A Surveyor űrhajó
bevezetés
A Földmérő Program eredete
A Földmérő Programot már 1959-ben népszerűsítették, bár ekkor még nem volt lehetőség a holdraszállásra. Az Egyesült Államokban éppen nem volt erre indító. Abban az időben egy nagyon hosszú távú holdkutatási projektre gondoltunk. Ez egy Surveyor Landerből és egy Orbiterből állt. A hordozórakéta Saturn 1 lett volna. Az I. blokk leszállóját egy II. Blokk típus követi egy roverrel. Orbiter és a két leszálló két tucat különböző kísérletet hajtott volna végre. Hivatalos program lett egy előzetes tanulmány után, amely 1960 májusában, 1961-ben kezdődött.
Ebben a korai szakaszban egy olyan variáció felépítését is tervezték, amely nem landol, hanem egy 100 km magas kör alakú hold pályára lendül annak érdekében, hogy onnan rögzítse a felületet a kamerákkal. Ez a B földmérő azonban nem jutott túl a koncepció szakaszán. Oroszország azonban ezt a megközelítést a Luna 10–12 és 14 holdpályákkal hajtotta végre, amelyekben a leszállót műszeregység váltotta fel. Ezt a B földmérőt soha nem építették. A projekt 1960. májusi kezdetének tervei szerint az első Földmérőnek 1963-ban kellett volna elindulnia.
1962/63-ban a program ambiciózus holdkutatási programról Apollo támogató programra vált. A Surveyor Orbiters lett a Lunar Orbiter. Ez lényegesen kisebb volt, mint a Surveyor Orbiter, és így Atlas Centaur rakéta helyett Atlas-Agenával sikerült. A földmérőt az eredeti programnál jóval egyszerűbb leszállási küldetésként is tervezték. Ennek ellenére a Surveyor volt a legdrágább a három Apollo előkészítő program közül (Ranger, Lunar Orbiter és Surveyor). 469 millió dollár összköltséggel többe került, mint a Ranger (260 millió dollár) és a Lunar Orbiter (200 millió dollár) együttvéve.
A hét földmérő szondát a Hughes Aircraft Corporation építette 1961 és 1965 között. Hughes a megrendelést 1961. január 19-én kapta meg.
A küldetés
A Surveyor holdszondáit közvetlenül a Holdról küldték a Földről. Apollóval ellentétben nem először keringtél pályára. A misszió kritikus pontja a sebesség nullára csökkentése volt. A szondáknak úgy kellett csökkenteniük a 2,6-2,7 km/s sebességet, hogy kis sebességgel landoltak. Ha ezt nem sikerült elérniük, a túlzott sebesség miatt a felszínen zuhantak, vagy nagy magasságban fogyott az üzemanyag. Ez szükségessé tette néhány új technológiát, például a radartávolság mérését visszajelzéssel a hajtás vezérléséhez. Nagyon erős motorra volt szükség, mert ez alkotná az űrhajó tömegének nagy részét. Minden megszámlált kiló. Szüksége volt egy nagyon erős hordozórakétára is. A földmérő volt az első holdpróba, amelyet a Centaur felső szakaszával indítottak, amelyet 1959 óta fejlesztenek.
Az Atlas Centaur hordozórakéta
A Surveyor holdszondáihoz új fejlett szintre volt szükség, mert azok súlya 1000-1100 kg volt. Ez messze meghaladta az Atlas Agena kapacitását, amelynek állítólag 400 kg-ot kellett volna vinnie a Holdra. A Centaur felső szintet erre a célra hozták létre. Több mint kétszer olyan nehéz volt, mint az agenai középiskola. De mindenekelőtt energikusabb üzemanyag-kombinációt használt; A hidrogént először elégették oxigénnel együtt. Az a tény, hogy a hidrogén csak -253 ° C-on marad folyékony, és hogy az égéstérben hűtőközegként is szolgáljon, megnehezítette és költségessé tette az építkezést: több mint 450 millió dollárt költöttek a színpad fejlesztésére. Összehasonlításképpen: az Atlas hordozórakéta akkor mindössze 10 millió dollárba került. 1958. január 1-je óta a Pratt & Whitney dolgozik az RL-10 motoron. Ezek közül kettő hajtotta a színpadot.
- 1962. május 8-án megtörtént az Atlas Centaur első próbarepülése. Az Atlas szigetelési problémái miatt kudarcot vallott. A rakéta üzemanyagot vesztett, és 6 km magasságban robbantották fel.
- A második próbarepülésre csak egy évvel később, 1963. november 27-én került sor. A próbabábut hasznos terhelést helyezte a geostacionárius transzferpályára.
- A repülés meghiúsult az 1964. június 30-i harmadik próbarepülés során is, amikor a fedélzeten volt a Surveyor holdszonda "tömegmodellje". Ezúttal a Centaur hidraulikája nem sikerült: a rakéta csak 500 km-es csúcsmagasságot ért el, és újra felégett.
- Az 1964. december 11-i negyedik próbarepülés azonban egy második tömegmodellt elliptikus pályára hozott.
- Ez vonatkozott a következő két tesztre is próbabábu szondákkal, 1965. március 2-án és 1965. augusztus 11-én.
- Az utolsó, 1966. április 8-i teszt a hasznos terhet a pályára állította, de üzemanyag-szivárgás miatt rosszra tette. A Kentaur második gyulladása a pályán nem sikerült.
E hét próbarepülés után, amelyek közül négy sikeres volt, a rakétát repülésre alkalmasnak tartották. Fejlesztésük azonban nagyon késett. Az indulások közötti nagy intervallumok figyelemre méltóak az idő szempontjából. Ahelyett, hogy hiba után elindította volna a következő rakétát (mint más programoknál), a hibát kereste és megszüntette. Más programok sokkal mozgalmasabbak voltak, például az első felderítő műholdak. Ennek eredményeként azonban a Centaur hosszú tesztelése tartotta a Surveyor programot.
A fejlesztés nagyon korai szakaszában csökkenteni kellett a Centaur teljesítményét. Eredetileg a Kentaurnak 2700–2800 fontot kellett volna szállítania a Holdra (1224–1270 kg). De már az első kezdés előtt 2500 fontra kellett csökkenteni a teljesítményt. (1133 kg). Ennyit kell mérnie a földmérőknek. Amikor a Kentaur első repülése 1962. május 8-án kudarcot vallott, a Kentaurt fejleszteni kellett, és egyre nehezebb lett. Most a maximális hasznos teher 2100 font (952 kg) volt, és a Surveyor szondákat 20 millió dollár költséggel kellett átalakítani. Később a cél hasznos teher ismét elért.
1962-ben a tudományos hasznos teher 52 kg-ra csökkent. Az SNAP-11 rádióizotóp termikus generátornak (RTG) 18,6 W folyamatos energiát kell biztosítania a 90 napos működéshez. A késések miatt a hét A földmérőnek 1964 végén kell elindulnia, ezt követi öt B földmérő (egy holdi pályán) 1965-től.
1962 volt az az év, amikor mind a három Ranger Block II szonda kudarcot vallott. Ugyanebben az évben a rangereken alapuló Mariner 2 szonda számos problémát mutatott a Vénusz felé tartó repülés során. Ezt a kudarcot a JPL-nek tulajdonították, ezért a NASA Langley Kutatóközpontja a NASA központjának utasításai alapján alternatív tervet dolgozott ki a B. felmérővel szemben. Az Atlas Agena D új verziója nagyobb teherrel szállíthat a Holdra, és a kém műhold segítségével már a Corona kém műholdon A film expozíciójának kipróbált rendszere a Lunar Orbiter koncepciója a B felmérő egyszerűbb alternatívájaként jelent meg. A koncepciót 1963 márciusában hagyták jóvá, és a B felmérőt megszüntették.
Terveztek egy Ranger Block V verziót is, amely egy - Northrop által épített - kis landert landol a hold felszínén. A földmérő is meghalt volna. De ez soha nem történt meg. A földmérő mára tiszta Apollo előkészítő program lett. További tudományos tanulmányokat lemondtak. Az első négy felmérést próbarepülésnek szánták, majd három működési eszköz következett. 1963 végén a felszállási tömeget 975 kg-ra rögzítették, csupán 30 kg tudományos hasznos teherrel. Ugyanakkor a három Surveyor II blokk, 1200 kg felszállási tömegű és egy kis 70 kg-os rover koncepcióján dolgozott. Ez a nagy hasznos teher a Centaur olyan változatával lett volna lehetséges, amely fluor és oxigén (FLOX) keverékét használta oxidálószerként.
1965-ben az Atlas Centaur két Surveyor mérési modellel végzett tesztje sikeres volt, így az Atlas Centaur készen állt a használatba vételre. Mivel a repülési teszt problémái a Centaur újraindításának körül forogtak a parkolási kifutón, az újraindíthatóságot tovább vizsgálnák, és a próba alapon telepített rendszereket a hasznos teher növelése érdekében újra el kell távolítani, vagy a szükséges kapacitásukra kell csökkenteni. Addig az űrszondákat a pálya nélküli, közvetlen pályákon kell elindítani. Ettől függetlenül 1965-ben úgy döntöttek, hogy a hét Surveyor A-t azonos módon, az utolsó három járat további felszerelése nélkül építik meg, mindegyik operatív példány. A II. Blokkot határozatlan időre elhalasztották.
A földmérő szonda
A Surveyor szonda inkább rovarra hasonlított, mint űrszondára. A központi rész a lassító volt. Állítólag a sebesség legnagyobb részét előállította, és szilárd meghajtású motorból állt. 2746 m/s fajlagos impulzussal ez akkoriban a szilárd meghajtású motor legjobb teljesítményét nyújtotta. A tömeg nagy részét is ez tette ki. A TE-364 szilárdtest-motor később ebből a hajtásból került elő. Ezt a meghajtót használták az utolsó Delta szakaszban, és a Helios, a Pioneer 10 + 11 és a Voyager szondákat is megadta a szükséges sebességhez távoli célpontjaikhoz.
A Surveyor űrhajó induláskor 995-1038 kg volt, és a Holdon még mindig körülbelül 280-290 kg volt. Teljesen kihúzva 4,3 m szárnyfesztávolságú, leszállás után 3,2 m magasságú, fékmotorral 3,7 m.
A szilárd meghajtó egység köré egy vágott tetraéder alakú támasztókeretet készítettek. Az összes többi alkatrészt ráerősítették. Csak 27 kg volt.
A szerző könyvei az űrszondákról
Sokáig csak egy könyvem volt az űrszondákról: a 2011-es két Mars-űrszonda, Phobos Grunt és a Mars Tudományos Laboratórium. Míg az orosz űrszonda most a Csendes-óceán fenekén pihen, a Curiosity csak a küldetést kapta meg. A könyv információkat nyújt a projekt történetéről, a szondák és kísérleteik műszaki felépítéséről, a tervezett küldetésről és célkitűzésekről. A Curiosity küldetést a leszállás után dokumentálják (Sol 10). A kezdőknek hasznosak azok a fejezetek, amelyek felvázolják a Mars korábbi kutatásait, elmagyarázzák a műszerek működését, de elmagyarázzák azt a kérdést is, hogy mennyire valószínű az élet a Marson.