الحارس 4

كانت المركبة الفضائية Ranger 4 مركبة تابعة لبرنامج Ranger ، تم إطلاقها في عام 1962. وقد صُممت لإرسال صور لسطح القمر إلى محطات أرضية خلال فترة 10 دقائق من الطيران قبل تحطمها على سطح القمر ، ولإنزال كبسولة قياس الزلازل على سطح القمر بشكل غير منتظم، ولجمع بيانات أشعة جاما أثناء الطيران، ولدراسة انعكاس الرادار لسطح القمر، ولمواصلة اختبار برنامج Ranger لتطوير المركبات الفضائية القمرية وبين الكواكب.

تسبب عطل في الحاسوب الداخلي للمركبة الفضائية في فشل نشر الألواح الشمسية وأنظمة الملاحة، مما أدى إلى تحطمها على الجانب البعيد من القمر دون إرسال أي بيانات علمية. وكانت هذه المركبة أول مركبة فضائية أمريكية تصل إلى جرم سماوي آخر ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]،} وأول مركبة فضائية لأي دولة تصل إلى سطح الجانب البعيد من القمر.

كانت المركبة الفضائية رينجر 4 من الجيل الثاني من رينجر، مطابقة تقريبًا لرينجر 3. بلغ وزن المركبة الأساسية 331 كيلوغرامًا (730 رطلًا) ، وارتفاعها 3.1 متر (10 أقدام)، وتألفت من كبسولة قمرية مغطاة بغطاء من خشب البلسا للحد من الصدمات، قطرها 0.65 متر (26 بوصة)، ومحرك أحادي الوقود يعمل في منتصف المسار، وصاروخ كبح بقوة دفع 22.6 كيلو نيوتن (5080 رطلًا) ، وقاعدة سداسية مطلية بالذهب والكروم قطرها 1.5 متر ( 4 أقدام _و 11 بوصة ) . وتم تثبيت هوائي طبق كبير عالي الكسب على القاعدة. كما تم تثبيت لوحين شمسيين على شكل جناحين ( عرض كل منهما 5.2 متر (17 قدمًا) ) على القاعدة، وتم نشرهما في بداية الرحلة.             

تم توليد الطاقة بواسطة 8680 خلية شمسية مُدمجة في الألواح الشمسية، والتي قامت بشحن بطارية إطلاق واحتياطية من الفضة والزنك (AgZn ) تزن 11.5 كجم (25 رطلاً) بسعة 1 كيلوواط ساعة . وتم التحكم بالمركبة الفضائية بواسطة حاسوب إلكتروني وجهاز تحكم تسلسلي، بالإضافة إلى نظام تحكم أرضي. أما التحكم في وضعية المركبة، فكان يتم بواسطة مستشعرات شمسية وأرضية ، وجيروسكوبات ، ومحركات نفاثة للتحكم في الميل والدوران. وشمل نظام القياس عن بُعد على متن المركبة جهازَي إرسال بتردد 960 ميجاهرتز ، أحدهما بقدرة 3 واط والآخر بقدرة 50 ميلي واط، بالإضافة إلى هوائي عالي الكسب وهوائي متعدد الاتجاهات. وتم توفير التحكم الحراري باستخدام طلاء أبيض، وطلاء ذهبي وكروم، وغطاء بلاستيكي فضي اللون يُغلف الصاروخ العكسي. ^{[ 2 ]}      

نظراً للاشتباه في أن التعقيم الحراري قد تسبب في عطل حاسوب رينجر 3 ، فقد تم التخلي عن هذا الإجراء في رينجر 4. كما تم طلاء كبسولة مقياس الزلازل بنمط مسنن لتحسين الحماية الحرارية. ^{[ 2 ]}

تضمنت الأجهزة التجريبية ما يلي: (1) كاميرا تلفزيونية من نوع "فيديكون"، تستخدم آلية مسح ضوئي تُنتج إطارًا كاملًا واحدًا في عشر ثوانٍ؛ (2) مطياف أشعة غاما مُثبّت على ذراع بطول 1.8 متر (5 أقدام و11 بوصة) ؛ (3) مقياس ارتفاع راداري؛ و(4) مقياس زلازل يُهبط على سطح القمر هبوطًا تجريبيًا. وُضع مقياس الزلازل 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. ^{[ 2 ]}     

وصل صاروخا أطلس 133D وأجينا 6004 إلى كيب كانافيرال في مارس/آذار، وبدآ فحوصات ما قبل الإطلاق. وعلى عكس عمليات إطلاق رينجر السابقة، لم تُواجَه أي صعوبات تُذكر في تجهيز مركبة الإطلاق، كما اجتاز المسبار جميع اختبارات الأنظمة بسهولة. في 20 أبريل/نيسان، وُضِعَ رينجر 4 فوق الصاروخ المعزز، وانطلق في تمام الساعة 3:50 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة في 23 أبريل/نيسان. ^{[ 5 ] [ 6 ]} سارت عملية الإطلاق على أكمل وجه هذه المرة، ولم تُسجَّل أيّة أعطال في صاروخي أطلس أو أجينا، اللذين أجريا عملية الاحتراق الثانية لإرسال رينجر 4 في مسارٍ عابرٍ للقمر .

بعد انفصال المركبة عن المركبة الفضائية "أجينا"، اتضح وجود خلل خطير عندما التقطت محطات التتبع إشارة جهاز الإرسال اللاسلكي للمركبة "رينجر 4"، لكن لم يتم استلام أي بيانات قياس عن بُعد أو أي استجابة عند إرسال الأوامر إلى الحاسوب. وبدون بيانات القياس عن بُعد ، لم يكن بالإمكان التأكد من فتح الألواح الشمسية للمسبار، لكن تذبذب إشارة جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي أشار إلى أن "رينجر 4" كانت تدور حول نفسها وأن الألواح الشمسية وهوائي الكسب العالي لم يتم نشرهما.

أدى كل من صاروخي أطلس وأجينا أداءً مثالياً، بل كان أداؤهما ممتازاً لدرجة أن رينجر 4 لم يكن بحاجة حتى إلى مناورة تصحيح المسار للوصول إلى القمر. مع ذلك، كان كل هذا عبثاً إن كانت المركبة الفضائية معطلة. أرسل المتحكمون الأرضيون أوامر إلى المسبار لفتح الألواح الشمسية وهوائي الاستقبال عالي الكسب، واستخدام نظام التحكم في الوضع يدوياً لإيقاف الحركة الدورانية، لكن المسبار لم يستجب. خلص فريق تحليل بيانات المركبة الفضائية في مختبر الدفع النفاث إلى أن المؤقت الرئيسي في حاسوب رينجر 4 قد توقف، مما أدى إلى تعطيل نظام القياس عن بُعد، والأحداث المبرمجة مسبقاً مثل نشر الألواح الشمسية ، وجعل المسبار أيضاً غير مستجيب تماماً للأوامر اليدوية. على الرغم من أن الاصطدام بالقمر سيحدث كما هو مخطط له، إلا أن المهمة كانت فاشلة بكل المقاييس. ومما زاد الأمر سوءاً الأداء شبه المثالي لمركبة الإطلاق. فقد تم حل مشاكل المعزز التي أثرت على رينجر 1-3 ، فقط ليتعطل المسبار نفسه تماماً، لأنه على عكس المهمات السابقة، لم يُرسل رينجر 4 أي بيانات مفيدة. قد يكون من الصعب أيضاً إيجاد سبب عطل المؤقت لأنه حدث أثناء مرحلة الانزلاق قبل الحقن العابر للقمر عندما كان رينجر 4 يمر بين محطات التتبع في منطقة البحر الكاريبي وجنوب إفريقيا .

بسبب انقطاع الطاقة الشمسية، نفدت بطاريات المركبة الفضائية رينجر 4 صباح يوم 26 أبريل، وتوقف جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي عن العمل. واستمر جهاز الإرسال الصغير الموجود في كبسولة مقياس الزلازل في إرسال إشارة بقوة 50 ميلي واط. ووفقًا لوكالة ناسا، اصطدمت رينجر 4 بالجانب البعيد من القمر ( 229.3 درجة شرقًا، 15.5 درجة جنوبًا) بسرعة 9600 كم/ساعة (5970 ميل/ساعة) في تمام الساعة 12:49:53 بالتوقيت العالمي المنسق في 26 أبريل 1962، بعد 64 ساعة من الطيران. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} ومع ذلك، كانت الإحداثيات تقديرية، وعلى الرغم من أنه من المفترض أن مركبة استطلاع القمر المدارية قد صورت فوهة الاصطدام لاحقًا ، إلا أنه لم يتم تحديد موقع الفوهة بدقة. ^{[ 7 ]}  

حاول مسؤولو ناسا إضفاء طابع إيجابي على المهمة، ^{[ 4 ]} مشيرين إلى أنها المرة الأولى التي تصل فيها مركبة فضائية أمريكية إلى سطح القمر، وأن المسبار كان "أكثر تطوراً بكثير" من مسبار لونا 2 السوفيتي عام 1959، الذي لم يكن سوى كرة مضغوطة مصممة لوضع أعلام على السطح عند الاصطدام. كما ساهم الأداء الممتاز لصاروخ أطلس-أجينا في رفع الروح المعنوية.

كانت هذه المركبة الفضائية، المشابهة في تصميمها لمركبة رينجر 3 ، أول مركبة فضائية أمريكية تصل إلى جرم سماوي آخر. كما كانت أول مركبة فضائية تصطدم بالجانب البعيد من القمر. ورغم أن المركبة لم تحقق هدفها الرئيسي، إلا أن منظومة أطلس-أجينا-رينجر عملت بكفاءة تامة لأول مرة. ^{[ 8 ]}

• برنامج رينجر
• الجدول الزمني لاستكشاف النظام الشمسي
• قائمة الأجسام الاصطناعية على سطح القمر
• قائمة المهمات إلى القمر

• تأثير القمر: تاريخ مشروع رينجر (ملف PDF) 1977
• رويترز.كوم ، مهمات قمرية مخططة
• رويترز.كوم ، التسلسل الزمني – خمسة تواريخ رئيسية في سباق الوصول إلى القمر
• مسار رحلة رينجر 4 وتحديده من بيانات التتبع (ملف PDF) 1962