ساموس (قمر صناعي)

انطلق صاروخ ساموس 1 من مجمع إطلاق بوينت أرجويلو (PALC 1-1، الذي دُمج لاحقًا في مركز الإطلاق الرئيسي بقاعدة فاندنبرغ الجوية ) في تمام الساعة 20:34 بتوقيت غرينتش يوم 11 أكتوبر 1960، باستخدام مركبة أطلس LV-3 أجينا-أ 57D وصاروخ أجينا 2101. انطلق صاروخ أطلس بسلاسة وتوجه نحو الهدف، حيث كان الطقس صافيًا وخاليًا من الغيوم، وكانت الرؤية ممتازة، وظلت مركبة الإطلاق مرئية حتى بعد انفصال قسم الصاروخ المعزز. سرعان ما تحولت الفرحة الأولية بنجاح الإطلاق إلى خيبة أمل عندما أظهرت قراءات القياس عن بُعد في الوقت الفعلي نفاد غاز النيتروجين المضغوط اللازم لمحركات التحكم في وضعية صاروخ أجينا-أ . وبدون هذا الغاز، لم يكن بالإمكان تثبيت المرحلة للاشتعال، وبالتالي، بعد انفصالها عن صاروخ أطلس، فقدت أجينا-أ التحكم في وضعها. وأشارت قراءات القياس عن بُعد إلى معدل دوران غير منتظم للوضعية واضطراب في حركة محور الدوران لمحرك بيل XLR-81 . استغرقت عملية احتراق صاروخ أجينا-أ 123 ثانية، أي أطول بقليل من المدة المحددة، إلا أن محطات الرصد في قاعدة فانكوفر الجوية وجزيرة كودياك وهاواي لم ترصد أي مؤشر على بلوغ الصاروخ مداره، ما أدى إلى استنتاج أن المركبة دخلت الغلاف الجوي وتفككت فوق نقطة غير معروفة في المحيط الهادئ. كما كشف تحليل ما بعد الرحلة عن عطل في نظام توجيه أطلس أثناء الطيران، إما بسبب خلل في منارة معدل الدوران أو هوائي الموجة الدليلية، إلا أن نظام التوجيه لم يكن مزودًا ببيانات قياس عن بُعد، ما حال دون تحديد السبب بدقة. لم يتمكن نظام التوجيه من إصدار أي أوامر توجيه أو إيقاف تشغيل المحرك المبرمج، ومع ذلك، نجحت إشارات النسخ الاحتياطي من مبرمج الصاروخ في ضمان مسار طيران سليم وإيقاف تشغيل المحرك في الوقت المحدد. وتبين أن عطل أجينا-أ يعود إلى قيام فني بتركيب حبل تحرير منصة الإطلاق بشكل غير صحيح، ما أدى إلى تمزق خط تعبئة النيتروجين السريع لأجينا-أ عند الإطلاق. وأظهرت لقطات الفيديو والصور الفوتوغرافية للإطلاق بوضوح تسرب الغاز. عند تشغيل محرك أجينا، كان الأداء أيضاً أقل من المعتاد، مما يشير إلى وجود تلف في النظام الهوائي أيضاً. ^{[ 6 ]}

كان الهدف الرئيسي لمهمة ساموس 1 هو تحديد الجدوى الهندسية للحصول على قدرة رصد أرضية من قمر صناعي يدور في مداره. أُطلق القمر في 11 أكتوبر 1960، الساعة 20:34 بتوقيت غرينتش، من ميدان اختبار الصواريخ في المحيط الهادئ في بوينت أرغويلو، كاليفورنيا. انفصلت المرحلة الأولى بعد 249.9 ثانية من الإطلاق. اشتعلت المرحلة الثانية، أجينا-أ، بعد 506.7 ثانية، وانقطعت بعد 629.3 ثانية، كما هو مخطط له، ولكن انخفاض ضغط غاز النيتروجين أدى إلى تعطيل أنظمة التوجيه والتحكم بعد 123 ثانية، مما نتج عنه مسار غير دقيق وعدم دخول الحمولة في المدار. فُقدت بيانات التتبع عن بُعد قبل اشتعال أجينا-أ، لذا كان المسار الدقيق غير معروف. كان ساموس 1 أول قمر صناعي في سلسلة ساموس التي أطلقتها القوات الجوية الأمريكية من قاعدة فاندنبرغ الجوية على متن صاروخ أطلس أجينا-أ. كان قمرًا صناعيًا من الجيل الأول للمراقبة التصويرية، مصممًا لنقل الصور لاسلكيًا إلى الأرض، إلا أن انخفاض ضغط غاز النيتروجين أدى إلى تعطيل أنظمة التوجيه والتحكم، مما تسبب في عطل المرحلة الثانية. ولم تُرسل أي بيانات. تضمنت الحمولة معدات تصوير ومعدات اختبار ذات صلة، وأجهزة قياس عن بُعد، وأجهزة إشعاع، وأجهزة تتبع، وأجهزة تحكم. وُضعت الحمولة في المرحلة الثانية من صاروخ أجينا. صُممت المرحلة بأكملها للدخول في مدار. بلغت الكتلة المدارية المخططة للمرحلة، بما في ذلك الحمولة والغلاف، 1845  كجم. كانت أسطوانة بارتفاع 6.7 متر وقطر 1.5 متر. أما المرحلة الأولى فكانت صاروخًا باليستيًا عابرًا للقارات من طراز أطلس مُعدّل . بلغ ارتفاع الصاروخ بالكامل 30.2 مترًا، وقطر قاعدته 3.05 مترًا، وكتلة إطلاقه حوالي 124000  كجم. ^{[ 7 ]}

أُطلق القمر الصناعي ساموس 2 في 31 يناير 1961 على متن الصاروخين أطلس 70D وأجينا 2102. وعلى عكس ساموس 1، كان الطقس ضبابيًا ورماديًا، ولم تكن منصة الإطلاق مرئية من غرفة التحكم. هذه المرة، سارت الأمور على ما يرام، ووصل ساموس 2 إلى مداره. تم اختبار نظام F-1 فيريت أولًا، ثم كاميرات E-1 الكهروضوئية، التي نقلت صورًا بدقة تقارب 30.5 مترًا. في المدار 21، أرسل مراقبو المحطة الأرضية أمرًا بفصل هوائي F-1، الذي كان يحجب الكاميرا جزئيًا، على أمل الحصول على صور أفضل. ومع ذلك، حدث خطأ كارثي عندما توقفت جميع إشارات القياس عن بُعد من ساموس 2. يُعتقد أن آلية فصل هوائي F-1 تسببت في التفكك الجزئي أو الكامل للقمر الصناعي. بقي ساموس 2 في مداره حتى تحلل في الغلاف الجوي في 21 أكتوبر 1971. ^{[ 8 ]}

أُطلق القمر الصناعي ساموس 2 من قاعدة باسيفيك للصواريخ في تمام الساعة 20:24:00 بتوقيت غرينتش، إلى مدار قطبي شبه دائري بأبعاد 474 × 557  كيلومترًا، وزمن دوران 94.97 دقيقة، وميل مداري 97.4 درجة، وذلك لتحديد قدرة القمر الصناعي على رصد الفضاء والغلاف الجوي وطبيعة الأرض من خلال الأقمار الصناعية.  كانت المركبة الفضائية، التي تزن 1860 كيلوغرامًا، أسطوانية الشكل، طولها 6.7 متر وقطرها 1.5 متر، وتضمنت المرحلة الثانية من صاروخ أجينا-أ بالكامل. وشملت الأجهزة المستخدمة معدات تصوير واختبار، وجهازًا صوتيًا (مقياس كثافة الميكروفون) للكشف عن النيازك الدقيقة، ومسبارًا للبلازما، ومقياسًا للمجال الكهربائي. وكان الحاسوب الموجود على متن القمر الصناعي من نوع رقمي-تناظري. واكتملت حمولة القمر بمعدات القياس عن بُعد والتتبع والتحكم. ولم تُعلن تفاصيل حول جهاز إرسال القمر الصناعي. وانفصل غطاء مخروطي الشكل عن غلاف القمر الصناعي وبقي في مداره. كان العمر الافتراضي المتوقع للقمر الصناعي 15 عامًا، والعمر الافتراضي المتوقع لغطاء المقدمة 12 عامًا. ^{[ 9 ]}

لم تُجرَ المحاولة التالية إلا بعد سبعة أشهر، بسبب التحوّل إلى المرحلة الثانية الأكبر حجماً من صاروخ أجينا-بي، والتي يُمكن إعادة تشغيلها في المدار، بالإضافة إلى أقمار برنامج 101A العاملة، والتي كانت مزودة بنظام كاميرا أكثر تطوراً بدقة أعلى ومجال رؤية أوسع. كما تميزت أقمار ساموس الصناعية، بعد ساموس 2، بمخروط أنفي كبير على شكل "غطاء فطر"، حيث كانت الخطط الأولية تتضمن إطلاق كبسولة مأهولة مماثلة لمشروع ميركوري .

كان إطلاق القمر الصناعي ساموس 3 كارثة بكل المقاييس. انطلق ساموس 3 من منصة الإطلاق PALC 1-1 في 9 سبتمبر 1961، الساعة 00:00:00 بتوقيت غرينتش. كان ساموس 3 قمرًا صناعيًا من الجيل الأول للمراقبة الجوية تابعًا لسلاح الجو الأمريكي، مزودًا بسبعة أجهزة ^{[ 10 ]} . إلا أن محركات صاروخ أطلس LV-3 أجينا-B توقفت عن العمل بعد أن ارتفع الصاروخ حوالي 29  سم، فسقط عائدًا إلى منصة الإطلاق مُحدثًا كرة نارية هائلة. كشف التحقيق الذي أُجري بعد الرحلة أن أحد أسلاك التوصيل على منصة PALC 1-1 لم ينفصل في الوقت المناسب، مما أدى إلى تحويل الصاروخ من الطاقة الداخلية إلى الطاقة الخارجية. ولكن نظرًا لأن أسلاك التوصيل الخاصة بالطاقة على المنصة كانت قد انفصلت بالفعل، فقد انقطعت الطاقة الكهربائية تمامًا عن جميع أنظمة أطلس. استدعى هذا الحادث تحسين إجراءات تركيب أسلاك التوصيل، وإجراء تعديلات على نظام الإطلاق لمنع أذرع التثبيت من إطلاق المركبة حتى تنفصل جميع أسلاك التوصيل.

بعد مهمة ساموس 3، تقرر التخلي نهائياً عن أقمار البرنامج 101/101A والتحول إلى كبسولة استعادة أفلام أكثر تقليدية، إذ لم تثبت المهمة الناجحة الوحيدة جدوى نظام الكاميرا الكهروضوئية. وبينما انفصلت أقمار 101/101A عن المركبة الفضائية أجينا -ب في المدار، بقيت المركبة 101ب متصلة بها واستخدمتها في المناورات المدارية، وكذلك في إخراج كبسولة الأفلام من المدار في نهاية المهمة.

اكتمل بناء العديد من الأقمار الصناعية من طراز 101/101A أو كانت في مراحل إنجاز جزئية عند إلغاء البرنامج، إلا أن مشكلة التخلص منها لم تُحل بشكل مُرضٍ. فقد تُرك معظمها مُخزّنًا في المستودعات أو تم تفكيكها. دار حديثٌ حول إمكانية منح أنظمة الكاميرات لوكالة ناسا لبرنامج استكشاف الكواكب، لكن قيمتها في التقاط صور للقمر كانت محل شك. أما مراحل أجينا التي لم يكن بالإمكان إعادة استخدامها في برامج أخرى، فقد تم تفكيكها.

كان من المُخطط أصلاً أن تستخدم أقمار 101B الصناعية نظام اتصالات مُشفّراً، وذلك خشية أن يتمكن السوفيت ليس فقط من اعتراض الإرسالات، بل وحتى إعادة برمجة القمر الصناعي للهبوط على أراضيهم. على عكس قمر كورونا، كان من المُفترض أن تهبط أقمار 101B الصناعية مزودة بنظام الكاميرا كاملاً، وليس فقط كبسولة الفيلم، وقد تخوّف البنتاغون ووزارة الخارجية من عواقب الهبوط على الأراضي السوفيتية. في نهاية المطاف، تم التخلي عن شرط الاتصالات المُشفّرة في أكتوبر 1961، قبل شهر واحد فقط من إطلاق أول قمر صناعي من طراز 101B.

تبين لاحقاً أن منصة الإطلاق PALC 1-1 لم تتضرر بشكل كبير جراء انفجار معزز صاروخ ساموس 3، واقتصرت أعمال الإصلاح على إصلاحات في السباكة والمعدات الكهربائية، واستبدال آلية الإطلاق، والتنظيف وإعادة الطلاء. وبحلول 29 أكتوبر، عادت المنصة إلى العمل بكامل طاقتها.

في 22 نوفمبر 1961، عند الساعة 00:00:00 بتوقيت غرينتش، انطلق القمر الصناعي ساموس 4 ، أول قمر صناعي من برنامج 101B، وهو قمر صناعي للمراقبة التصويرية من الجيل الأول تابع للقوات الجوية الأمريكية ^{[ 11 ]} . بُذلت جهودٌ حثيثة لضمان نجاح المهمة، كإجراء اختبارات الأشعة السينية للكشف عن الترانزستورات المعيبة، واستخدام خزانات وقود فائقة النظافة. لسوء الحظ، مُني الإطلاق بفشلٍ آخر، وإن كان أقل حدةً من فشل ساموس 3. فقد عانى صاروخ أطلس من عطلٍ في نظام التوجيه بعد 245 ثانية من الإطلاق، ما أدى إلى فقدان التحكم في زاوية ميل الصاروخ، بالإضافة إلى إشارات قطع غير صحيحة من معززات ومحركات الدفع. انفصلت معززات الدفع قبل بضع ثوانٍ من الموعد المحدد، بينما نفد وقود محرك الدفع. ارتفعت زاوية ميل معززات الدفع حوالي 160 درجة عند لحظة توقف الإطلاق، ما جعل صاروخ أجينا مُوجهاً في الاتجاه الخاطئ للدخول في المدار، وبالتالي، عند تشغيل محركه، دفع ساموس 4 إلى المحيط الهادئ بدلاً من مداره.

كان يُعتقد أن إشارات الميل غير الصحيحة على مركبة إطلاق ساموس 4 ناتجة عن انفصال عرضي للدرع الحراري الذي يغطي صواريخ الكبح على حاويات معدات أطلس. وقد تسبب ذلك في ارتفاع درجة حرارة جيروسكوب الميل بفعل الديناميكا الهوائية، وكان هذا العطل مشابهًا للغاية لحادثة وقعت أثناء إطلاق ميداس 4 قبل شهر، مما أدى إلى إعادة تصميم الدروع الحرارية فوق صواريخ الكبح. كما تعطل منارة تتبع نظام التوجيه أثناء الطيران، مما تسبب في غياب أوامر BECO/SECO المبرمجة. ^{[ 12 ]}

كانت مهمة ساموس 4 أول مهمة فضائية سرية للغاية تابعة لوزارة الدفاع الأمريكية، إذ أصدر الرئيس كينيدي أمرًا تنفيذيًا يقضي بفرض سرية تامة على جميع برامج الفضاء التابعة للوزارة. ولم يذكر بيان القوات الجوية سوى إطلاق قمر صناعي في 22 نوفمبر من مركز إطلاق الصواريخ PALC 1-1 على متن صاروخ أطلس-أجينا B. كما لم يُعلن عن فشل ساموس 4 في الوصول إلى مداره، مع أن القوات الجوية لم تؤكد وصوله إلى المدار، ما دفع مراقبي برنامج الفضاء إلى التكهن سريعًا بأن الإطلاق لم يكن ناجحًا.

احتوى القمران الصناعيان التاليان من برنامج 101B على العديد من التحسينات التقنية، مثل أنظمة القياس عن بعد وأنظمة التحكم/الاتصالات الأكثر تطوراً والكاميرات المحسنة.

أُطلق القمر الصناعي ساموس 5 في 22 ديسمبر 1961، الساعة 19:12:00 بتوقيت غرينتش، وكان من الجيل الأول من مركبات المراقبة الفوتوغرافية منخفضة الدقة. ^{[ 13 ]} ومرة ​​أخرى، لم يصدر عن القوات الجوية سوى بيان مقتضب حول إطلاقه على متن صاروخ أطلس-أجينا ب من منصة الإطلاق PALC 1-1. لاحظ مراقبو برنامج الفضاء أن بيان القوات الجوية هذه المرة أفاد بوصول القمر الصناعي إلى مداره. وبالفعل، وصل، لكن صاروخ أطلس تعطل مجددًا. هذه المرة، لم يتوقف محرك الدفع في الموعد المحدد، واستمر في العمل حتى نفاد الأكسجين السائل، مما وضع القمر الصناعي في مدار عالٍ، الأمر الذي أدى إلى فشل مناورة الخروج من المدار (مع أن هذا لم يكن بالضرورة أمرًا سيئًا نظرًا لأن عملية العودة إلى الغلاف الجوي كانت ستتم فوق منطقة نيو إنجلاند المكتظة بالسكان). وقد فعّل أمر العودة إلى الغلاف الجوي جميع أنظمة القمر الصناعي، مما أدى إلى استنزاف البطاريات بسرعة. مع انقطاع الطاقة الكهربائية، تعذّر نشر المظلات أثناء العودة إلى الغلاف الجوي، ونظرًا لاستنفاد صواريخ الكبح خلال مناورة الخروج الفاشلة من المدار، فإنّ القمر الصناعي ساموس 5 لن يغادر مداره إلا بعد تحلله الطبيعي. وبدون المظلات أو صواريخ الكبح، سيكون هبوط الكبسولة سريعًا جدًا بحيث يستحيل استعادتها جوًا، لكنها ستظل قادرة على النجاة من العودة إلى الغلاف الجوي والهبوط في أي مكان تقريبًا. دخلت المرحلة أجينا-ب المستهلكة الغلاف الجوي فوق إندونيسيا في 31 ديسمبر، وحُسب أن عودة القمر الصناعي نفسه ستحدث في 6 يناير 1962.

عندما حلّ السادس من يناير عام ١٩٦٢، أشارت الدلائل إلى أن القمر الصناعي ساموس ٥ قد سقط في مكان ما شمال غرب كندا. حاول فريق بحث تابع لسلاح الجو الأمريكي الحصول على إذن من السلطات الكندية لتفتيش المنطقة المشتبه بها، لكنه لم يتمكن من توضيح ما يبحث عنه تحديدًا. اشتبهت السلطات الكندية في أن طائرة من طراز بي-٥٢ قد فقدت رأسًا نوويًا عن طريق الخطأ في مكان ما، ولأن هذه المسألة لم تكن سهلة الحل، فقد أُلغي البحث. لاحقًا، قامت طائرتان استطلاع من طراز يو-٢ بتفتيش المنطقة المشتبه بها، لكنهما لم تعثرا على أي حطام قمر صناعي. ^{[ ١٤ ]}

أُطلق القمر الصناعي ساموس 6 في 7 مارس 1962 الساعة 19:12:00 بتوقيت غرينتش، ولم يُواجه أي مشاكل في معززات الدفع، ويعود الفضل في ذلك جزئيًا إلى التعديلات التي أُجريت على معزز أجينا-ب بعد الدروس المستفادة من المهمات السابقة. إلا أن سلسلة من الأوامر الأرضية الخاطئة تسببت في نفاد غاز التحكم في وضعية القمر الصناعي. وعندما اشتغل معزز أجينا لتنفيذ مناورة خفض المدار، انطلق ساموس 6 إلى مدار عالٍ. في يوليو 1963، أي بعد خمسة عشر شهرًا، كان القمر الصناعي على وشك دخول الغلاف الجوي. ومع تعطل النظام الكهربائي لعدة أشهر، لم تكن هناك فرصة لاستعادة الكبسولة جوًا، لكنها كانت قادرة على النجاة من دخول الغلاف الجوي. ومع ذلك، حُسب أن الاصطدام سيحدث في بحر العرب ، وعلى الأرجح، ستؤدي مياه المحيط الباردة إلى تشقق الدرع الحراري وغرقه. لم تُبذل أي محاولة لاستعادة ساموس 6، الذي هبط بالفعل في بحر العرب. عند هذه النقطة، تم التخلي عن فكرة الكبسولة القابلة للاستعادة، وأُعيد استخدام النظام الكهروضوئي. لم يثبت البرنامج نجاحاً أكبر من ذي قبل، وبعد خمس عمليات إطلاق أخرى لمركبات ساموس، تم إنهاء البرنامج.

بحلول نهاية عام 1962، عندما أُطلق آخر قمر صناعي من برنامج ساموس، كان برنامج كورونا هو البرنامج الوحيد الذي تمكن من إرسال صور استطلاعية قابلة للاستخدام. أما الصور التي التقطها ساموس 2 في بداية عام 1961، فقد اعتُبرت مجرد صور غريبة، إذ كانت دقتها منخفضة للغاية بحيث لا تصلح للاستطلاع. وبحلول ذلك الوقت، برز برنامج لانيارد كخليفة لبرنامج ساموس، وبحلول عام 1962، وصل برنامج كورونا أخيرًا إلى مرحلة التشغيل الفعلي.

بالإضافة إلى ذلك، تم تشغيل برنامج جانبي خلال هذه الفترة (البرنامج 102) أطلق قمرًا صناعيًا معدلًا من طراز ساموس على متن صاروخ ثور-أجينا ب، بدون كاميرات على الإطلاق، بل بمعدات مراقبة إلكترونية لرصد عمليات إطلاق الصواريخ السوفيتية  - ما يمكن وصفه بأنه قمر صناعي استخباراتي إلكتروني مبكر . أُطلق أربعة من هذه الأقمار بين عامي 1962 و1963، وفشل أحدها عندما عجز صاروخ أجينا ب الأول عن إعادة الدوران في مداره. ويبدو أن قمر ساموس القياسي حمل أيضًا أقمارًا صناعية فرعية للاستخبارات الإلكترونية ظلت متصلة بمرحلة أجينا ب.

كغيرها من معظم برامج الفضاء المبكرة، كان لدى برنامج ساموس أهداف تتجاوز إمكانيات التكنولوجيا المعاصرة، وكانت مركبات الإطلاق المستخدمة لوضعه في مداره متواضعة تقريبًا مثل القمر الصناعي نفسه. ولم تُجرَ محاولات ناجحة للتصوير الرقمي إلا بعد دخول أقمار KH-11 الصناعية الخدمة في أواخر سبعينيات القرن الماضي.