi on kehitettävä useita täysin uusia komponentteja, ja Centaur-vaiheen käytöstä huolimatta insinöörit pyrkivät pysymään suurimman sallitun massan alapuolella. Retro raketti vastuussa peruuttamisesta suurimman nopeuden anturin sen lähestyessä Kuu ei ole mitään uutta, sillä vastaavaa laitetta on aiemmin kehitetty Ranger antureista mutta se oli tuolloin ohjauspotkurien tehokkain kiinteän polttoaineen , samalla hyvin kompakti jotta kantoraketin koteloa ei pidennettäisi ja se vaikenisi. Kolme laskeutumisen loppuvaiheesta vastuussa olevaa moottoria on myös kehitetty erityisesti Surveyorille. Niille on ominaista modulaarinen ja jopa ohjattava työntövoima yhdelle heistä, mikä tekee niistä monimutkaisia ​​koneita vaatimattomasta voimastaan ​​huolimatta. Alkuperäisin osa koettimesta on Doppler-tutkajärjestelmä, joka on vastuussa laskeutumisen ohjaamisesta antamalla tietokoneelle korkeuden sekä vaaka- ja pystysuuntaiset nopeudet, jotka vastineeksi ohjaavat vernier-moottorien toimintaa anturin laskeutumisen sallimiseksi. Laskuteline on kehitettävä ilman tarkkoja tietoja kuun maaperän ja pinnalla olevien esteiden sakeudesta. Toisaalta koetin perii samanaikaisesti kehitetyt Mariner- ja Ranger- koettimille kehitetyt tekniikat , kuten 3-akselisen stabiloinnin , tähtietsimen ja putkimaisen rakenteen.

Centaur-vaiheen kehitys vaikeuksissa

Kaikkien nykyaikaisten amerikkalaisten planeettojenvälisten koettimien ( Mariner , Lunar Orbiter , Ranger ) massa on alle 350  kg, minkä ansiosta nykyiset amerikkalaiset kantoraketit voivat laukaista ne. Onnistumista Surveyor Ohjelma liittyy onnistuneesti päätökseen kehitystä Centaur vaiheen, joka yksin antaa Atlas - Centaur kokoonpano kuljettamaan koettimen useamman kuin yhden tonnin kohti sen kuun määränpäähän. Centaurin ylempi vaihe tuo ensimmäistä kertaa esiin parin ponneainetta nestemäistä vetyä - nestemäistä happea , erittäin voimakasta, mutta myös erittäin vaikeasti hallittavaa. Tämä projekti, jonka alku on vuodelta 1958, kerää viivästyksiä: ensimmäinen kappale lähtee testiin vuonnaToukokuu 1962(AC-1), mutta se on vika. Tapaus katsotaan riittävän vakavaksi käynnistämään Yhdysvaltain kongressin tutkinta . Ottaen huomioon tähän mennessä saadut tulokset, Centaur-vaiheen suorituskykyä on tarkistettu alaspäin, mikä aiheuttaa merkittäviä seurauksia Surveyor-koettimelle: jälkimmäisen enimmäismassaa on pudotettava 1125  kg: sta 975,2  kg: iin, mikä vähentää hyötykuorman massaa mekaanisesti. 28,6  kiloon verrattuna alun perin 114  kiloon . SisäänTammikuu 1963monien sisäisten ryhmittymien välisten keskustelujen jälkeen NASA päättää luopua "tieteellisistä" maanmittaajista: koetin on nyt vain tekninen tiedustelulaite Apollo-ohjelman palveluksessa . Vuosina 1963 ja 1965 tehtiin useita yrityksiä integroida täydellinen tieteellinen instrumentointi; Jonkin aikaa on jopa ajateltavissa, että koetin kuljettaa pienen 45 kg painavan roverin, joka  pystyy kulkemaan 1,6  km ja on vastuussa systemaattisen maastokartoituksen suorittamisesta penetrometrin ja kameran avulla. Mutta kaikki nämä yritykset - aloituskokoonpanoon tehdään 101 peräkkäistä muutosta - epäonnistuvat.

Centaur-projektin tehokkaamman hallinnoinnin varmistamiseksi kehityksen valvonta annettiin vuoden 1962 lopussa Lewisin avaruuskeskukselle . Hankkeesta tulee kansallinen prioriteetti vuonna 2007Joulukuu 1962, mikä takaa alihankkijoiden paremman palvelun. Riskien rajoittamiseksi Lewisin avaruuskeskuksen johtaja Abe Silverstein poistaa mahdollisuuden sytyttää moottori uudelleen vaiheen ensimmäisessä versiossa, mikä edustaa teknistä palapeliä nestemäistä vetyä käytettäessä. Surveyorin kehitystiimi vastustaa voimakkaasti tätä päätöstä, mutta turhaan. Tämä rajoitus merkitsee sitä, että vuoden aikana toteutettuja laukaisuja ei voida palauttaa kiertoradalle ja ne todennäköisesti päättyvät laskeutumiseen Kuuhun yön aikana, mikä saattaa vaarantaa koettimen toiminnan. Laajat testit ja hankkeen sidosryhmien osallistuminen mahdollistavat useiden teknisten ongelmien ratkaisemisen, joita toisinaan ei ole vielä havaittu. Onnistuneen käynnistämisen jälkeen27. marraskuuta 1963 Atlas-Centaur 2 -lennon (AC-2) vikoja kertyy joko Atlasin ensimmäisen vaiheen (AC-3 30. kesäkuuta 1964, AC-5 päällä 2. maaliskuuta 1965) tai Centaur-vaiheen (AC-4 päällä 11. joulukuuta 1964, AC-8 päällä 7. huhtikuuta 1966). NASA: n insinöörit havaitsevat testejä kentällä, että painottomuudessa nestemäistä vetyä levitetään seinämiä pitkin ja että huonosti reagoivat tuuletusaukot vapauttavat samalla vedyn ja nesteen asteittaisesta haihtumisesta johtuvat kaasut vety, joka luo pari voimaa kantoraketin hallitsemattomien liikkeiden alkupuolelle. Ratkaisu löydettiin, mutta hanke herätti kongressin ja amerikkalaisen lehdistön edustajien vihaa toisen kerran.

JPL: n johto kyseenalaistettiin

Surveyor-ohjelma kärsi alusta alkaen liian kevyestä kehyksestä JPL: n sisällä, koska sen monimutkaisuus oli huono. Tähän pääosin ulkopuolisen yrityksen kehittämään hankkeeseen liittyy myös henkilöstön tyytymättömyys toisin kuin avaruuskeskuksen tottumukset. Suunnittelun aikana tapahtuneet suurimmat muutokset ja käynnistysohjelman toistuvat ongelmat saattavat ohjelman vaikeuttaa. Tilanne oli erityisen vakava vuonna 1964. Vernier-moottoreiden valmistajan kohtaamien ongelmien edessä JPL päätti hankkeen etenemisen vuoksi vastahakoisesti kääntyä toisen valmistajan puoleen. Kun uusi toimittaja nimitetään, ensimmäinen urakoitsija onnistuu nostamaan rimaa. Doppler-nopeusmittausjärjestelmän ja korkeusmittarin tutkan kehittämisessä oli merkittäviä teknisiä vaikeuksia. Viimeksi mainitun on itse asiassa ohjattava kaikki laskeutumisvaiheen liikkeet, mitä ei ole koskaan aikaisemmin tehty; Tämän tyyppistä järjestelmää, joka sallii helikopterin laskeutumisen ilman näkyvyyttä, ei vieläkään yleistetä maakulkuneuvoihin 20 vuotta myöhemmin. Kaksi testiä, jotka tehtiin mittakaavan kopioilla maapallon painovoimaan mukautetusta koettimesta pehmeän laskeutumisjärjestelmän arvioimiseksi, johtivat koettimien tuhoutumiseen.

Nämä ongelmat ovat kumulatiivisia RPL-ohjelman avaruuskoettimien toistuvien epäonnistumisten kanssa, joita myös JPL hallinnoi. NASAn johtajat ovat toistuvasti pyytäneet JPL: n johtajaa William Hayward Pickeringiä uudistamaan organisaatiotaan ja ottamaan paremmin huomioon päämajan esittämät ilmoitukset. Ohjelma on nyt kriittisen polun ja Apollo ohjelman , koska tiedot, että koettimet on kerättävä kuun maaperään voi johtaa muutoksiin suunnittelussa Apollo kuumoduuli joka on pudottaa astronautit on kuu . NASA harkitsee Pickeringin korvaamista ja maksujen poistamista Caltechille, jota avaruusjärjestö pyytää epäonnistuneesti kantamaan vastuunsa. Projektiryhmän vahvistuminen ja menettelyjen luominen tasoittavat asteittain ongelmia.

Ensimmäisen Surveyor-koettimen käynnistäminen

3. helmikuuta 1966, Neuvostoliitto onnistui laskeutumaan Luna 9 -koettimen varovasti kuun maahan. Hän ottaa ensimmäisen panoraamavalokuvan laskeutumispaikasta peilin avulla, joka pyörii hitaasti kameran ympäri. Kolmen päivän kuluttua anturi sammuu, kun se on käyttänyt varaajansa. Luna-koetin on paljon alkeellisempi kuin Surveyor- koetin, mutta Neuvostoliiton astronautit ovat onnistuneet jälleen kerran ensimmäistä kertaa ennen amerikkalaista kollegaansa. Neljä kuukautta myöhemmin30. toukokuuta 1966Atlas-Centaur-kantoraketti (AC-10) nousee Cape Kennedyn kantoraketin kantoraketilta LC-36A viemällä Surveyor 1: n , ensimmäisen käyttökokeen, jonka massa on 995  kg . Tämän tehtävän on mahdollistettava lähinnä koettimen monimutkaisimpien laitteiden validointi, erityisesti sen kyky tehdä liikeradan korjauksia puolivälissä maapallon ja kuun, ylläpitää tietoliikennettä lennon aikana ja kuun maasta, suorittaa myös hallittu lasku kelpuuttamaan Centaur- vaiheen planeettojen välisten operaatioiden käynnistämiseen. Toissijaisena tavoitteena on saada anturin eri alijärjestelmien toimintaan liittyvä telemetria . Vähemmän tärkeitä tavoitteita on saada kuvia laskutelineen yhdestä jalasta ja ympäröivästä maasta kuunpinnalle saapumisen jälkeen, mitata kuun pinnan tutkan heijastavuus , maaperän ja lämpötilan mekaaninen kestävyys .

NASA epäilee Surveyor 1: n tehtävän onnistumista, koska koettimeen tehdään monia viime hetken muutoksia. Lisäksi ensimmäisissä neljässä koettimessa, nimeltään "  lohko I  ", on tieteelliset laitteet, jotka on pienennetty kameraksi, ja mittarit, jotka vastaavat laskeutumisen voimien mittaamisesta; ohjelmasta vastaaville näiden koettimien on ennen kaikkea sallittava tehtävän kulun kehittyminen. Kaikkia odotuksia vasten kantoraketin ja sitten Maanantajan lento eteni ilman poikkeavuuksia. Koetin laskeutuu2. kesäkuutaettä Ocean Myrskyjen ( "  Oceanus Procellarum  ") sen jälkeen, kun piristyi muutaman senttimetrin. Valokuva yhdestä pohjalta, joka on heikosti upotettu kuun maaperään, välitettynä välittömästi maapallolle, osoittaa, että regoliitti ei nielaista koetinta pessimistisimpänä väitteenä. Tämä odottamaton menestys herättää merkittävää yleistä kiinnostusta Yhdysvalloissa, jossa ei ole sovinismia . Ajoneuvon kamera ottaa seuraavien päivien aikana lukuisia valokuvia ennen väliaikaista 2 päivän keskeytystä elektroniikan kuumennuksen rajoittamiseksi, kun aurinko huipentuu koettimen yläpuolelle (7. kesäkuuta). Sitten valokuvaustoimintaa jatketaan ja14. kesäkuutaensimmäisen kuun päivän valaistun jakson lopussa otettiin ja lähetettiin 10 338 valokuvaa. Koetin asetetaan lepotilaan pitkän kuun yön aikana. Kun aurinko ilmestyy uudelleen28. kesäkuuta, koetin kieltäytyy vastaamasta maalta lähetettyihin komentoihin. 7. heinäkuuta, se aktivoituu uudelleen ja sen jälkeen otetaan useita satoja valokuvia. Toisen kuun päivän lopussa JPL päättää tehtävän. Koetin jatkaa vastaamista signaaleihin, jotka on lähetetty kahdeksanteen kuun päivään asti, lähettämällä dataa vuoteen7. tammikuuta 1967.

Seuraavat Surveyor-tehtävät

Surveyor 1: n seuraajana toimi vuosina 1966–1968 kuusi tehtävää , joista neljä onnistui. 20. syyskuuta 1966, Atlas-Centaur AC-7, joka kuljettaa Surveyor 2 -koetinta, suorittaa täydellisen lennon, mutta yksi koettimen vernier-moottoreista kieltäytyy toimimasta keskipitkän korjauksen aikana huolimatta useista maasta komentetuista liikkeistä. Hallitsematon koetin kaatuu kuuhun. Seuraava koetin aloitettiin vasta kuusi kuukautta myöhemmin, jotta kiertoradalla voitaisiin kehittää uudelleen syttyvä Centaur-vaihe: tämä versio mahdollisti laukaisuikkunan laajentamisen ja suuremman laskeutumisvyöhykkeiden valinnan. Surveyor 3 -matka aloitettiin17. huhtikuuta 1967sitten onnistuttuaan laskuun Kuuhun ja tapahtumattoman laskeutumisvaiheen jälkeen, se onnistuu laskeutumaan, mutta epätavallisella tavalla: Vernier-moottorit eivät pysähdy odotetusti, koska tutka ei enää vastaanota maan heijastuksia. Vernier-moottorit reagoivat joka kerta, kun anturi laskeutuu, yrittäen pitää anturin pystysuorassa, mikä saa sen nousemaan uudelleen. Koetin pomppii siten kolme kertaa kuun maaperään, ensimmäisen kerran yli 10 metrin korkeudessa, ennen kuin maapallon joukkue lähettää käskyn sammuttaa moottorit. Todennäköisin selitys on, että laskeutumistutka houkutteli kraatterin reunan, johon koetin laskeutui. Vaikka osa lohko I -koettimia onkin , Surveyor 3: lla on pieni lapio, joka on saatavana periaatteessa vain seuraavassa versiossa, mutta rajoitetummalla mittareilla ; tämä antaa lisätietoja kuun maaperän rakenteesta. Surveyor 4 -koetin käynnistetään14. heinäkuuta 1967, mutta kosketus koneeseen menetettiin kaksi ja puoli minuuttia ennen kuin se laskeutui pian sen jälkeen, kun sen retro-raketti oli ammuttu. Surveyor 5 , käynnistetty3. syyskuuta 1967, lähestyy vikaa: viallinen venttiili päästää heliumin ulos, mikä sallii vernier-moottoreiden polttoaineen paineen. Lentosuunnitelmaa muutettiin kiireellisesti rajoittamaan moottorikäyttöisten moottoreiden käyttöä ja retro-raketti ammuttiin tarkoituksella paljon odotettua pienemmällä korkeudella. Kun vernier-moottorit valloittavat, koetin on 1300 metrin korkeudessa (10 km: n sijasta  ), mutta nopeus on laskettu 30  m / s ( 150  m / s: n sijasta ). Koetin laskeutuu ongelmitta Rauhanmerelle pienen kraatterin 20 °: n kaltevuudelle 30  km: n etäisyydeltä tavoitettaan. Maanmittaus 5 on lohko II -version ensimmäinen koetin, joka on paremmin varustettu tieteellisillä välineillä; siinä on alfa-säteilyanalysaattori, jota käytetään onnistuneesti määrittämään ympäröivässä maaperässä olevat tärkeimmät kemialliset alkuaineet . Tehtävän aikana vernier-moottoreita ammutaan puoli sekuntia, jotta voidaan testata, kuinka pinta syöpyy moottoreiden räjähdyksestä, ja päätellä joitakin sen mekaanisista ominaisuuksista.

Surveyor 6 -koetin käynnistetään7. marraskuuta 1967ja laskeutuu turvallisesti Sinus Mediin tasangolle  ; tämä paikka oli valittu peräkkäin viallisille Surveyor 2- ja Surveyor 4 -koettimille ja sen oli tarkoitus toimia vaihtoehtoisena laskeutumispaikkana ensimmäiselle Apollo-operaatiolle. Kuten Surveyor 5 , testi uudelleen syttymiseen Vernier moottorien suoritetaan, mutta tällä kertaa työntövoiman on sekä pidempi ( 2,5 sekuntia ) ja sivusuunnassa: esittämiä lyhyt impulssi sen moottorit, koetin nousee 3,5 metriä liikuttaessa 2,5 metriä . Ennen ja jälkeen otetut valokuvat osoittavat, että suuttimien räjähdyksen aiheuttama maaperän eroosion jälki on vähentynyt. Alfa-säteilyanalysaattorilla tehty uusi maaperän koostumuksen analyysi tuotti tuloksia, jotka olivat verrattavissa Surveyor 5: n toimittamiin tuloksiin . Surveyor 6 -matkan lopussa kaikki ohjelmalle asetetut tavoitteet saavutetaan. Ohjelmasta vastaavat päättävät voivansa nyt ottaa riskin vastaamaan tutkijoiden odotuksiin. Surveyor 7 käynnistettiin7. tammikuuta 1968ja sen on laskeuduttava Tycho-kraatterin lähelle alueelle, joka on peitetty kalliojätteellä, jonka isku on aiheuttanut kraatterin alkupäähän, eikä se siksi ole kovin suotuisa onnistuneelle laskeutumiselle. Tycho on suhteellisen uusi kraatteri, jonka geologit valitsivat, koska sillä näyttää olevan hyvin erilainen geologinen muodostuma kuin merillä , joita on tutkittu tähän mennessä osana Surveyor- ohjelmaa . Huolimatta laskeutumisvyöhykkeen kaoottisesta luonteesta koetin suoritti täydellisen laskeutumisen 2,5  km: n päässä kohdepisteestä. Koettimessa on sekä lapio että alfa-säteilyanalysaattori. Jälkimmäisen, joka pysyy tukossa korkeassa asennossa, laskemiseksi maapallon operaattorit käyttävät kaivinkoneen palveluja. Maaperä osoittautuu pehmeämmäksi kuin aikaisemmilla alueilla, ja sen koostumus on hieman erilainen, kun rautapitoisuus on paljon pienempi (2% 5%: n sijaan).

Surveyor tehtäviä
Koetin Julkaisupäivä
Kokonaismassa (kg) / lasku		 Laskeutumispaikka Tärkeimmät aluksella olevat instrumentit Tulos
Maanmittaaja 1 30. toukokuuta 1966 995,2 / 294 Myrskyjen valtameri Kamera Menestys
Maanmittauslaite 2 20. syyskuuta 1966 - / 292 - Kamera Epäonnistuminen
Maanmittaaja 3 17. huhtikuuta 1967 1026/296 Tietämys Kamera, lapio Menestys
Maanmittaaja 4 14. heinäkuuta 1967 1038/283 - Kamera, lapio Epäonnistuminen
Maanmittaaja 5 8. syyskuuta 1967 1006/303 Rauhanmeri Kamera, alfa-säteilyanalysaattori Menestys
Maanmittaaja 6 7. marraskuuta 1967 1006/300 Sinus Medii Kamera, alfa-säteilyanalysaattori Menestys
Maanmittauslaite 7 7. tammikuuta 1968 1039/306 Tycho-kraatteri Kamera, lapio, alfa-säteilyanalysaattori Menestys

Ohjelman loppu

Vuonna 1965 Surveyor-ohjelman vastuuhenkilöt aikoivat palauttaa viidennestä virkamatkasta tieteelliset välineet, jotka oli poistettu Centaur-vaiheen kehityksessä havaittujen ongelmien takia. Siksi oletetaan, että koettimen massa nousee 1100  kg: iin ja että se voi kuljettaa 52  kg tieteellisiä laitteita, mukaan lukien erityisesti kolme kameraa, poraa, seismometriä ja mikrometeoriittidetektoria . Pian sen jälkeen suunniteltujen tehtävien määrä kasvoi 7: stä 10: een: ensimmäisen tieteellisen koettimen on nyt oltava kahdeksas. Vuoden 1966 lopussa budjettirajoitukset johtivat viimeisten kolmen virkamatkan lopettamiseen, mikä lopetti toivot ohjelman tieteellisestä osasta. Sisäänmarraskuu 1969, Apollo 12: n miehistö onnistui laskeutumaan LEM: äänsä kaukana Surveyor 3  : sta: koettimen kamera ja lapio irrotettiin, ja miehistö toi ne takaisin maahan, jotta he voisivat tutkia pitkäaikaisen altistuksensa avaruuden tyhjiölle. Kamera on nyt esillä National Air and Space Museum in Washington . Valmistuttuaan Surveyor-koettimien kehittämiseen käytetyt summat ovat 469 miljoonaa dollaria , joka on neljä kertaa alkuperäinen arvio ja suurempi kuin kahden nykyaikaisen avaruuskoeohjelman Ranger ( 260 miljoonaa dollaria ) ja Lunar. Orbiter ( 200 miljoonaa ) kumulatiiviset kustannukset . . Jos tämä ylitys saattaa tuntua merkittävältä, se ei todellakaan ole kovin kaukana siitä, mitä havaittiin viidentoista amerikkalaisen avaruusohjelman aikana: niiden kustannukset kerrotaan keskimäärin 3,5: llä alkuperäiseen arvioon verrattuna.

Maanmittausantureiden tekniset ominaisuudet

Rakenne

Surveyor-koettimen keskirakenne koostuu katkaistun pyramidin muotoisesta alumiiniputkien ristikosta, johon eri osajärjestelmät ja hyötykuorma on asennettu (katso alla olevat kaaviot 1 ja 2 ). Sen hämähäkkimäinen ulkonäkö, ulkoisen vaipan puuttuminen, joka korostaa aerodynaamisten rajoitusten häviämistä tyhjiössä, erottaa sen edeltäneistä amerikkalaisista koettimista. Laskutelineessä on kolme saranaan kiinnitettyä jalkaa, jotka on kiinnitetty pyramidin kulmiin: niiden yläosassa on iskunvaimentimet ja lopussa jalat leveiden sylinterimäisten pohjina, joiden korkeus on 13  cm ja halkaisija 20  cm . Ne on myös suunniteltu vääntymään, jos pystysuora saapumisnopeus on suuri. Muut 20 cm korkea iskunvaimentimet  , valmistettu kuten aiemmat kanssa alumiini honeycomb- tyyppinen rakenne , on alle asennettu päärunkoon. Kun laskuteline epämuodostuu kosketuksessa maan kanssa laskemalla anturin keskirakennetta, nämä lohkot neutraloivat jäännösenergian. Akseliväli on 4,3 metriä ja kokonaiskorkeus 3 metriä . Eri laitteet ovat hajallaan tämän avoimen rakenteen yli, mikä heijastaa projektin hyvin hajautettua organisointia koettimen valmistajalla, Hughes Aircraftilla . Tämä järjestely, toisin kuin alijärjestelmien mukaan ryhmittelyn nykyaikaiset periaatteet, ei edistänyt koneen massan optimointia, mutta mahdollisti sen kehittämisen erittäin helposti tehtävien edetessä.

Käyttövoima

Koettimessa on kolme potkuripakettia: retro-raketti, jota käytetään melkein koko nopeuden peruuttamiseen lähestyttäessä kuuta, kolme vernier-moottoria, joiden päätehtävä on hidastaa koetinta laskeutuessa kuun maaperälle ja lopuksi kolme paria pieniä kylmät kaasupotkurit, jotka vastaavat anturin suuntauksen ylläpitämisestä.

Retro-raketti, joka on vastuussa anturin nopeuden pudottamisesta 2750  m / s: sta noin 159  m / s: iin kuuhun lähestyttäessä, on kiinteä Thiokol TE-364 -potkuripotkurin työntövoima 40  k N ( 4 tonnia ). . Moottori koostuu halkaisijaltaan 94 cm : n pallomaisesta terästankista  , joka sisältää ponneaineen, josta tulee osaksi säiliöön upotettu pitkä suutin (katso kaavio 3 ). Moottorin ominaispulssi on 275 - 280 sekuntia .

Kolme moottoria, joiden työntövoimaa voidaan moduloida välillä 140–470  N , palavat monometyylihydratsiinia ja typpiperoksidia, joka syttyy itsestään kosketuksiin joutuessaan ( hypergolinen ). Polttoaine ja hapetin lähetetään suuttimiin paineistetulla heliumilla . Koetin kuljettaa 81  kg polttoainetta jaettuna kuuteen pallomaisessa säiliössä (kaksi moottoria kohti), jotka pidetään hyväksyttävässä lämpötilassa yhdistämällä lämpöeristimiä ja lämmitysvastuksia. Työntövoima näistä kolmesta ohjauspotkuria on myös säädettävissä 6 ° kummallakin puolella sen akselin kanssa vapausasteen , jonka avulla se vaikuttamaan telan . Nämä moottorit ovat vastuussa lentoradan korjausten tekemisestä, anturin suuntauksen ylläpitämisestä jälkiraketin käytön aikana ja anturin jarruttamisesta laskeutumisen viimeisessä vaiheessa.

Tutkat

Tasaisen laskeutumisen saavuttamiseksi kuun maaperällä koettimessa on kaksi tutkaa . Ensimmäinen, nimeltään AMR ( korkeusmerkkitutka ), asennetaan retro-raketin suuttimen ulostuloon ja sillä on hyvin erityinen käyttö: sen on mitattava kuun sijaintietäisyys ja aloitettava retro-raketti, kun ohjelmoitu arvo saavutetaan. Toinen tutka, joka tunnetaan nimellä RADVS ( korkeus Dopplerin nopeustunnistustutka ), ottaa sen jälkeen vastaan ​​ensimmäisestä jälkiraketin sammumisen jälkeen ja toimittaa ajotietokoneelle tietoja laskeutumisvaiheessa laskeutumiseen saakka. Siinä on kaksi antennia, joiden avulla se voi laskea toisaalta etäisyyden maahan ja toisaalta koettimen pystysuoran ja vaakasuoran nopeuden Doppler-vaikutuksella .

Televiestintä ja energia

Koetin ylitetään mastolla, joka on asennettu epäsymmetrisesti puolivälissä pyramidimaisen rakenteen kahden kulman väliin. Sen yläosassa on suuri vahvistus (suuri nopeus 27 db ) tietoliikenne antenni , jossa on tasomainen muoto ja aurinkopaneeli . Kolme sähkömoottoria mahdollistavat suunnan säätämisen siten, että nämä kaksi laitetta suunnataan vastaavasti kohti maata ja kohti aurinkoa. Aurinkopaneelin suuntaa kohti aurinkoa ohjataan maasta, kun otetaan huomioon auringon suhteellisen hidas liikkuminen taivaalla, kun koetin on asetettu kuun maahan (0,5 ° tunnissa). Koettimessa on myös kaksi matalan vahvistuksen suuntaista antennia, jotka on myös asennettu pieneen nivellettyyn mastoon. S-kaistaa käyttävät lähetykset voidaan suorittaa pienellä teholla (100  m W ) tai suurella teholla (10  W ). Aurinkopaneeli, jonka pinta-ala on 0,855  m 2, on taitettuna mastoa pitkin laukaisun aikana. Se tarjoaa 90  W , joka on tallennettu hopea - sinkki akun , jonka kapasiteetti on 176 Ah . Se tuottaa suoraan 22 V: n jännitteen  . Malleihin 1–4 on asennettu 45 Ah: n lisäakku, jotta anturi voi toimia heti laskeutumisen jälkeen. Koettimen suunnittelijat ovat päättäneet yksinkertaistaa ajotietokoneen tehtävää mahdollisimman paljon: eri toimintoja ohjataan maasta etänä käyttäen kieltä, joka käsittää 256 tyyppistä käskyä. Mittapää välittää säännöllisesti noin sadan parametrin arvot maaohjaukseen.

Suunnan ja lämpötilan säätö

Koetin stabiloitu 3 akselia  : orientointivalvonta koettimen käyttää kahta aurinko anturit (vähemmän tarkka anturi ensimmäisen tarkkailu ja hieno anturi), joka on tähti löytäjä kehitetty puitteissa Mariner ohjelma , joka pidetään terävä on tähti Canopus ja gyroskoopit . Suuntakorjaukset tehdään käyttämällä kolmea paria pientä kylmäkaasupotkuria, jotka on asennettu laskutelineen laippojen yläpuolelle ja jotka poistavat typpeä, joka on varastoitu pallomaisessa säiliössä, jonka kapasiteetti on 2  kg . Lämmönsäätö on sekä passiivinen eristekerrosten että heijastavien maalien läpi ja aktiivinen. Kaksi laatikkoa kokoaa yhteen elektroniikka - televiestinnän, ajotietokone, sähköinen muuntaja - termisesti eristetty ansiosta kaksinkertainen seinä, joka on työnnetty eristeen, joka koostuu 75 arkkia ja mylar- alumiiniseen tukea. Aktiivinen lämpösäätö pitää laatikoiden lämpötilan alueella, joka on yhteensopiva elektroniikan ominaisuuksien kanssa lämpöputkien ansiosta, jotka ovat vastuussa lämmön tyhjentämisestä laatikoiden yläosassa oleviin pattereihin ja päinvastoin ladattuihin sähkövastuksiin lämpötilan ylläpitämiseksi. melko korkea.

Tehtävän eteneminen

Käynnistysikkuna

Surveyor Laukaisuikkuna määritetään useita parametreja. Koetin laskeutuu kuun päivän valaistun jakson (ts. Neljätoista maanpäällisen päivän) alkuun voidakseen täyttää tehtävänsä ennen kuin aurinko saavuttaa sen huippuosan ja luo epäsuotuisat lämpöolosuhteet. Ensimmäisissä tehtävissä maapallon ja kuun välisen ruiskutuspisteen määrää tiukasti laukaisuaika. Itse asiassa, kun otetaan huomioon epävarmuustekijät Centaur- vaiheen mahdollisuudesta ampua kahdesti, koetin ei pysäköi odotusradalle vasta, kun saavutetaan suotuisa suuntaus. Ruiskutus Kuuhun on suora, mutta Centaur-vaiheen polttoainevarastot mahdollistavat laukaisuikkunan laajentamisen muutamaan tuntiin päivässä. Kuuhun kulkemisen kesto määräytyy sen polulla olevan koettimen nopeuden perusteella, jonka itse määrää kantoraketin ja retro-raketin kapasiteetti. Laskeutumisen kriittisen vaiheen aikana Goldstone-antennin on kyettävä vastaanottamaan signaalit koettimesta. Käytännössä maan ja Kuun välinen kuljetusaika on 61-65 tuntia . Kaikki laskeutumispaikat Surveyor 7: ää lukuun ottamatta sijaitsevat päiväntasaajan lähellä polttoaineenkulutuksen ja ohjaamisen rajoittamiseksi saavuttaessa. Surveyor 1 -matkalla , joka on ensimmäinen sarjassa ja jolla on suuri riski, valittu laskeutumispaikka sijaitsee melkein koettimen saapumispisteen paikallisessa pystysuorassa lähellä Kuua.

Laukaisu ja kulku kuuhun

Kantoraketti on ammuttu Cape Canaveral pohja vuonna Floridassa . Toisin kuin Atlas-Agena, kantoraketin reittiä ei korjata maasta, vaan sitä mukautetaan jatkuvasti Centaur-vaiheessa sijaitsevaan ohjausjärjestelmään. Saavutettuaan korkeudessa 120  km: n , The korkki on lasikuitu on heitetään. Centaur-vaihe syttyy, kun kantoraketti on saavuttanut 155 km: n korkeuden  . Centaur-vaiheen moottorit pysähtyvät automaattisesti, kun saavutettu nopeus on 10,5  km / s . 438 sekuntia on kulunut toisesta vaiheesta lähtien ammuttiin ja 689 sekunnin jälkeen lentoonlähtöä. Koetin on 166 km: n ja 3600  km : n korkeudessa  Cape Canaveralista lounaaseen, kun se alkaa kulkea Kuuhun. Koetin on nyt sijoitettu voimakkaasti elliptiseen kiertoradalle ympäri maapalloa, jonka perigee on 160  km ja apogee 384 000  km . Tämä liikerata lasketaan siten, että koetin, saavuttaessaan apogeenin , putoaa Kuun vetovoima-alueelle.

Centaur-vaihe käyttää koettimeen liitettyä sähköliitäntää lähettämään komennon laskutelineen laskeutumisjalkojen alaosan ja suuren vahvistuksen antennin käyttämiseksi. Nämä koettimen osat on taitettu korkin alle varatun tilavuuden rajoittamiseksi. Centaur-vaiheen tietokone laukaisee sitten sähköjohdon leikkaamisen ja sitten 5 sekuntia myöhemmin laukaisimen ja anturin erottamisen. Jälkimmäinen alkaa kääntyä käyttämällä pieniä asennonohjausmoottoreitaan suunnistaakseen aurinkopaneelinsa kohti aurinkoa. Se pyörii ensin pääakselinsa ympäri nopeudella 0,5 ° sekunnissa, kunnes ensimmäinen aurinkokenno, jonka optinen kenttä on 196 ° × 10 °, havaitsee tähden, minkä jälkeen se pyörii muilla akseleillaan, kunnes toinen, herkempi aurinkokenno ( kapeampi optinen kenttä) havaitsee Auringon. Sitten aurinkopaneeli vapautuu pienellä pyroteknisellä varauksella ja se on suunnattu kohtisuoraan mastoon nähden ja kohti aurinkoa. Centaur-vaihe käyttää suuntaa ohjaavia moottoreitaan aloittaakseen 180 °: n pyörimisen, sitten kun se on suorittanut puolet suunnanmuutoksestaan, laukaisee moottorit hetkeksi ja puhdistaa sitten säiliönsä poikittaakseen liikeratansa siitä. optisen alan tähti Finder . Tätä käytetään neljä tuntia myöhemmin koettimen suuntauksen jäädyttämiseksi. Puolivälissä, koetin lehdet tämä suunta sijoittaa sen Vernier moottorit oikeassa asennossa suorittaa pieni liikeradan korjaus ( delta-v on 3  m / s ja Maanmittari 1 ).

Laskeutumisvaihe

Saapuminen Kuuhun tapahtuu hyperbolisen liikeradan mukaisesti asettamatta väliradalle satelliittimme ympärille. Kuulta puuttuu ilmakehä, ja saapuminen maahan nollanopeudella perustuu moottoreiden kapasiteettiin vähentää kauttakulkuun liittyvää ja kuun painovoiman aiheuttamaa nopeutta . Surveyor- koettimille hyväksytty reitti koostuu vaakanopeuden peruuttamisesta kuun maahan nähden kymmenen kilometrin korkeudessa ja sitten pudottamisesta pystysuoraan kuun painovoiman vaikutuksesta peruuttamalla 90% sen tuottamasta nopeudesta. Tämä varovainen, mutta suhteellisen normaali strategia, kun otetaan huomioon kokemuksen puute Surveyor-ohjelman aikaan, ei ole toisaalta kovin energiatehokas, kuten käyvät ilmi Surveyor 5: n lentosuunnitelmaan tehdyistä muutoksista, jotka pystyivät laskeutumaan aloitetaan pystysuora lasku vain 1,3  km: n päässä maasta käyttämällä paljon vähemmän ponneainetta .

Käytännössä koetin on suunnattu 30 minuuttia ennen laskeutumista suuntaamaan retro-raketin akseli nopeusvektorin kanssa käyttämällä aurinkokennoa ja tähtianturia . Kun AMR-tutka havaitsee, että kuun maa on vain 100  km: n päässä , se laukaisee retro-raketin laukaisusekvenssin: 8 sekunnin kuluttua vernier-moottorit kytketään päälle raketin suuntauksen säilyttämiseksi. operaatio. Tämä sytytettiin sekunnin kuluttua, kun korkeus oli laskenut 76  km  : iin: retro-raketin muodostamat kaasut karkottivat suuttimen ulostuloon kiinnitetyn AMR-tutka-antennin . Retro-raketin toiminta pudottaa nopeuden keskimäärin 2750  m / s: sta 159  m / s : iin 40 sekunnissa. Kymmenen sekunnin kuluttua sen sammumisesta, retrohiiri ja sen säiliö työnnetään, kun korkeus on 10  km  : koettimen massa putoaa 995  kg: sta 340  kg : iin tämän vaiheen lopussa. Mittapää aloittaa sitten hallitun laskeutumisen ajoneuvotietokoneen ohjaamilla moottoreilla. Tässä käytetään korkeusmittarin tutkan antamia tietoja, jotka mittaavat neljää sähkömagneettista sädettä käyttäen sekä korkeutta, pystysuoraa nopeutta että viimeisen vaiheen aikana vaakanopeutta Doppler-vaikutuksella . Saapuessaan 4,5 metrin päähän maasta, moottorin moottorit kytketään pois päältä ja koetin putoaa vapaassa pudotuksessa ja laskeutuu pystysuoralla nopeudella noin 5  m / s ja lähes nolla vaakasuoralla nopeudella.

Tieteelliset tulokset

Surveyor-koettimien hyötykuorma, johon oli alun perin sisällytettävä yli kymmenen tieteellistä instrumenttia, yksinkertaistettiin äärimmäisyyksiin Centaur-vaiheen suorituskykyongelmien seurauksena. Kantavien instrumenttien päätarkoitus on määrittää maan ja kuun helpotuksen ominaisuudet valmisteltaessa Apollo-kuun moduulin laskeutumista.

Tieteelliset välineet

Koettimiin asennetut instrumentit vaihtelivat tehtävien mukaan:

Saadut tulokset

Surveyor-ohjelman keräämät päätiedot ovat 87 674 valokuvaa, jotka kamera on ottanut kuun pinnalta, joista 98% jokaisen tehtävän ensimmäisen kuun päivän aikana. Tutkijat tekevät useita päätelmiä näistä kuvista. Valokuvattujen lohkareiden reunustamien kraatterien syvyys antaa heille mahdollisuuden arvioida regoliittikerroksen paksuus , tämä pöly johtuu meteoriittien toistuvista vaikutuksista  : tämä vaihtelee alueesta riippuen 1-20 metriin . Muutaman senttimetrin kraatterien jakautuminen muutamiin kymmeniin metreihin laskeutumispaikkojen ympärillä vahvistaa Kuun tekemän pommituksen antiikin. Alfa-hiukkasanalysaattori totesi, että testatut näytteet muodostavat kolme ensimmäistä kemiallista elementtiä happea (57%), piitä (20%) ja alumiinia (7%). Nämä ovat tässä järjestyksessä yleisimmät elementit maankuoressa. Maaperän näytteen korkean makaa päällä käynyt Maanmittari 7 eroaa ne analysoidaan tasangoilla: osuus rautaryhmän (joka vaihtelee titaani ja kupari ) on korkeampi. Nämä tulokset, jotka ovat muuten hyvin erilaisia ​​meteoriittien koostumuksesta, sulkevat pois hypoteesin Kuusta, joka on aurinkokunnan muodostuessa läsnä olevan primitiivisen materiaalin jäljitelmä .

Apollo-ohjelman näkökulmasta kuun maaperän mekaaniset ominaisuudet on tutkittu erityisen perusteellisesti. Märän hiekan sakeuden omaava maaperä on puristettavissa, mutta sen puristuslujuus kasvaa nopeasti syvyyden mukana ja saavuttaa 5,5  N / cm 2 - 5  cm . Tämä vastus on pitkälti yhteensopiva kuumoduulin laskutelineen kanssa, jonka on tuotava miehet Kuuhun. Surveyor-koettimet eivät pystyneet suorittamaan tarkkoja laskeutumisia lähellä Apollo-ohjelmaan todennäköisesti valittuja paikkoja; NASA: n virkamiesten on oletettava, että maanmittausoperaatioiden havainnot kuun maaperän ominaisuuksista koskevat tulevia miehitettyjä operaatioiden laskeutumispaikkoja. Tämä hypoteesi osoittautuu oikeutetuksi.

Galleria Surveyor-koettimien ottamista valokuvista

Huomautuksia ja viitteitä

Huomautuksia

  1. Vuonna 1892 amerikkalainen geologi Grove Karl Gilbert omistaa ensimmäisenä kaikkien kuun kraatterien luomisen vaikutuksille ja selittää niiden antaman mekanismin. Mutta seuraavan puolen vuosisadan hallitseva teoria toteaa, että kraatterit johtuivat tulivuoren ilmiöistä. Astrofyysikko ja teollisuus Ralph Belknap Baldwin  (vuonna) esittää vahvat perustelut kirjassaan The Moon of the Moon julkaistiin vuonna 1949, mikä on seurausta hänen havaintoistaan ​​ja tietämyksestään räjähteiden alalla. 1950-luvun lopulla tätä selitystä meteoriittivaikutuksilla ei ollut vielä täysin hyväksytty.
  2. JPL: llä on veto-oikeus siihen vaikuttaviin NASA-ohjelman suuntiin. Sitä hallinnoi (teoreettisesti) Caltech, jolle NASA maksaa vuosittain 2 miljoonaa dollaria tästä palvelusta (erittäin suuri summa tuolloin). NASAn johtajat hyväksyvät nämä sitovat lausekkeet, jotka toivovat hyötyvänsä etuoikeutetuista kontakteista korkeakouluihin ja tutkimuksesta JPL: n kautta. Paradoksaalista kyllä, tutkijat arvostivat sitä vähän, kun kritisoivat keskuksen jäseniä heidän huolimattomuudestaan ​​tieteellisten hyötykuormien kehityksessä ja heidän välinpitämättömyydestään tekemässään työssä.
  3. Hughes Aircraft, Pohjois-Amerikka , Avaruustekniikan laboratoriot ja McDonnell Aircraft
  4. Centaur-vaiheen antama opastus on niin tarkka, että se aiheuttaa ongelman: Surveyor- koettimella oli tietty määrä polttoainetta korjaamaan kurssinsa Maa-Kuu-radalla, mutta tämä polttoaine osoittautui tarpeettomaksi Centaur-lattian suorituskyky. JPL-insinöörien oli löydettävä ratkaisu päästä eroon tästä ylipainosta ennen laskeutumista kuuhun.
  5. Tämän kappaleen luvut ovat Surveyor 1 -lennolta suoralla injektiolla Kuuhun.
  6. Kaikki nämä toiminnot laukaistaan ​​pienten pyroteknisten varausten avulla, jotka vapauttavat nastat, ja erottaminen / sijoittaminen käyttää jousia.
  7. työntövoima jarruraketti riippuu lämpötilasta moottorin, joka mahdollistaa enemmän tai vähemmän tehokasta kemiallista palamista. Tämä lämpötila puolestaan ​​riippuu retro-raketin ulkoisen rakenteen altistumisesta auringolle, koettimen suunnittelijoiden huonosti ymmärtämään tekijään.

Viitteet

  1. (en) Planetary Protection Office, "  Kaikki planeetat, koko ajan: aurinkokunnan tehtävät  " , NASA ,10. elokuuta 2018(käytetty 17. elokuuta 2018 ) .
  2. (sisään) Loyd S. Swenson, nuorempi, James M. Grimwood, Charles C. Alexander (NASA), "  Tämä uusi valtameri: Mercury-projektin historia - Redstone ja Atlas  " ,1989(katsottu 11. lokakuuta 2009 )
  3. (in) Berndt Leeitenberger, "  Die Semjorka Trägerraket  " (näytetty 16 maaliskuu 2011 )
  4. David M.Harland , s.  43 op. cit.
  5. (sisään) Benn D. Martin, "  Mariner-planeettaviestintäjärjestelmän suunnittelu  " [PDF] , mutta 15 1961 , s.  2
  6. (in) Don E. Wilhelms, kivinen Moon: geologi historia kuututkimukseen ,1993( lue verkossa ) , luku .  1 (”Hiljainen alkusoitto 1892–1957”) , s.  28
  7. (in) Don E. Wilhelms, kivinen Moon: geologi historia kuututkimukseen ,1993( lue verkossa ) , luku .  1 (”Hiljainen alkusoitto 1892–1957”) , s.  26-27
  8. (in) Don E. Wilhelms, kivinen Moon: geologi historia kuututkimukseen ,1993( lue verkossa ) , luku .  1 (”Hiljainen alkusoitto 1892–1957”) , s.  19-20
  9. (in) Don E. Wilhelms, kivinen Moon: geologi historia kuututkimukseen ,1993( lue verkossa ) , luku .  3 (“The Earthbound View 1961–1963”) , s.  67-69
  10. (sisään) Homer Edward Newell, "  Beyond the Atmosphere: Early Years of Space Science - Chapter 15 Jet Propulsion Laboratory: Insider Outsider gold?"  " ,1979
  11. (sisään) Homer Edward Newell, "  Beyond the Atmosphere: Early Years of Space Science - luku 15 Kysymys reagointikyvystä  " ,1979
  12. (in) Homer Edward Newell, "  Beyond the Atmosphere: Alkuvuosina Space Science - Luku 15 kuun ja planeettojen  " ,1979
  13. (en) Dean Eppler (NASA), robotti-esiasteiden keräämät tiedot Apollo-projektin tueksi ,Huhtikuu 1992( lue verkossa ) , s.  16
  14. David M.Harland , s.  56 op. cit.
  15. (sisään) Don E. Wilhelms, To Rocky Moon: A Geologist's History of Lunar Exploration ,1993( lue verkossa ) , luku .  8 (”Surveyor and the Regolith 1966–1968”) , s.  137-138
  16. (en) Oran W. Nicks, "  Kaukamatkailijat: Exploring Machines - Essentials for Surveyor  " ,2004
  17. (in) Judy Rumerman ,, NASA historiallinen Data Book, Vol. VII: NASA: n laukaisujärjestelmät, avaruuskuljetukset, ihmisen avaruuslennot ja avaruustiede (SP 4012v2) , 1989-1998 ( lue verkossa [PDF] ) , luku .  3 (”Avaruustiede ja sovellukset”) , s.  327
  18. David M.Harland , s.  143 op. cit.
  19. David M.Harland , s.  143-149 op. cit.
  20. (in) Dean Eppler (NASA), robotti-esiasteiden keräämät tiedot Apollo-projektin tueksi ,Huhtikuu 1992( lue verkossa [PDF] ) , s.  9-11
  21. Patrick Maurel, Escalade du Cosmos , Bordas ,1972, s.  170-171
  22. (in) Don E. Wilhelms, kivinen Moon: geologi historia kuututkimukseen ,1993( lue verkossa ) , luku .  4 (”Valmistautuminen tutkimaan 1963–1965”) , s.  82
  23. Erasmus H.Kloman , s.  46-79 op. cit.
  24. Erasmus H.Kloman , s.  80-89 op. cit.
  25. (in) Virginia P. Dawson ja Mark D. Bowle, "  Miehittämättömät Space Projektinhallinta Surveyor ja kuurata (SP-4901)  " ,1997
  26. (in) Homer Edward Newell, "  Beyond the Atmosphere: Early Years of Space Science - Chapter 15 Accommodation  " ,1979(katsottu heinäkuussa 2011 )
  27. David M.Harland , s.  137-142 op. cit.
  28. David M.Harland , s.  168-199, op. cit.
  29. (sisään) NASA - NSSDC Master Catalog, "  Surveyor 1  " (katsottu 9. heinäkuuta 2011 )
  30. (sisään) Don E. Wilhelms, To Rocky Moon: A Geologist's History of Lunar Exploration ,1993( lue verkossa [PDF] ) , luku .  8 (”Surveyor and the Regolith 1966–1968”) , s.  140-141
  31. Virginia P.Dawson et ai. , s.  90-94 op. cit.
  32. David M.Harland s.  287-314 op. cit.
  33. David M.Harland s.  325-349 op. cit.
  34. David M.Harland s.  349-364 , op. cit. .
  35. David M.Harland s.  366-391 op. cit.
  36. (in) "  Surveyor (1966 - 1968)  " , NASA (käytetty 11. maaliskuuta 2011 )
  37. (en) Kansallinen ilma- ja avaruusmuseo, "  Exploring the Planets  " (katsottu 9. heinäkuuta 2011 )
  38. (in) Bernd-Leitenberger, "  Die Surveyor Raumsonden  " ( katsottu 14. heinäkuuta 2011 )
  39. (in) "  Surveyor 7  " , NSSDC NASA ( katsottu 14. heinäkuuta 2011 )
  40. (in) Erasmus H. Kloman (NASA), "  Miehittämättömät tilanhallintamahdollisuuksien projekti: Surveyor ja Lunar Orbiter (NASA SP-4901)  " [PDF] ,1972, s.  25-26
  41. Andrew J. Ball et ai. , luku. 21: Maanmittauslaskut , s.  264-265 , op. cit.
  42. Surveyor V -matkaraportti , s.  70-84 , op. cit. .
  43. Surveyor V -matkaraportti , s.  80 - 84 , op. cit. .
  44. Surveyor V -matkaraportti , s.  70-80 , op. cit. .
  45. Surveyor V -matkaraportti , s.  89-99 op. cit.
  46. David M.Harland , s.  166-167 , malli: Op. cit .
  47. (in) Bernd Leitenberger, "  Die Surveyor Raumsonden  " ( katsottu 10. maaliskuuta 2011 )
  48. David M.Harland , s.  168-169 , op. cit. .
  49. David M.Harland , s.  169-174 , op. cit. .
  50. Andrew J.Ball et ai . 5: Laskeutuminen ilmattomaan kehoon , s.  48-50 op. cit.
  51. David M.Harland , s.  178-183 op. cit.
  52. Maanmittausohjelman tulokset , s.  22 op. cit.
  53. Maanmittausohjelman tulokset , s.  16 op. cit.
  54. Maanmittausohjelman tulokset , s.  282-289 op. cit.
  55. Maanmittausohjelman tulokset , s.  18 op. cit.
  56. Maanmittausohjelman tulokset , s.  10 , op. cit. .
  57. Maanmittausohjelman tulokset , s.  13 , op. cit. .
  58. Maanmittausohjelman tulokset , s.  16-17 , op. cit. .
  59. Maanmittausohjelman tulokset , s.  14-15 , op. cit. .
  60. (in) Dean Eppler (NASA), robotti-esiasteiden keräämät tiedot Apollo-projektin tueksi ,Huhtikuu 1992( lue verkossa [PDF] ) , s.  18.

Lähteet

Hakuteos :

NASA toimii:

Muut:

Liitteet

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoinen linkki