Skok do neznámeho mesiaca: Päťdesiat rokov od momentu, keď bol prieskumník Surveyor 1 uvedený na trh

Anonim

Skok do neznámeho mesiaca: Päťdesiat rokov od momentu, keď bol prieskumník Surveyor 1 uvedený na trh

SpaceFeature

David Szondy

30. mája 2016

17 obrázkov

Predtým ako som prieskumník Surveyor pristál pred 50 rokmi, vedci neboli si ani istí, že Mesiac mal povrch (Kredit: NASA)

Vesmírna cesta môže byť stále dramatická v roku 2016, ale je to cakewalk v porovnaní s pol storočia. Dnes trvá 50 rokov, kedy sa bezpilotná sonda Surveyor I zdvihla z mysu Canaveral a keď 2. júna 1966 pristála v Oceanus Procellarum, to bolo viac ako prvé mäkké pristátie na Mesiaci v USA, to bol skok do neznáma, Spustený vo výške vesmírnej preteky a hĺbke studenej vojny, stávky pre prvú zo siedmich misií Surveyor boli neuveriteľne vysoké, keďže NASA zápasila s nevyskúšanými technológiami a otázkami o základnej povahy Mesiaca, ktorá mohla spôsobiť alebo zlomiť nádej na pristátie s posádkou.

Surveyor som nebol prvá kozmická loď, ktorá sa dostala na Mesiac, ani to nebolo prvé, ktoré pristálo. Zamykané v rivalite, aby dokázali, kto má prednosť v prieskume vesmíru, Spojené štáty a Sovietsky zväz strieľali sondy na našom družine od roku 1958 s desiatkami zlyhaní a niekoľkými úspechmi, keďže bezpilotní prieskumníci lietali okolo Mesiaca, vrazil do neho.

Prvé "mäkké " pristátie na Mesiaci bolo vyrobené sovietskym Luna 9 štyri mesiace pred Surveyor I. 3. februára 1966, Luna 9 používa retrorockets spomaliť sa nad Oceanus Procellarum. Napriek tomu, že hlavná kozmická loď narazila na povrch mesiaca, uvoľnila prístrojový balík, ktorý používal balóny na potlačenie nárazu. Takto kultivované plavidlo sa potom otvorilo a poslalo naspäť obrazy lunárneho povrchu.

Vesmírna rasa

Luna 9 je vynikajúcim príkladom rozdielov medzi americkým a sovietskym prístupom k prieskumu vesmíru. Kremeľ sa zaujímal predovšetkým o vojenské aplikácie vesmírnych technológií a jeho cieľom v rámci vesmírnej preteky bolo v podstate vyzdvihnúť toľko prvkov čo najrýchlejšie na účely propagandy, zatiaľ čo Američania mali záujem o rozvoj plnohodnotných vesmírnych schopností. To je jeden z dôvodov, prečo spoločnosť Luna 9 prevádzkovala iba jednoduchý kamerový systém a prestala pracovať do troch dní od pristátia.

Miesta pristátia programu Surveyor (kredit: NASA)

Ďalším faktorom sovietskeho prístupu bol jeho dôraz na utajenie. Hoci to bolo nazvané Luna "9, " to bolo v skutočnosti 12. pokus o pristátie Sovietskeho zväzu a 21. misiu Luna. Rozdiel je spôsobený politikou neuznávania žiadnej misie Luna, ktorá nedokázala opustiť obežnú dráhu Zeme. Okrem toho, kde Američania uverejňovali obrázky z lunárnych misií naživo, Sovieti hrali veci bližšie k hrudníku a prvý svetový pohľad na snímky Luna 9 pochádza z rádiovej observatória Jodrell Bank v Británii, ktorá zachytila ​​translunárne prenosy a vyvodil, že Sovieti používajú komerčnú faxovú technológiu.

Do neznámeho

Hoci som prišiel na druhý čas v preteku pristáť na Mesiaci, bol to v mnohých ohľadoch významnejší. Jeho účelom bolo konať ako predvoj pre pristátie s posádkou Apolla a informácie, ktoré poslal späť, sú pripísané ako dôvod, prečo Apollo XI pristál v roku 1969 namiesto roku 1970 - a že sa vôbec nedostal.

Ironický záležitosť o Surveyorovi I je, že nikto si nemyslel, že má nejakú šancu uspieť. Zo siedmich prieskumníkov Surveyorov sa očakávalo, že NASA stratí prvé štyri. To nie je prekvapujúce, pretože predchádzajúci projekt Ranger, ktorý sa zblížil s obrázkami Mesiaca tým, že do neho narazil snímač s nárazovou hlavicou vybavený fotoaparátom, sa podaril len v siedmom pokuse.

Je ľahké zabudnúť, že veľa vecí, o ktorých teraz vieme o astronautike, vesmírnom inžinierstve a samotnom Mesiacom, bolo v roku 1966 stále najdôležitejšími neznámymi. Považujeme za samozrejmosť, že krátery a lávové pláně na Mesiaci sú spôsobené hlavne meteorom ale aj na začiatku šesťdesiatych rokov otázka, či by mohli byť spôsobené sopkami, ešte neodpovedali.

V skutočnosti vedci neboli ani istí, že Mesiac mal povrch. Hlavným problémom bolo, že Mesiac môže byť pokrytý jemným prachom, ako veľmi ľahký, prachový sneh. Strach bol, že tento prach by mohol byť taký hlboký, že astronauti by museli nosiť snežnice alebo kozmická loď by mohla zmiznúť ako kameň spadnutý do rybníka. Sir Arthur C. Clarke vlastne napísal víťazný román Hugo, nazvaný A Fall of Moondust, ktorý si predstavoval budúcu lunárnu kolóniu, kde sú turisti prijímaní na výlety loďou cez prach.

Tento problém bol vzatý tak vážne, že NASA navrhla sériu lunárnych roverov, ktoré používali Archimedovské skrutky, behúň so snehom a dokonca zvlnené telá podobné červom, s ktorými sa mohli pohybovať lunárne misky. Dokonca aj pristátie Luna 9 ponechalo túto otázku v pochybnostiach, lebo môže prísť na skalné vyvýšeniny alebo sa jednoducho vznášať na povrchu ako bóje.

Mnoho ďalších otázok muselo odpovedať Surveyorovi. Mohla by raketová raketa Atlas / Centaur zvládnuť priame vysielanie Earth-Moon? Mohli by palubné systémy spoločnosti Surveyor vykonať korekciu v strednom kurze, takže nebudú len letieť na Mesiaci? Mohla by nová sieť Deep Space sledovať a komunikovať so sondou? Aké by boli účinky priestoru a lunárneho prostredia? Mohla by najlepšia dostupná technológia odolávať teplotám a žiareniu?

Rovnako dôležitá bola otázka, či v okolí lunárneho rovníka bola oblasť, v ktorej by sa lunárny modul Apollo mohol bezpečne dotknúť. Ak by bol pevný povrch, aký bol pevný? Aké bolo jeho chemické zloženie? Bolo to posiate balvanmi alebo hladké? Surveyor by poskytol prvú priamu odpoveď na tieto otázky. Kľúčovým cieľom bolo však dostať sa na Mesiac. Ak by to mohlo byť vytiahnuté, zvyšok bol peniazmi na staré lano.

Surveyor I

Spravovaná Jet Propulsion Laboratory (JPL) v meste Pasadena v Kalifornii bola spoločnosť Surveyor I navrhnutá a postavená spoločnosťou Hughes Aircraft Company v El Segundo. Kozmická loď s rozlohou 292 kg (644 lb) stála približne 3 m (10 ft) vysoká. Pretože nebolo očakávané, že prežije prvý pokus o pristátie, bol to najjednoduchší z inšpektorov, ale všetci zdieľali konštrukciu trojnožiek s tenkostennými hliníkovými hadicami a prepojovacími priečkami, ktoré prenášali energiu, komunikáciu, pohon, riadenie letov a užitočné zaťaženie.

Surveyor I preflight (Kredit: NASA)

Na vrchole bol stožiar so solárnymi panelmi, ktorý generoval 85 wattov elektrickej energie počas dňa (asi 14 dní na Zemi) na nabíjanie strieborno-zinkových batérií a nižšie boli tri skladacie nohy vybavené tlmičmi nárazov a špeciálnymi nožičkami vyrobenými z drveného hliníka voštiny. Po rozšírení nohy dosiahli 4, 3 m (14 stôp). Komunikácia bola zabezpečená vysoko ziskovou anténou a dvoma všesmerovými kužeľovými anténami, ktoré boli pripojené k dvojicu transceiverov.

Zvlášť dôležité bolo, aby bola kozmická loď chránená pred extrémnymi teplotami v mesiaci, ktoré sa medzi dňom a nocou menia o stovky stupňov. Preto bol prieskumník I vybavený povlakom tepla odrážajúcim bielym náterom a dvoma izolovanými oddeleniami s elektrickými ohrievačmi pre elektroniku. Pohon bol zabezpečený brzdovým obložením na tuhé palivo, chladiacimi dusíkovými plynovými tryskami na riadenie polohy a škrteľnými vernierovými raketovými motormi, ktoré prechádzali palivom hydrátu monometylhydrazínu a oxidačným činidlom MON-10 pre dotyk, zatiaľ čo navigácia bola založená na dvoch snímačoch na pozorovanie Slnko a hviezda Canopus.

Veľmi dôležité oko kozmickej lode bolo vidicon televízna kamera, ktorá bola použitá na odoslanie prvých živých farebných televíznych obrazov z Mesiaca. Jeho cieľom bolo ukázať štruktúru povrchu lunárneho povrchu a lokálnu topografiu. Vidikonová trubica bola pripevnená k hornej časti stativu, zatiaľ čo zrkadlové usporiadanie nasmerovalo obrázky do zostavy šošovky a filtra. Fotometrické ciele na kozmickej lode poskytli kalibráciu. Usporiadanie kamery poskytlo nielen stabilitu, ale umožnilo aj stereo obrazy pre 3D analýzu.

Let do Mesiaca

Surveyor som sa vylodil z Launch Complex 36A na Cape Canaveral na Floride 30. mája 1966. Namiesto toho, aby ste šli na obežnú dráhu Zeme a následne na lunárnu obežnú dráhu ako misie Apollo, to bol priamy let na povrchu, ktorý trvá okolo 65 hodín. Zóna pristátia v Oceanus Procellarum bola vybraná z obrázkov poslaných späť sondami nárazovej sondy Ranger, pretože sa javili ako typické pre lunárnu maria.

Na pôžitok z kontroly misií bolo spustenie úspešné a Surveyor sa rozmiestnil a vykonal korekciu stredného chodníka bez ťažkostí. Vzhľadom na to, že NASA nemala veľkú nádej na pristátie, schopnosť kozmickej lode fungovať, komunikovať a zostať na ceste už úspešne splnila misiu.

Rubble seen from Surveyor I (Kredit: NASA)

Dňa 2. júna v nadmorskej výške 75, 3 km (47 mi) a rýchlosťou 9403 km / h (5, 843 mph) radarový výškoměr zapálil retortovú skriňu na tuhé palivo, ktorá vypálená 40 sekúnd. Keď to bolo prevrhnuté, Surveyor bol 11 km (6, 8 mi) nad povrchom a cestoval pri zhruba 400 km / h (249 mph). Pri radarovej kontrole vypálili vernierové motory a naďalej riadili sondu nadol pod radarovým ovládaním. Vo výške 3, 4 m (11, 1 ft), motory odrezať a Surveyor som zostal po zvyšok cesty pod ⅙ zemskej gravitácie.

Čas bol 11:17 EST a miesto bolo asi 100 km severne od kráteru Flamsteed a asi 950 km od miesta pristátia Luna 9. V rámci televízneho vysielania v reálnom živote sledovanie misie šokovalo ako Surveyor I dotkol sa na cieľ, včas a pokračoval v jeho činnosti. Nehrozilo sa, nebolo prehltnuté prachom, nezastavilo sa a nezmizelo do rokliny ani sa nezastavilo na kopci.

Toto nebolo len prvé pristátie v USA, ale prvá americká pristátie na akomkoľvek mimozemskom tele a prvé plne kontrolované pristátie na Mesiaci.

Žiť z Mesiaca

Po 40 minútach systémových kontrol Surveyor poslal svoj prvý z 10.338 televíznych snímok, ktoré by trvalo do 14. júna. V tomto momente slnečné panely prestali fungovať a energia batérie bola vyhradená na to, aby bola elektronika v teple. Prvé obrázky ukázali jednu z podložiek, ktoré po pristátí vylúčili lunárny regolit, aby odhalili podložie. Bolo možné vidieť oblázky s priemerom v palcoch, ale žiadny ultrajemný prach, ktorý sa bál. Navyše, Surveyor vykonal meranie teploty a použil svoj radar na štúdium nosnej sily lunárneho povrchu. Zo všetkého to bolo čoskoro jasné, že Apollo šiel na zem.

Televízna kamera Surveyor I (kredit: NASA)

Surveyor dosiahol ďalší prvý 6. júla, keď slnko reaktivovalo. Pokračoval vo fotografovaní a dosiahol celkovo 11 240, predtým, ako zlyhanie batérie prinieslo televízne vysielanie do konca 13. júla. Sonda však pokračovala v telemetrii návratu až do 7. januára 1967, keď úplne mlčala.

História je najúspešnejší technologický demonštrátor?

Podľa programu NASA, úspech Surveyora som dal program Apollo rok pred plánovaným termínom. Počas nasledujúcich 18 mesiacov USA poslali na Mesiac ďalších šesť Surveyorových sond - tentoraz s vedeckými nástrojmi na štúdium chemického zloženia satelitu. Magnety by sa používali na hľadanie železných nerastov, robotické rameno by uvoľňovalo pôdu a nástroj na spätné rozptyľovanie alfa by identifikoval prvky v pôde.

Surveyor III navštívil posádka Apolla XII (Kredit: NASA)

Surveyor III by navštívil posádka Apolla XII., Ktorý by zachránil niektoré z jeho častí, aby sa vrátil na Zem na štúdium. Takisto sa prvý neúmyselný zdvihnúť z Mesiaca, keď sa jeho pristávací motor nepodaril vypnúť. Prvý kontrolovaný výťah bol vykonaný Surveyor VI, ktorý letal celkom 8 stôp. Surveyor II sa zrútil v dôsledku poruchy fungovania pristávacieho motora a Surveyor IV zmizol v priebehu troch minút od pristátia kvôli možnému výbuchu.

Nakoniec bol program Surveyor taký úspešný, že Surveyor VII bol venovaný čistým vedeam. Keď sa 10. januára 1968 postavil v blízkosti Tycho Crater, uskutočnil rozsiahle povrchové testy, aby sa dozvedel viac o lunárnej geológii. Okrem toho niesol aj radarový reflektor, ktorý bol predchodcom tých, ktorí zanechali misiu Apolla, a stále sa používajú na dôkladné vykreslenie vzdialenosti medzi Zemou a Mesiacom meraním doby jazdy vypálenej zo Zeme.

Ale to bol Surveyor I, to bol skutočný sprievodca. Technologický demonštrátor, ktorý sa nikdy nepovažoval za viac ako len ako spôsob, ako vyskúšať inžinierstvo pred "skutočným" pristátím, prekvapilo svojich staviteľov tým, že bezpečne dosiahlo Mesiac. To tiež zmenilo, že Mesiac z obrovskej otáznik do skutočného sveta, kde ľudia mohli stúpať a kde stroje mohli pracovať. Významné kroky, ktoré urobil Surveyor, umožnili Neil Armstrong "obrovský skok pre ľudstvo ".

Diagram prehliadača I (kredit: NASA)

Miesta pristátia programu Surveyor (kredit: NASA)

Televízna kamera Surveyor I (kredit: NASA)

Konfigurácia pozemného dopravníka (kredit: NASA)

Prístroje na pristátie Surveyor (kredit: NASA)

Surveyor I preflight (Kredit: NASA)

Surveyor som zdvihol (kredit: NASA)

Surveyor som falošný (Kredit: NASA)

Rock outcrop videný od Surveyor I (kredit: NASA)

Rubble seen from Surveyor I (Kredit: NASA)

Mesačný povrch Surveyor I (kredit: NASA)

Mare plocha vidieť od Surveyor I (kredit: NASA)

Surveyor I pristávacie miesto, ako je vidieť z Lunar Orbiter (Kredit: NASA)

Predtým ako som prieskumník Surveyor pristál pred 50 rokmi, vedci neboli si ani istí, že Mesiac mal povrch (Kredit: NASA)

Surveyor III navštívil posádka Apolla XII (Kredit: NASA)

Surveyor I pristávacej nohe (kredit: NASA)

Hoci som prišiel na druhý čas v preteku pristáť na Mesiaci, bol to v mnohých ohľadoch významnejší (Kredit: NASA)