Kozmická loď Surveyor
úvod
Počiatky geodetického programu
Program geodetov bol propagovaný už v roku 1959, hoci v tom čase ešte pristátie na Mesiaci nebolo možné. USA na to jednoducho nemali spúšťač. V tom čase sa uvažovalo o veľmi dlhodobom projekte výskumu Mesiaca. To pozostávalo z prieskumníka Lander a orbitera. Nosná raketa by bola Saturn 1. Po pristávacej plošine bloku I by nasledoval model Block II s roverom. Orbiter a dvaja landers by vykonali dva tucty rôznych experimentov. Oficiálnym programom sa stal po predbežnej štúdii, ktorá sa začala v máji 1960 v roku 1961.
V tejto počiatočnej fáze sa plánovalo aj vybudovanie variácie, ktorá nepristane, ale otočí sa na 100 km vysokú kruhovú mesačnú obežnú dráhu, aby odtiaľ zachytila povrch kamerami. Tento Surveyor B sa však nedostal cez fázu koncepcie. Rusko však implementovalo tento prístup s mesačnými obežnými dráhami Luna 10 až 12 a 14, v ktorých bol lander nahradený prístrojovou jednotkou. Tento Surveyor B nebol nikdy postavený. Podľa plánov na začiatku projektu v máji 1960 sa mal prvý geodet začať v roku 1963.
V rokoch 1962/63 sa program zmenil z ambiciózneho lunárneho výskumného programu na podporný program Apollo. Z geodetov sa stali lunárni orbiti. To bolo podstatne menšie ako pri Surveyor Orbiter a namiesto rakety Atlas Centaur si vystačili s Atlas-Agena. Surveyor bol tiež navrhnutý ako pristávacia misia oveľa jednoduchšia ako pôvodný program. Aj napriek tomu bol Surveyor najdrahším z troch prípravných programov Apolla (Ranger, Lunar Orbiter a Surveyor). Pri celkových nákladoch 469 miliónov dolárov to stálo viac ako Ranger (260 miliónov dolárov) a Lunar Orbiter (200 miliónov dolárov) dokopy.
Sedem sond Surveyor bolo vyrobených spoločnosťou Hughes Aircraft Corporation v rokoch 1961 až 1965. Hughes dostal objednávku 19. januára 1961.
Misia
Mesačné sondy Surveyor boli zo Zeme poslané priamo na Mesiac. Na rozdiel od Apolla ste nešli na obežnú dráhu ako prví. Kritickou vecou misie bolo znížiť rýchlosť na nulu. Sondy museli znížiť rýchlosť 2,6 - 2,7 km/s tak, aby pristáli nízkou rýchlosťou. Ak by to nestihli, havarovali by na povrchu z dôvodu nadmernej rýchlosti alebo im došlo palivo vo veľkej výške. To spôsobilo potrebu niektorých nových technológií, ako napríklad meranie vzdialenosti pomocou radaru so spätnou väzbou na riadenie pohonu. Vyžadoval sa veľmi silný motor, pretože by tak tvoril väčšinu hmoty vesmírnej lode. Každé kilo sa počítalo. Potrebovali ste tiež veľmi výkonný spúšťač. Surveyor bol prvou lunárnou sondou, ktorá bola vypustená s kentaurskou hornou úrovňou, ktorá sa vyvíjala od roku 1959.
Launcher Atlas Centaur
Mesačné sondy Surveyor vyžadovali novú pokročilú úroveň, pretože vážili 1 000 - 1 100 kg. To ďaleko presahovalo kapacitu Atlasu Agena, ktorá mala uniesť na Mesiac asi 400 kg. Na tento účel bola vytvorená horná úroveň Kentaura. Bolo to viac ako dvakrát také ťažké ako na strednej škole v Agene. Ale predovšetkým použila energetickejšiu kombináciu paliva; Prvýkrát sa vodík spaľoval spolu s kyslíkom. Skutočnosť, že vodík zostáva tekutý iba pri -253 ° C a že by mal slúžiť aj ako chladivo pre spaľovaciu komoru, sťažila a predražila stavbu: na vývoj pódia sa minulo viac ako 450 miliónov dolárov. Pre porovnanie: launcher Atlas stál v tom čase iba 10 miliónov amerických dolárov. Od 1. januára 1958 spoločnosť Pratt & Whitney pracuje na motore RL-10. Dva z týchto motorov poháňali javisko.
- 8. mája 1962 sa uskutočnil prvý skúšobný let Atlasu Kentaura. Neuspel pre problémy s izoláciou Atlasu. Raketa stratila palivo a bola vyhodená do vzduchu v nadmorskej výške 6 km.
- Druhý skúšobný let sa uskutočnil o rok neskôr 27. novembra 1963. Na geostacionárnu prenosovú obežnú dráhu umiestnil zdanlivé užitočné zaťaženie.
- Let zlyhal aj počas tretieho skúšobného letu 30. júna 1964, keď bol na palube „hromadný model“ mesačnej sondy Surveyor. Tentokrát zlyhala hydraulika Kentaura, raketa dosiahla iba vrchol vrcholu 500 km a znovu zhorela.
- Štvrtý testovací let 11. decembra 1964 však priniesol na eliptickú obežnú dráhu druhý hromadný model.
- To platilo aj pre nasledujúce dva testy s figurínami geodetických sond 2. marca 1965 a 11. augusta 1965.
- Posledná skúška 8. apríla 1966 uviedla užitočné zaťaženie na obežnú dráhu, v dôsledku úniku paliva sa však dostala do nesprávnej polohy. Druhé zapálenie Kentaura na obežnej dráhe zlyhalo.
Po týchto siedmich testovacích letoch, z ktorých štyri boli úspešné, sa raketa považovala za kvalifikovanú na let. Ich vývoj sa však veľmi oneskoril. Veľké intervaly medzi štartmi sú na túto dobu pozoruhodné. Namiesto spustenia ďalšej rakety po poruche (ako u iných programov) sa chyba hľadala a eliminovala. Ostatné programy boli oveľa hektickejšie, napríklad prvé prieskumné satelity. Výsledkom bolo, že dlhé testovanie Kentaura zdržalo program Surveyor.
Už na začiatku vývoja bolo treba znížiť výkonnosť Kentaura. Kentaur mal pôvodne niesť na Mesiac 2 700 - 2 800 libier (1224 - 1 270 kg). Ale ešte pred prvým štartom musel byť výkon znížený na 2 500 libier. (1133 kg). To je toľko, koľko by mali geodeti vážiť. Keď 8. mája 1962 zlyhal prvý let Kentaura, musel sa kentaur vylepšiť a stal sa ťažším. Teraz bolo maximálne užitočné zaťaženie 2 100 libier (952 kg) a sondy Surveyor museli byť prepracované za cenu 20 miliónov dolárov. Neskôr sa cieľové užitočné zaťaženie dosiahlo znova.
V roku 1962 sa vedecké užitočné zaťaženie znížilo na 52 kg. Za týmto účelom by mal rádioizotopový tepelný generátor SNAP-11 (RTG) poskytnúť 18,6 W nepretržitého výkonu na prevádzku po dobu 90 dní. Z dôvodu meškania by malo sedem prieskumníkov A začať na konci roku 1964, po ktorých bude od roku 1965 nasledovať päť prieskumníkov B (na mesačnej obežnej dráhe).
Rok 1962 bol tiež rokom, v ktorom zlyhali všetky tri sondy Ranger Block II. V tom istom roku ukázala sonda Mariner 2 založená na strážcoch početné problémy aj počas letu na Venušu. Toto zlyhanie bolo pripísané JPL, a tak Langleyovo výskumné stredisko NASA na základe pokynov ústredia NASA vypracovalo alternatívny plán pre Surveyor B. Nová verzia Atlasu Agena D mohla niesť na Mesiac vyššie užitočné zaťaženie a pomocou špionážneho satelitu už v špionážnom satelite Corona Vyskúšaný systém expozície filmu ukázal, že koncept lunárneho orbitu sa ukázal ako jednoduchšia alternatíva k prieskumníkovi B. Koncept bol schválený v marci 1963 a prieskumník B bol prerušený.
Existovali tiež plány na verziu Ranger Block V, ktorá by na mesačný povrch vysadila malý lander - postavený spoločnosťou Northrop. Zememerač A by tiež zomrel. Ale to sa nikdy nestalo. Z Surveyora sa teraz stal čistý program prípravy Apolla. Ďalšie vedecké štúdie boli zrušené. Prvé štyri prieskumy boli určené ako testovacie lety, po ktorých nasledovali tri operačné zariadenia. Na konci roku 1963 bola štartovacia hmotnosť stanovená na 975 kg s vedeckým užitočným zaťažením iba 30 kg. Súčasne sa pracovalo na koncepcii troch strojov Surveyor Block II so vzletovou hmotnosťou 1 200 kg a malým roverom 70 kg. Toto vysoké užitočné zaťaženie by bolo možné dosiahnuť u verzie Centaur, ktorá ako oxidant používa zmes fluóru a kyslíka (FLOX).
V roku 1965 boli testy Atlasu Centaur s dvoma modelmi Surveyor úspešné, takže Atlas Centaur bol pripravený na uvedenie do prevádzky. Pretože sa problémy v letovej skúške točili okolo reštartov kentaura na parkovacej dráhe, mohla by sa ďalej skúmať reštartovateľnosť a systémy inštalované skúšobne by sa mali opäť odstrániť alebo znížiť na potrebnú kapacitu, aby sa zvýšilo užitočné zaťaženie. Dovtedy by mali byť kozmické sondy spúšťané na priamych tratiach bez parkovacej trate. Bez ohľadu na to sa v roku 1965 rozhodlo postaviť sedem Surveyor A identicky bez ďalšieho vybavenia pre posledné tri lety, všetky by však boli funkčnými kópiami. Blok II bol odložený na neurčito.
Geodetická sonda
Sonda Surveyor vyzerala skôr ako hmyz ako vesmírna sonda. Centrálnou časťou bol spomaľovač. Mal generovať väčšinu otáčok a pozostával z pevného pohonného motora. So špecifickým impulzom 2746 m/s mal vtedy najlepší výkon tuhého hnacieho motora. Tvorilo to tiež väčšinu objemu. Z tohto pohonu bol neskôr vyvinutý motor TE-364 na tuhé palivo. Tento pohon bol použitý v poslednej etape Delta a tiež poskytol sondám Helios, Pioneer 10 + 11 a Voyager potrebnú rýchlosť k ich vzdialeným cieľom.
Kozmická loď Surveyor vážila pri štarte 995 - 1038 kg a na Mesiaci bola stále asi 280 - 290 kg. Po úplnom nasadení mal rozpätie krídiel 4,3 ma výšku 3,2 m po pristátí a 3,7 m s brzdiacim motorom.
Okolo tuhej pohonnej jednotky bol skonštruovaný rám zo stojok vo forme odrezaného štvorstena. Boli k nej pripevnené všetky ostatné časti. Vážil iba 27 kg.
Knihy od autora o vesmírnych sondách
Dlho som mal iba jednu knihu o vesmírnych sondách: dve vesmírne sondy Mars z roku 2011, Phobos Grunt a Mars Science Laboratory. Zatiaľ čo ruská vesmírna sonda teraz spočíva na dne Pacifiku, Curiosity dostala iba misiu. Kniha poskytuje informácie o histórii projektu, technickej štruktúre sond a ich experimentov, plánovanom poslaní a cieľoch. Misia Curiosity je zdokumentovaná až po pristátí (Sol 10). Začiatočníci majú úžitok z kapitol, ktoré načrtávajú predchádzajúci výskum Marsu, vysvetľujú, ako fungujú prístroje, ale tiež vysvetľujú, aký je pravdepodobný život na Marse.