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| ミッションタイプ | 月面衝突装置 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| オペレーター | NASA /ジェット推進研究所 | ||||
| コスパーID | 1964-041A | ||||
| SATCAT番号 | 00842 | ||||
| ミッション期間 | 2日20時間35分 | ||||
| 宇宙船の特性 | |||||
| メーカー | ジェット推進研究所 | ||||
| 打ち上げ質量 | 365.6 kg (806 ポンド) [1] | ||||
| 寸法 | 1.52 m × 2.51 m (5.0 フィート × 8.2 フィート) | ||||
| 力 | 200ワット | ||||
| ミッション開始 | |||||
| 発売日 | 1964 年 7 月 28 日、16:50:07 UTC [1] | ||||
| ロケット | アトラス LV-3 アジェナB (250D / AA9) | ||||
| 発射場 | ケープカナベラル、LC-12 | ||||
| 月面衝突装置 | |||||
| 影響日 | 1964 年 7 月 31 日、13:25:48.82 UTC | ||||
| 衝突地点 | 南緯10度38分02秒 西経20度40分38秒 / 南緯10.6340度 西経20.6771度 / -10.6340; -20.6771 [2] ( Mare NubiumとOceanus Procellarumの間) | ||||
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レンジャー 7 号は、月面のクローズアップ画像を地球に送信することに成功した最初のNASA 宇宙探査機でした。また、レンジャー プログラムで初めて完全に成功した飛行でもありました。1964 年 7 月 28 日に打ち上げられたレンジャー 7 号は、月面衝突軌道を達成し、衝突までの飛行の最後の数分間に月面の高解像度写真を送信するように設計されました。
これらの目的を達成するために、宇宙船にはテレビ用ビジコンカメラが 6 台搭載されていた。広角カメラが 2 台 (チャンネル F、カメラ A と B)、狭角カメラが 4 台 (チャンネル P) である。カメラは 2 つの独立したチェーン、つまりチャンネルに配置され、それぞれが独立した電源、タイマー、送信機を備えており、高品質のビデオ画像を取得する信頼性と確率が最大限に高められていた。レンジャー 7 号は、飛行の最後の 17 分間に 4,300 枚以上の写真を送信した。68.6 時間の飛行後、宇宙船は海と嵐の大洋の間に衝突した。この着陸地点は後に海と名付けられた。衝突時の速度は 2.61 キロメートル/秒 (1.62 マイル/秒) で、宇宙船の性能は期待を上回った。[3]宇宙船では他の実験は行われなかった。[4]
レンジャー6の余波とレンジャー7への準備
NASA は、カメラ システム以外はすべてうまく機能したという理由で、レンジャー 6 号を好意的に宣伝しようとしたが、出版物「ミサイルとロケット」の編集者であるウィリアム J. コフリンは、同計画を「100% 失敗」であり、JPL のこれまでの実績は「恥ずべきもの」と呼んだ。ミッションは完全な失敗ではなかったが、カリフォルニア州パサデナにある非営利研究所でカリフォルニア工科大学(Caltech) の分校であるジェット推進研究所は、ミッションを成功させるために必要な意欲や野心のない「軟弱な」学術環境であるとの意見はコフリンだけではなかった。彼はレンジャーを「敗者」とみなし、しばらくの間、レンジャー計画に関わった NASA の誰もがそれを隠そうとした。また、画像を返すためだけに探査機を送り込むことは無意味であり、アポロでも達成できなかったことは何も達成できないとも言われていた。[5]
レンジャー6号のミッションが終了した直後、テレビカメラの故障の原因を解決するための検討委員会が招集された。すぐに原因が判明した。上昇中にカメラのテレメトリ システムが誤って起動したのは、カメラの電源を遮断した電気的なショートが原因だった。しかし、なぜそれが起きたのかは、探査機から返送されたテレメトリデータから得られる情報が限られていたこともあり、いまだに謎のままだった。1964年2月14日、JPL は、内部のコマンド スイッチが予定より早く起動したか、ペイロード フェアリングのアンビリカル コネクタでアーク放電が発生した可能性があるという報告書を発表した。しかし、後者が発生したという証拠や、発生する可能性のある明らかな方法はなく、カメラ システムやペイロード フェアリングにいくつかの変更が提案された。
NASAの検討委員会は、レンジャー6号のシステムはジェット推進研究所が主張したほど冗長性がなく、打ち上げ前のテストが不十分で、ニュージャージー州のRCA工場でカメラが勝手に作動する事例があったことを発見した。カメラを最初から完全に再設計しなければならない場合、次のレンジャーミッションはほぼ1年遅れる可能性がある。
議会に提出された完全な報告書は、NASA の複数の関係者から批判を受け、カメラに冗長性が欠けているにもかかわらず、ブースターや宇宙船の何十もの故障モードのいずれかが TV 画像を返さない結果になる可能性もあると指摘された。打ち上げ前の適切なテストがなかったことに関して、彼らは 1961 年にレンジャー 1 号が地上テスト中に太陽電池パネルを展開した事件を持ち出し、ブロック II 探査機では 60 ワットのフルパワーでの地上テストが中止されたことを挙げた。これは、発射台で中間軌道修正エンジンが誤って点火し、その過程で打ち上げ機全体が破壊される恐れがあったためである。
RCA 社はまた、密封されたレンジャー モジュールの検査で、中にネジとワッシャーの入ったプラスチック袋が発見された際、ニュージャージー州ハイツタウンにある本社工場の作業基準を調査すると約束しました。これは不満を持った従業員による行為ではないかと疑われましたが、誰かが誤ってやった可能性の方がはるかに高いです。
カメラ自体に不具合の明らかな原因が見つからなかったため、次に調査はペイロード フェアリングの電気アンビリカル ケーブルに移りました。このアンビリカル コネクタは通常、レンジャーのサブシステムのテストを行うために地上で取り付けられ、打ち上げ時には薄い蝶番の扉で覆われているだけでした。コネクタのピンの 1 つは「ホット」で、簡単にブリッジされ、隣接するピンに電圧が伝わり、打ち上げ時にTV カメラシステムが作動する可能性があります。原因については、静電放電の可能性と、何らかの衝撃波の可能性が考えられました。
JPL宇宙科学部門の物理学者アレクサンダー・ブラテナールは、電気ショートはアトラスブースターセクションの切り離し中に推進剤が放出されたことが原因ではないかと示唆した。曇りの日に行われたレンジャー6号の打ち上げでは、この出来事を追跡するカメラの映像はなかったが、他のアトラス打ち上げのフィルムには、ステージング後に大きな白い煙が打ち上げ機を包んだことが示されていた。コンベアの技術者は、ステージング後にアトラスから51キログラム（112ポンド）の液体酸素が放出されたことを確認したが、衝撃波説は魅力的に思えたものの、ジェット推進研究所の別の物理学者ジェームズ・ケンドールはそれを即座に却下した。ステージングが行われた時のアトラスの空気の薄さと高度の高さを考えると、静電放電の考えも考えにくい。
ブラテナールは粘り強く、アトラス打ち上げのフィルムをさらに拡大して調べたところ、段積み後の煙の中に閃光が見られることが判明した。コンベアへの別の電話により、段積み中にRP-1が 30 キログラム (67 ポンド)投下され、アトラスの持続エンジンの排気が推進剤の雲に点火して閃光が発生したことが判明した。ペイロード シュラウドのアンビリカル ドアは薄いラッチ機構でしか固定されていなかったため、点火した推進剤からの高温のガスが電気コネクタに接触してショートを引き起こした可能性がある。打ち上げ中のテレメトリ システムの不注意な起動は、T+140 秒のブースター切り離しとほぼ同時に発生していた。これで、レンジャー 6 の失敗の原因はこれで終わりだ。
レンジャー7号に加えられた変更の中には、発射台から離れた宇宙船にフルパワーテストを適用する新しい手順が含まれていました。これにより、燃料が満タンのアトラス・アジェナの上で中間軌道修正エンジンが作動するリスクがなくなりました。
ジェット推進研究所は当初、衝突クレーターの撮影ができるようレンジャー 7 号をレンジャー 6 号と同じ地域に衝突させたいと考えていたが、7 月の照明条件があまり良くなかったため、代わりに月の赤道から南に 11 度、嵐の海に近いあまり知られていない地域を狙うことにした。探査機は6 月中旬にアトラス 250D およびアジェナ 6009 号とともに ケープ カナベラルに輸送された。
宇宙船の設計
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レンジャー6、7、8、9は、レンジャー宇宙船のブロック3バージョンと呼ばれていました。宇宙船は、推進装置と動力装置を搭載した幅1.5メートル（4フィート11インチ）の六角形のアルミフレームベースで構成され、その上にテレビカメラを保持する円錐台形のタワーが取り付けられていました。幅739ミリメートル（29.1インチ）×長さ1,537ミリメートル（60.5インチ）の2つの太陽電池パネル翼が、ベースの反対側の端から4.6メートル（15フィート）の全幅で伸びており、指向性のある高利得パラボラアンテナが太陽電池パネルから離れたベースの角の1つにヒンジで取り付けられていました。円筒形の準全方向性アンテナが円錐台の上にありました。宇宙船の全高は3.6メートル（12フィート）でした。[4]
中間軌道修正のための推進力は、4つのジェットベーンベクトル制御を備えた224ニュートン（50 lb f）推力の一元推進剤ヒドラジンエンジンによって提供されました。3軸の方向と姿勢制御は、3つのジャイロ、4つの主要な太陽センサー、2つの二次太陽センサー、および地球センサーのシステムに接続された12の窒素ガスジェットによって可能になりました。電力は、2つのソーラーパネルに含まれる9,792個のシリコン太陽電池によって供給され、合計アレイ面積は2.3平方メートル（25平方フィート）で、200Wを生産します。定格26.5V、9時間の動作容量を持つ2つの1200ワット時のAgZnOバッテリーは、個別の通信/テレビカメラチェーンのそれぞれに電力を供給しました。2つの1000ワット時のAgZnOバッテリーは、宇宙船の動作のために電力を蓄えました。[4]
通信は準全方向性低利得アンテナとパラボラ高利得アンテナを介して行われた。宇宙船に搭載された送信機には、959.52 MHzの60 W TVチャンネルF 、960.05 MHzの60 W TVチャンネルP、および960.58 MHzの3 Wトランスポンダチャンネル8が含まれていた。通信機器は、カメラ送信機からの複合ビデオ信号をRF信号に変換し、宇宙船の高利得アンテナを介して送信した。狭角と広角の両方のテレビ画像の高速フレーミングシーケンスを可能にするために十分なビデオ帯域幅が提供された。[4]
ミッションプロフィール
7月6日、レンジャー7号は地上試験を完了し、ブースターの上に積み上げられた。7月9日、NASAの委員会が会合を開き、ブースターと宇宙船は27日の打ち上げに向けて完全に準備が整ったと判断した。[4]
7 月 27 日の最初のカウントダウンは、アトラスのバッテリーの不具合と地上誘導装置のトラブルにより失敗しました。翌日、すべてが順調に進み、レンジャー 7 号は LC-12 から東部標準時午後 12 時 50 分に打ち上げられました。この打ち上げの天候は晴れて雲もなく、アトラスがステージングしている様子は追跡カメラで観察されました。予想通り、推進剤の雲がブースターを覆いましたが、今回は異常な事象は発生しませんでした。打ち上げから 30 分後、アジェナは再起動し、レンジャー 7 号を月に向かう軌道に乗せました。
レンジャー 7 号の飛行軌道は非常に正確でしたが、月の裏側ではなく嵐の海に衝突するように、7 月 29 日の早朝に短い中間軌道修正が行われました。テレビ カメラのウォームアップ期間は、レンジャー 6 号よりも早く、短く行われました。地上管制官は、ミッションを危険にさらすことを恐れて、探査機の方向は十分に許容できると判断し、より良い角度を得るために姿勢制御スラスタを操作するリスクを冒さないことにしました。太平洋夏時間午前 6 時 9 分、最初のビデオ画像が地球に届きました。
レンジャー 7 号が月面に向かってスピードを上げている間、テレビカメラの性能は正常のままでした。クレーターだらけの月面の画像がカリフォルニア州パサデナの JPL 本部に送られ続け、ついに 6 時 25 分に衝突が起こり、探査機からのすべての信号が途絶えました。JPL の管制室では「熱狂的な祝賀」が起こりました。レンジャー 7 号は月面の初めての近距離画像を届け、「何よりも、有人マーキュリー計画でさえ、スプートニク 1 号の打ち上げでアメリカ人が感じた痛みをついに和らげた」のです。
探査機から返された写真から、月は「非常にゴツゴツとしていて、いたるところに破片がある」可能性が高いことがわかった。メディアに語った後、NASA の職員は当然の質問を浴びせられた。月の表面は、人間が安全に着陸できるほど固いのだろうか？地質学者のジェラルド ・カイパーは、画像から判断すると、月の少なくとも一部は宇宙船が着陸できるほど滑らかである可能性が高いと答えた。しかし、表面の実際の硬さは、軟着陸が行われるまで確実には判断できない。それでも、レンジャー 7 号の画像は、月が十分に固いことを示唆しているようだった。
レンジャー 7 号は 7 月 31 日に月面に到達しました。F チャネルは衝突の 18 分前に 1 分間のウォームアップを開始しました。最初の画像は 13:08:45 UT に高度 2,110 キロメートル (1,310 マイル) で撮影されました。飛行の最後の 17 分間で 4,308 枚の優れた品質の写真が送信されました。衝突前に撮影された最後の画像の解像度は 0.5 メートル (1.6 フィート) です。宇宙船は双曲線軌道に沿って直進しながら月面に遭遇し、月の赤道から -5.57 度の角度で漸近方向に入ってきました。軌道面は月の赤道に対して 26.84 度傾いていました。 68.6時間の飛行の後、レンジャー7号は、 10°38′02″S 20°40′38″W / 10.6340°S 20.6771°W / -10.6340; -20.6771の、無知の海と嵐の大洋（後に認知の海と命名）の間の領域に衝突した。[2]（衝突地点は、最初の報告書「レンジャー7号の月の写真」では、10.63 S、20.66 Wと記載されている。）衝突は、13:25:48.82 UTに、速度2.62 km/s（1.63 mi/s）で発生した。宇宙船の性能は素晴らしく、このミッションの成功は、1958年以来の月探査機の失敗が絶えなかったNASAの運命にようやく好転をもたらした。[4]
レンジャー7号は、NASAの司令ステーションで「ピーナッツ」の伝統を始めたとされている。レンジャー7号の成功後、管制室で誰かがピーナッツを食べているのが目撃された。1964年以来、管制室では幸運と伝統を祈願して、ピーナッツの入った容器を儀式的に開けるようになった。[6]
- レンジャー7降下画像
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最初の画像、衝突の約 17 分前。特徴: 中央右の大きなクレーターはアルフォンサスです。 -
高度: 830 マイル (1,340 km)。特徴:衝突の 8.5 分前に撮影されたゲーリケクレーターの画像。 -
高度: 235 マイル (378 km)。特徴:ボンプランド Hとその双子のクレーター (ボンプランド H の左側) の詳細が増していることに注目してください。 -
高度: 85 マイル (137 km)。特徴:ティコクレーターの光線の一部にある二次クレーターの集まりが明瞭になります。 -
高度: 34 マイル (55 km)。特徴: ティコの外側の光線にあるクレーターの解像度が向上しました。 -
高度: 11 マイル (18 km)。特徴: 白く囲まれた領域の左上付近にクレーターがあります。 -
高度: 3.6 マイル (5.8 km)。特徴: 左上のクレーターにある角張った岩塊。予備調査では、この岩塊はいくつかの独立した塊であることが示されています。 -
レンジャー 7 が高度 3,000 フィート (910 メートル) で撮影した写真には、各辺 100 フィート (30 メートル) の領域が写っています。 -
レンジャー 7 号が月の上空約 1,600 フィート (490 メートル) で撮影した最後の写真には、直径 15 インチ (0.38 メートル) ほどの小さな特徴が写っています。右側の受信機のノイズ パターンは、宇宙船が送信中に月面に衝突したことによるものです。
参照
参考文献
- ^ ab “Ranger 7 - NASA Science”. science.nasa.gov . NASA . 2022年12月1日閲覧。
- ^ ab Samuel Lawrence (2013年9月24日). 「LROC Coordinates of Robotic Spacecraft - 2013 Update」. lroc.sese.asu.edu . 2015年5月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月9日閲覧。
- ^ カルビン・J・ハミルトン。「レンジャー7」太陽系の眺め。
- ^ abcdef 「レンジャー7」。nssdc.gsfc.nasa.gov。 NASA 。2022 年12 月 3 日に取得。
- ^ R. カーギル・ホール (1977). 月への衝突: プロジェクト・レンジャーの歴史. NASA . NASA-SP-4210 . 2022年12月3日閲覧。
- ^ ディナ・スペクター (2012 年 8 月 4 日)。「NASA の意外な「幸運」のお守りは瓶入り」。Business Insider。
外部リンク
- レンジャー7が撮影した画像
- YouTubeの「ルナ・ブリッジヘッド: レンジャー 7 ストーリー」