Космическият кораб Surveyor
Въведение
Произходът на програмата Surveyor
Програмата на геодезистите е популяризирана още през 1959 г., въпреки че по това време не се е мислило за кацане на Луната. САЩ просто нямаха стартер за това. По това време се мисли за много дългосрочен проект за изследване на Луната. Това се състоеше от Surveyor Lander и Orbiter. Ракетата-носител би била Сатурн 1. Спускател Block I ще бъде последван от тип Block II с роувър. Орбитър и двамата лендери биха извършили две дузини различни експерименти. Става официална програма след предварително проучване, което започва през май 1960 г. през 1961 г.
В тази ранна фаза също беше планирано да се изгради вариант, който не се приземява, а се люлее в кръгла лунна орбита с височина 100 км, за да улови повърхността с камерите от там. Този геодезист Б обаче не е преминал етапа на концепцията. Русия обаче прилага този подход с лунните орбитални апарати Luna 10 до 12 и 14, при които спускаемият апарат е заменен с инструментална единица. Този геодезист Б никога не е бил построен. Според плановете в началото на проекта през май 1960 г. първият геодезист е трябвало да започне през 1963 г.
През 1962/63 г. програмата премина от амбициозна програма за лунни изследвания в програма за подпомагане на Аполон. Surveyor Orbiters се превърна в Lunar Orbiter. Това беше значително по-малко от Surveyor Orbiter и така се управляваше с Atlas-Agena вместо с ракета Atlas Centaur. Surveyor също е проектиран като мисия за кацане, много по-проста от оригиналната програма. Въпреки това Surveyor беше най-скъпата от трите програми за подготовка на Apollo (Ranger, Lunar Orbiter и Surveyor). На обща цена от 469 милиона долара, това струва повече от Ranger (260 милиона долара) и Lunar Orbiter (200 милиона долара) взети заедно.
Седемте сонди на Surveyor са построени от Hughes Aircraft Corporation между 1961 и 1965 г. Хюз получава заповедта на 19 януари 1961 г.
Мисията
Лунните сонди на Surveyor бяха изпратени директно на Луната от Земята. За разлика от Аполон, вие не сте излезли първи в орбита. Критичното при мисията беше да се намали скоростта до нула. Сондите трябваше да намалят скоростта от 2,6-2,7 км/сек по такъв начин, че да кацнат с ниска скорост. Ако не успееха да направят това, щяха да се сринат на повърхността поради прекомерна скорост или да им свърши горивото на голяма височина. Това наложи някои нови технологии, като радарно измерване на разстоянието с обратна връзка към управлението на задвижването. Изискваше се много мощен двигател, защото това би съставлявало по-голямата част от масата на космическия кораб. Всеки килограм преброен. Трябваше ви и много мощен стартер. Surveyor е първата лунна сонда, изстреляна с горното ниво на Кентавър, което се разработва от 1959 г.
Ракетата-носител Atlas Centaur
Лунните сонди на Surveyor се нуждаят от ново напреднало ниво, тъй като тежат 1000-1100 кг. Това далеч надхвърляше капацитета на Атлас Агена, която трябваше да носи около 400 кг до Луната.Горното ниво на Кентавър е създадено за тази цел. Беше повече от два пъти по-тежък от гимназията Agena. Но преди всичко тя използва по-енергична комбинация от горива; За първи път водородът беше изгорен заедно с кислорода. Фактът, че водородът остава течен само при -253 градуса С и че той също така трябва да служи като охлаждаща течност за горивната камера, направи конструкцията трудна и скъпа: над 450 милиона щатски долара бяха похарчени за развитието на сцената. За сравнение: изстрелвачът Atlas струваше само 10 милиона щатски долара по това време. От 1 януари 1958 г. Pratt & Whitney работи върху двигателя RL-10. Два от тези двигатели управляваха сцената.
- На 8 май 1962 г. се провежда първият пробен полет на Атлас Кентавър. Той се провали заради изолационните проблеми на Atlas. Ракетата загуби гориво и беше взривена на височина 6 км.
- Вторият тестов полет се провежда година по-късно на 27 ноември 1963 година. Той постави фиктивен полезен товар в геостационарна трансферна орбита.
- Полетът се проваля и по време на третия тестов полет на 30 юни 1964 г., когато на борда е "масов модел" на лунната сонда Surveyor. Този път хидравликата на Кентавъра се провали.Ракетата достигна само пикова височина от 500 км и отново изгоря.
- Четвъртият тестов полет на 11 декември 1964 г. обаче извежда втори масов модел в елипсовидна орбита.
- Това се отнася и за следващите два теста с фиктивни геодезически сонди на 2 март 1965 г. и 11 август 1965 г.
- Последният тест на 8 април 1966 г. изведе полезния товар в орбита, но поради изтичане на гориво той го постави в грешния. Второто запалване на Кентавър в орбита не успя.
След тези седем тестови полета, четири от които бяха успешни, ракетата се считаше за квалифицирана за полет. Развитието им обаче беше силно забавено. Големите интервали между стартовете са забележителни за времето. Вместо да стартира следващата ракета след неуспех (както при други програми), грешката беше търсена и отстранена. Други програми бяха много по-забързани, напр. с първите разузнавателни спътници. В резултат обаче дългото тестване на Кентавъра задържа програмата Surveyor.
Много рано в разработката, ефективността на Кентавър трябваше да бъде намалена. Първоначално Кентавърът е трябвало да носи 2700-2800 паунда до Луната (1224-1270 кг). Но дори преди първия старт, производителността трябваше да бъде намалена до 2500 паунда. (1133 кг). Толкова трябва да тежат геодезистите. Когато първият полет на Кентавър се проваля на 8 май 1962 г., Кентавърът трябваше да бъде подобрен и той стана по-тежък. Сега максималният полезен товар беше 2100 паунда (952 кг) и сондите на Surveyor трябваше да бъдат преработени на цена от 20 милиона долара. По-късно целевият полезен товар беше постигнат отново.
През 1962 г. научният полезен товар е намален до 52 кг. За тази цел радиоизотопен термичен генератор SNAP-11 (RTG) трябва да осигурява 18,6 W непрекъсната мощност за работа в продължение на 90 дни. Поради закъсненията седемте геодезисти А трябва да започнат в края на 1964 г., последвани от пет геодезисти Б (в лунна орбита) от 1965 г.
1962 г. беше и годината, в която и трите сонди Ranger Block II се провалиха. През същата година сондата Mariner 2, базирана на рейнджърите, също показа многобройни проблеми по време на полета си до Венера. Този провал се дължи на JPL и така изследователският център на Ленгли на НАСА разработи алтернативен план на Surveyor B по инструкции на централата на НАСА. Нова версия на Atlas Agena D може да носи по-голям полезен товар до Луната и да използва шпионския спътник, който вече е в шпионския спътник Corona Изпробвана и тествана система за филмова експозиция, концепцията за Лунния орбитър се появи като по-проста алтернатива на Surveyor B. Концепцията беше одобрена през март 1963 г. и Surveyor B беше прекратена.
Имаше и планове за версия на Ranger Block V, която да приземи малка кацалка, построена от Northrop - на лунната повърхност. Геодезист А също би умрял. Но това така и не се случи. Surveyor вече се превърна в чиста програма за подготовка на Apollo. Допълнителни научни изследвания бяха отменени. Първите четири проучвания бяха предвидени като тестови полети, последвани от три оперативни устройства. В края на 1963 г. изстрелващата маса е фиксирана на 975 kg с научен полезен товар от само 30 kg. В същото време се работи по концепцията за три Surveyor Block II с 1200 кг излетно тегло и малък 70 кг марсоход. Този висок полезен товар би бил възможен с версия на Кентавър, която използва смес от флуор и кислород (FLOX) като окислител.
През 1965 г. тестовете на Atlas Centaur с два модела за измерване на Surveyor бяха успешни, така че Atlas Centaur беше готов да влезе в експлоатация. Тъй като проблемите при полетните тестове се въртяха около рестартирането на Кентавъра в пистата за паркиране, възможността за повторно пускане в експлоатация и системите, инсталирани пробно, трябва да бъдат премахнати отново или намалени до необходимия им капацитет, за да се увеличи полезният товар. Дотогава космическите сонди трябва да се изстрелват по директни писти без паркова писта. Независимо от това, през 1965 г. беше решено да се построят седемте Surveyor A идентично, без допълнително оборудване за последните три полета, тъй като всички те ще бъдат експлоатационни копия. Блок II е отложен за неопределено време.
Геодезическата сонда
Сондата Surveyor приличаше повече на насекомо, отколкото на космическа сонда. Централната част беше забавителят. Той трябваше да генерира по-голямата част от скоростта и се състоеше от двигател с твърдо задвижване. Със специфичен импулс от 2746 m/s, той имаше най-доброто представяне на двигател с твърдо задвижване по това време. Той също така съставлява по-голямата част от по-голямата част. По-късно от това задвижване се появи твърдотелният двигател TE-364. Това задвижване беше използвано в последния етап на Delta и също така даде на сондите Helios, Pioneer 10 + 11 и Voyager необходимата скорост до техните далечни цели.
Космическият кораб Surveyor тежи 995-1038 кг при изстрелването и все още е около 280-290 кг на Луната. Когато е напълно разгърнат, той има размах на крилата 4,3 м и височина 3,2 м след кацане и 3,7 м със спирачния двигател.
Рамка, направена от подпори под формата на отрязан тетраедър, е конструирана около твърдото задвижващо устройство. Всички останали части бяха прикрепени към него. Той тежал само 27 кг.
Книги от автора за космически сонди
Дълго време имах само една книга за космическите сонди: двете космически сонди на Марс от 2011 г., Фобос Грунт и Научната лаборатория на Марс. Докато руската космическа сонда сега почива на дъното на Тихия океан, Curiosity получи само мисията. Книгата предоставя информация за историята на проекта, техническата структура на сондите и техните експерименти, планираната мисия и цели. Мисията Curiosity е документирана до след кацане (Sol 10). Начинаещите се възползват от глави, които очертават предишни изследвания на Марс, обясняват как работят инструментите, но също така обясняват въпроса колко вероятно е животът на Марс.