لونا 3

لونا 3 ، أو E-2A رقم 1 ( بالروسية : Луна 3 )، مركبة فضائية سوفيتية أُطلقت عام 1959 ضمن برنامج لونا . كانت أول مهمة لتصوير الجانب البعيد من القمر ، وثالث مسبار فضائي سوفيتي يُرسل إلى جوار القمر . [ ^{5 ] أثارت} الصور التاريخية، التي لم يسبق لها مثيل، للجانب البعيد من القمر حماسًا واهتمامًا كبيرين عند نشرها في جميع أنحاء العالم، وتم إنشاء أطلس مبدئي للجانب البعيد من القمر استنادًا إلى هذه الصور.

أظهرت هذه المناظر تضاريس جبلية، تختلف اختلافًا كبيرًا عن الجانب القريب، ومنطقتين منخفضتين داكنتين فقط، سُمّيتا بحر موسكو ( Mare Moscoviense ) وبحر الرغبة ( Mare Desiderii ). وقد تبيّن لاحقًا أن بحر الرغبة (Mare Desiderii) يتألف من بحر أصغر يُدعى بحر الذكاء ( Mare Ingenii )، وعدة فوهات داكنة أخرى. ولا يزال سبب هذا الاختلاف بين جانبي القمر غير مفهوم تمامًا، ولكن يبدو أن معظم الحمم البركانية الداكنة التي تدفقت لتكوين البحار القمرية قد تشكلت تحت النصف المواجه للأرض. ^{[ 6 ]}

كان المسبار الفضائي عبارة عن علبة أسطوانية ذات نهايات نصف كروية وحافة عريضة قرب قمتها. بلغ طول المسبار 130 سنتيمترًا (51 بوصة) وقطره الأقصى عند الحافة 120 سنتيمترًا (47 بوصة) . وكان قطر معظم الجزء الأسطواني حوالي 95 سنتيمترًا (37 بوصة) . كانت العلبة محكمة الإغلاق ومضغوطة إلى حوالي 0.22 ضغط جوي قياسي (22 كيلو باسكال) . وُضعت عدة خلايا شمسية على السطح الخارجي للأسطوانة، لتوفير الطاقة الكهربائية لبطاريات التخزين داخل المسبار الفضائي.    

وُضعت مصاريع للتحكم الحراري على طول الأسطوانة، وتُفتح لكشف سطح مُشعّ عندما تتجاوز درجة الحرارة الداخلية 25 درجة مئوية (298 كلفن) . احتوى النصف العلوي من المسبار على فتحة مغطاة للكاميرات. برزت أربعة هوائيات من أعلى المسبار واثنان من أسفله. رُكّبت معدات علمية أخرى على السطح الخارجي، بما في ذلك كاشفات النيازك الدقيقة والأشعة الكونية ، ونظام التصوير ينيسي-2. رُكّبت نفاثات الغاز لنظام التحكم في وضعية المركبة الفضائية على طرفها السفلي. ساعدت عدة خلايا كهروضوئية في الحفاظ على اتجاهها بالنسبة للشمس والقمر.  

لم تكن هناك محركات صاروخية لتصحيح المسار.

احتوى هيكلها الداخلي على الكاميرات ونظام معالجة الأفلام الفوتوغرافية ، وجهاز إرسال لاسلكي ، وبطاريات تخزين ، ووحدات جيروسكوبية ، ومراوح تدوير للتحكم في درجة الحرارة. كانت المركبة مُثبّتة بالدوران طوال معظم رحلتها، ولكن نظام التحكم في وضعها ثلاثي المحاور كان يُفعّل أثناء التقاط الصور. كانت لونا 3 تُتحكم لاسلكيًا من محطات أرضية في الاتحاد السوفيتي.

أطلقت وسائل الإعلام السوفيتية على المركبة الفضائية اسم المحطة الآلية بين الكواكب. ^{[ 7 ]} وأعيد تسمية المسبار إلى لونا 3 في عام 1963. ^{[ 8 ]}

بعد إطلاق المركبة لونا 3 على متن صاروخ لونا 8K72 (رقم I1-8) فوق القطب الشمالي ، تم إيقاف مرحلة الهروب Blok-E لاسلكيًا لتوجيهها نحو القمر. أظهر الاتصال اللاسلكي الأولي أن إشارة المسبار الفضائي كانت بنصف القوة المتوقعة تقريبًا، وأن درجة الحرارة الداخلية كانت ترتفع. أُعيد توجيه محور دوران المركبة الفضائية، وأُوقف تشغيل بعض المعدات، مما أدى إلى انخفاض درجة الحرارة من 40  درجة مئوية إلى حوالي 30  درجة مئوية. ^{[ 9 ]} على بُعد يتراوح بين 60,000 و70,000  كيلومتر من القمر، تم تشغيل نظام التوجيه وإيقاف دوران المركبة. وُجّه الطرف السفلي للمركبة نحو الشمس، التي كانت تُشرق على الجانب البعيد من القمر.

مرّ المسبار الفضائي على بُعد 6200  كيلومتر من القمر قرب قطبه الجنوبي في أقرب نقطة له عند الساعة 14:16 بالتوقيت العالمي المنسق في 6 أكتوبر 1959، ثم واصل مساره فوق جانبه البعيد. وفي 7 أكتوبر، رصدت الخلية الضوئية الموجودة في الطرف العلوي للمسبار الجانب البعيد من القمر المُضاء بنور الشمس، فبدأت عملية التصوير. ^{[ 10 ]} التُقطت الصورة الأولى عند الساعة 03:30 بالتوقيت العالمي المنسق على بُعد 63500  كيلومتر من القمر، بينما التُقطت الصورة الأخيرة بعد 40 دقيقة من بُعد 66700  كيلومتر.

تم التقاط 29 صورة، ^{[ 11 ]} تغطي 70% من الجانب البعيد للقمر. بعد اكتمال التصوير، استأنفت المركبة الفضائية دورانها، وعبرت فوق القطب الشمالي للقمر، ثم عادت باتجاه الأرض. بدأت محاولات إرسال الصور إلى الاتحاد السوفيتي في 8 أكتوبر، لكن المحاولات الأولى باءت بالفشل بسبب ضعف الإشارة. مع اقتراب لونا 3 من الأرض، تم إرسال حوالي 17 صورة بحلول 18 أكتوبر. انقطع الاتصال بالمسبار تمامًا في 22 أكتوبر 1959. يُعتقد أن المسبار الفضائي قد احترق في الغلاف الجوي للأرض في مارس أو أبريل 1960. ثمة احتمال آخر هو أنه نجا في المدار حتى عام 1962 أو بعده.

أُطلقت المركبة في البداية في مدارٍ كان فيه الحضيض خارج الحد العلوي للغلاف الجوي للأرض. بعد إتمام المهمة، وبعد أن دارت المركبة عدة مدارات حول الأرض، أدى الارتفاع التدريجي في الانحراف المداري إلى انخفاض الحضيض نظرًا لثبات نصف المحور الأكبر. بعد إحدى عشرة دورة مدارية، دخلت لونا-3 الغلاف الجوي للأرض. تُعد هذه أول حالة لظاهرة ليدوف-كوزاي من صنع الإنسان . ^{[ 12 ]}

أول مساعدة للجاذبية

استُخدمت مناورة المساعدة بالجاذبية لأول مرة عام 1959 عندما التقطت المركبة الفضائية لونا 3 صورًا للجانب البعيد من القمر. بعد إطلاقها من قاعدة بايكونور الفضائية ، مرت لونا 3 خلف القمر من الجنوب إلى الشمال عائدةً إلى الأرض. غيّرت جاذبية القمر مدار المركبة الفضائية، كما غيّرت حركة القمر المدارية مستوى مدارها أيضًا. حُسب مدار العودة بحيث تمر المركبة الفضائية مرة أخرى فوق نصف الكرة الشمالي حيث تقع المحطات الأرضية السوفيتية. اعتمدت هذه المناورة على أبحاث أُجريت تحت إشراف مستيسلاف كيلديش في معهد ستيكلوف للرياضيات . ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

كان الهدف من هذه التجربة هو الحصول على صور لسطح القمر أثناء تحليق المركبة الفضائية بالقرب منه. سُمّي نظام التصوير "ينيسي-2" ويتألف من كاميرا ثنائية العدسة AFA-E1، ووحدة معالجة أفلام آلية، وماسح ضوئي. ^{[ 7 ]} تضمنت عدسات الكاميرا عدسة  موضوعية ببعد بؤري 200 مم وفتحة عدسة f /5.6 ، وعدسة موضوعية أخرى ببعد بؤري 500 مم وفتحة عدسة f /9.5 . حملت الكاميرا 40 إطارًا من فيلم إيزوكروم 35 مم أمريكي الصنع، مقاوم للحرارة والإشعاع، استعاده السوفيت من بالونات التجسس الأمريكية "جينتريكس" التي سقطت . ^{[ 16 ] [ 17 ]} تستطيع العدسة الموضوعية 200 مم تصوير قرص القمر بالكامل، بينما تستطيع العدسة 500 مم تصوير منطقة محددة على سطحه. ثُبّتت الكاميرا في المركبة الفضائية، وتم توجيهها بتدوير المركبة نفسها.   

كانت لونا 3 أول مركبة فضائية ناجحة ذات تثبيت ثلاثي المحاور. خلال معظم المهمة، تم تثبيت المركبة عن طريق الدوران، ولكن لتصوير القمر، وُجّه أحد محاورها نحو الشمس، ثم استُخدمت خلية ضوئية لرصد القمر وتوجيه الكاميرات نحوه. عند رصد القمر، كان غطاء الكاميرا يُفتح تلقائيًا، وتبدأ عملية التصوير. تتناوب الصور بين الكاميرتين خلال هذه العملية. بعد اكتمال التصوير، نُقل الفيلم إلى معالج داخلي حيث تم تحميضه وتثبيته وتجفيفه. ثم صدرت أوامر من الأرض لنقل الفيلم إلى ماسح ضوئي طائر، حيث تم إسقاط بقعة ضوئية ناتجة عن أنبوب أشعة الكاثود عبر الفيلم على مضاعف ضوئي . تم مسح البقعة عبر الفيلم، وقام المضاعف الضوئي بتحويل شدة الضوء المار عبر الفيلم إلى إشارة كهربائية تم إرسالها إلى الأرض (عبر فيديو تناظري مُعدَّل التردد، على غرار الفاكس). يمكن مسح الإطار بدقة 1000 خط (أفقي) ويمكن إجراء الإرسال بمعدل مسح تلفزيوني بطيء على مسافات كبيرة من الأرض وبمعدل أسرع على نطاقات أقرب.

التقطت الكاميرا 29 صورة على مدار 40 دقيقة في 7 أكتوبر 1959، من الساعة 03:30 إلى 04:10 بالتوقيت العالمي المنسق، على مسافات تتراوح بين 63,500  و66,700  كيلومتر فوق سطح القمر، لتغطي 70% من جانبه البعيد. تم إرسال 17 صورة (أو 12 صورة حسب بعض المصادر) بنجاح إلى الأرض (محطات التتبع في شبه جزيرة القرم وكامتشاتكا)، ونُشرت ست صور منها (الصور المرقمة 26، 28، 29، 31، 32، و35). وكانت هذه أولى الصور الفوتوغرافية لنصف الكرة البعيد من القمر. ^{[ 18 ]}

طُوّر نظام التصوير بواسطة بي إف براتسلافيتس وآي إيه روسيليفيتش في معهد لينينغراد للأبحاث العلمية للتلفزيون، وتولى يو إن ليبسكي وفريقه في معهد شتيرنبرغ الفلكي معالجة الصور المُستعادة وتحليلها. أما الكاميرا AFA-E1 فقد طُوّرت وصُنعت في مصنع KMZ ( كراسنوغورسكي ميكانيتشيسكي زافود ).

تم تحليل الصور، ونُشر أول أطلس للجانب البعيد من القمر من قِبل أكاديمية العلوم في الاتحاد السوفيتي في 6 نوفمبر 1960. ^{[ 19 ]} وتضمن الأطلس فهرسًا لـ 500 سمة مميزة للسطح. ^{[ 20 ]} وفي عام 1961، نُشر أول مجسم كروي (1:^{تم إصدار صورة} ( بمقياس 13,600,000 ) ^[ 21 ^] تحتوي على معالم قمرية غير مرئية من الأرض في الاتحاد السوفيتي ، استنادًا إلى صور من القمر الصناعي لونا 3. ^{[ 22 ]} ومن بين المعالم التي سُميت بحر موسكوفينس وفوهات سُميت بأسماء قسطنطين تسيولكوفسكي ، وجول فيرن ، وماري كوري، وتوماس إديسون . ^{[ 23 ]}

• Chang'e 4 ، مهمة صينية في ديسمبر 2018 لمركبة هبوط/مسبار آلي هبطت على الجانب البعيد من القمر، بالقرب من القطب الجنوبي القمري (3 يناير 2019).
• استكشاف القمر
• الجانب البعيد من القمر
• قائمة المهمات إلى القمر

• هارفي، برايان (2011). المجسات الفضائية الروسية: الاكتشافات العلمية والمهام المستقبلية . نيويورك: سبرينغر. ISBN 978-1-4419-8150-9.
• صديقي، آصف أ. (2018). ما وراء الأرض: سجل استكشاف الفضاء السحيق، 1958-2016 (ملف PDF) . سلسلة تاريخ ناسا (  الطبعة الثانية). واشنطن العاصمة: مكتب برنامج تاريخ ناسا. ISBN 978-1-62683-042-4. LCCN 2017059404 . SP2018-4041. 

• زاريا – لونا 3 التسلسل الزمني
• صور القمر السوفيتية
• رحلة لونا 3
• كتالوج صور القمر الصناعي لونا 3 في المركز الوطني لبيانات علوم الفضاء
• صور معالجة من مهمة لونا 3
• بيرغر، إريك (4 أكتوبر 2019). "تحيةً للونا 3، ملكة مهمات الفضاء في خمسينيات القرن العشرين" . آرس تكنيكا . تاريخ الاسترجاع: 4 أكتوبر 2019 .