رينجر 5

كانت المركبة الفضائية رينجر 5 جزءًا من برنامج رينجر ، وقد صُممت لإرسال صور لسطح القمر إلى محطات أرضية خلال عشر دقائق من الطيران قبل اصطدامها بالقمر ، ولإنزال كبسولة قياس الزلازل على سطح القمر هبوطًا تجريبيًا ، ولجمع بيانات أشعة غاما أثناء الطيران، ولدراسة انعكاسية الرادار لسطح القمر، ولمواصلة اختبار برنامج رينجر لتطوير مركبات فضائية قمرية وبين كوكبية. وبسبب عطل غير معروف، نفدت طاقة المركبة وتوقفت عن العمل. وقد مرت على مسافة 725  كيلومترًا من القمر. ^{[ 1 ]}

كانت المركبة الفضائية رينجر 5 من الجيل الثاني من مركبات رينجر، على غرار رينجر 3 ورينجر 4. بلغ ارتفاع المركبة الأساسية 3.1 متر، وتألفت من كبسولة قمرية مغطاة بغطاء من خشب البلسا للحد من الصدمات،  قطرها 65 سم، ومحرك أحادي الوقود يعمل في منتصف المسار، وصاروخ كبح بقوة دفع 22.6 كيلو نيوتن ، وقاعدة سداسية مطلية بالذهب والكروم قطرها 1.5 متر. وتم تثبيت هوائي طبق كبير عالي الكسب على القاعدة. كما تم تثبيت لوحين شمسيين على شكل جناحين (عرض كل منهما 5.2 متر) على القاعدة ونشرهما في بداية الرحلة. وتم توليد الطاقة بواسطة 8680 خلية شمسية موجودة في الألواح الشمسية، والتي قامت بشحن بطارية إطلاق وبطارية احتياطية من الفضة والزنك (AgZn) سعتها 1 كيلوواط ساعة ووزنها 11.5 كجم. وتم التحكم بالمركبة الفضائية بواسطة حاسوب رقمي ذي حالة صلبة وجهاز تسلسل، بالإضافة إلى نظام تحكم أرضي. تم توفير التحكم في وضعية المركبة الفضائية بواسطة ستة مستشعرات للشمس ومستشعر واحد للأرض، وجيروسكوبات ، ونفاثات غاز النيتروجين البارد للتحكم في الميل والدوران . وتألف نظام القياس عن بُعد على متن المركبة من جهازَي إرسال بتردد 960 ميجاهرتز، أحدهما بقدرة خرج 3 واط والآخر بقدرة خرج 50 ميلي واط، بالإضافة إلى هوائي عالي الكسب وهوائي متعدد الاتجاهات. أما التحكم الحراري، فتم توفيره بواسطة طلاء أبيض، وطلاء ذهبي، وطلاء كروم، وغطاء بلاستيكي فضي اللون يغلف الصاروخ العكسي. ^{[ 1 ]}     

تضمنت الأجهزة التجريبية ما يلي: (1) كاميرا تلفزيونية من نوع "فيديكون"، تستخدم آلية مسح ضوئي تُنتج إطارًا كاملًا واحدًا في 10 ثوانٍ؛ (2) مطياف أشعة غاما داخل  كرة قطرها 300 مم مثبتة على ذراع طوله 1.8 متر؛ (3) مقياس ارتفاع راداري؛ (4) مقياس زلازل يُهبط على سطح القمر هبوطًا تجريبيًا. وُضع مقياس الزلازل داخل الكبسولة القمرية مع مُضخِّم 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 مصممة للهبوط على سطح القمر بسرعة تتراوح بين 130 و160 كم/ساعة (81 إلى 99 ميل/ساعة) . طفت مجموعة الأجهزة في طبقة من غاز الفريون داخل الكرة المصنوعة من خشب البلسا. استُخدم مقياس الارتفاع الراداري لدراسات الانعكاسية، ولكنه صُمم أيضًا لبدء فصل الكبسولة وإشعال الصاروخ العكسي. ^{[ 1 ]}  

كان من المقرر إطلاق المركبة الفضائية رينجر 5 في يونيو 1962، لكن ناسا قررت بدلاً من ذلك إطلاق مسباري مارينر فينوس (المشتقين من رينجر بلوك 1) أولاً، مما أتاح مزيداً من الوقت لحل مشاكل المركبة. بعد أن أنهت مارينر 1 مهمتها في المحيط الأطلسي بدلاً من الفضاء بين الكواكب، بدأت الوكالة تتعرض لتدقيق متزايد من الكونغرس بسبب عجزها الواضح عن تحقيق أي نجاح في إطلاق المسابير الكوكبية. واجه عضو الكونغرس الجمهوري جيمس فولتون مدير مكتب البرامج في ناسا ، جيه جيه وايت، مشيراً إلى أن مارينر 1 كلفت دافعي الضرائب الأمريكيين 14 مليون دولار، وأنه لا يوجد أي عذر في هذه المرحلة لفشل كل عملية إطلاق. مع نهاية يوليو 1962، كان هناك 12 محاولة لإطلاق مسابير كوكبية منذ عام 1958، ولم ينجح منها سوى اثنتين ( باينير 4 وباينير 5 ) في تحقيق جميع أهداف مهمتهما. ربما كان من دواعي العزاء أن جهود الاتحاد السوفيتي لاستكشاف الكواكب خلال هذه الفترة لم تكن أكثر نجاحًا، ولكن جميع إخفاقاتهم ظلت سرية، لذلك لم يكن على السوفيت أن يقدموا تفسيرًا لشعبهم بشأن إهدار أموال الضرائب على مهمات فضائية فاشلة.

The successful launch of Mariner 2 on August 27 momentarily blunted criticism of NASA and Jet Propulsion Laboratory and also seemed to verify the soundness of the Ranger design. Meanwhile, JPL engineers were still trying to figure out what had caused the computer failure on Ranger 4, which had occurred during a period when the probe was out of range of ground tracking. The malfunction was especially puzzling because the probe had been given very thorough ground testing without any anomalies occurring. Examination of telemetry records seemed to suggest that the failure had occurred during separation of Ranger 4 from the Agena, at the point where the electrical interface between the two was disconnected and Ranger 4 would have switched to internal power. The behavior of the probe indicated a transformer or inverter malfunction, probably a short circuit caused by loose metal coatings contacting the pins on the power umbilical attaching the probe to the Agena. Modifications to Ranger 5 included a backup timer to ensure continued operation of the telemetry system if the main computer failed, an additional nitrogen bottle to the attitude control system to reduce gas pressure, and an additional pyrotechnic igniter for the midcourse correction engine. Most importantly, extra diodes and fuses were added to the electrical lines to prevent another short from occurring.

Ranger 5 was heat-sterilized like Rangers 3-4 had been, so as to prevent unintended contamination of the Moon with Earth microbes. Rolf Halstrup, who was in charge of the sterilization program, had vocally objected to this procedure as he was convinced that subjecting the probes to a heat dosage was damaging the sensitive electronics in them. He convinced JPL in Pasadena management that sterilization of Ranger 4 had "very likely" damaged the main computer sequencer and timer and that the procedure needed to be stopped to ensure reliability of the spacecraft. Management agreed to stop sterilizing Ranger probes, but only on Ranger 8 and up, as Rangers 6-7 had already been sterilized.

في 20 أغسطس، انطلقت مركبة رينجر 5 في رحلة طويلة عبر البلاد من ولاية كاليفورنيا إلى فلوريدا، ووصلت هناك في يوم إطلاق مارينر 2. وصل صاروخا أطلس 215D وأجينا 6005 في وقت لاحق من ذلك الأسبوع، وبدأت عمليات الفحص قبل الإطلاق. ركزت الاستعدادات الأولية على مركبة الإطلاق نفسها، التي كانت تُسبب مشاكل تُقارب مشاكل مركبات رينجر نفسها. تعطل نظام أطلس-أجينا أربع مرات من أصل ست مرات أطلقتها ناسا ، وكان كل صاروخ معزز تم تسليمه إلى كيب كانافيرال يتطلب تعديلات أو إصلاحات قبل أن يتمكن من الطيران. علاوة على ذلك، لم يطرأ أي تحسن على مراقبة جودة صواريخ أطلس-أجينا خلال العام الفاصل بين رينجر 1 ومارينر 2. ونظرًا لتأجيل عمليات إطلاق رينجر سابقًا بسبب مشاكل في الصواريخ المعززة، سارع الفنيون للتأكد من عدم حدوث أي تأخير من هذا القبيل في مهمة رينجر 5.

كان تتبع مارينر 2 مهمة مستمرة خلال هذا الوقت، وبما أن شبكات تتبع الفضاء العميق التابعة لناسا لم تكن قادرة على التعامل مع كلا المسبارين في وقت واحد، فقد تقرر تحويل الانتباه إلى رينجر 5 لمهمته القصيرة.

بعد إلغاء محاولتي إطلاق، إحداهما بسبب عطل كهربائي في المسبار والأخرى بسبب سوء الأحوال الجوية، أُعطي الإذن بالإطلاق في 18 أكتوبر. انطلق المسبار أطلس في تمام الساعة 12:59 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة، وسرعان ما اختفى في سماء رمادية ملبدة بالغيوم. تسبب عطل في منارة معدل نظام التوجيه عند T+93 ثانية في بيانات معدل المسار غير الدقيقة، ولكن على عكس رينجر 3، استقبل نظام التوجيه الأوامر وأصدرها بشكل صحيح. وصل صاروخ أجينا إلى المدار بنجاح وبدأ عملية الاحتراق لوضع رينجر 5 على مسار عابر للقمر.

لكن سرعان ما رُصدت درجات حرارة مرتفعة في نظام الحاسوب، وبعد ذلك بوقت قصير، توقف توليد الطاقة من الألواح الشمسية. تم تشغيل كاشف أشعة غاما، لكن الحاسوب لم يُصدر الأمر بمحاذاة المركبة الفضائية مع الأرض. ثم تعطلت أجهزة استقبال القياس عن بُعد في محطات التتبع في أستراليا وجنوب إفريقيا، وأعادت بيانات مشوشة. كان من الواضح أن ماسًا كهربائيًا قد عطل الألواح الشمسية ، مما يعني أن أمام رينجر 5 بضع ساعات فقط قبل نفاد طاقة بطاريتها. اعتقد فنيو مختبر الدفع النفاث (JPL) أنه لا يزال بإمكانهم إنقاذ المهمة جزئيًا عن طريق تشغيل محرك تصحيح المسار لضمان الاصطدام بالقمر، لكن كان عليهم القيام بذلك بسرعة قبل نفاد الطاقة. أرسل المتحكمون الأرضيون أوامر بنشر الهوائي عالي الكسب ومحاذاة المسبار للاحتراق في منتصف المسار، ولكن خلال هذا الوقت، حدثت على ما يبدو المزيد من حالات التماس الكهربائي بسبب انقطاع مؤقت من جهاز إرسال القياس عن بُعد. تم تشغيل محرك تصحيح المسار، لكن رينجر 5 استنفدت بطارياتها في منتصف عملية الاحتراق. توقفت إشارات جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي وإشارات القياس عن بُعد، وتلا ذلك دوران غير مُتحكم فيه للمسبار. مرّ المسبار رينجر 5 على بُعد 450 ميلاً من سطح القمر في طريقه إلى مدار دائم حول الشمس . استمر استقبال الإشارات من كبسولة قياس الزلازل الصغيرة حتى تلاشت مع ازدياد بُعد المسبار عن الأرض. تتبّع مُراقبو المهمة المسبار حتى مسافة 1.3 مليون كيلومتر (810,000 ميل) . ^{[ 1 ]}  

كانت هذه المحاولة الثالثة لضرب سطح القمر بمركبة رينجر من الجيل الثاني. في هذه المهمة، وبعد 15 دقيقة فقط من بدء التشغيل الطبيعي، تسبب عطل في تحويل الطاقة من الطاقة الشمسية إلى طاقة البطارية . لم يُستأنف التشغيل الطبيعي أبدًا؛ فقد نفدت طاقة البطارية بعد 8 ساعات، وتوقفت جميع أنظمة المركبة الفضائية عن العمل. لم يُنفذ أول تصحيح للمسار، ومرت رينجر 5 بالقمر على بُعد 724 كيلومترًا في 21 أكتوبر ودخلت مدارًا حول الشمس . تم تتبعها حتى مسافة 1,271,381 كيلومترًا. قبل فقدان الإشارة، أرسلت المركبة الفضائية بيانات لمدة 4 ساعات تقريبًا من تجربة أشعة جاما. ^{[ 1 ]}

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

• Lunar impact: A history of Project Ranger (PDF) 1977