Ranger 4

La Ranger 4 fue una nave espacial del programa Ranger , lanzada en 1962. Fue diseñada para transmitir imágenes de la superficie lunar a estaciones terrestres durante un período de vuelo de 10 minutos antes de estrellarse contra la Luna , para realizar un aterrizaje de prueba de una cápsula sismométrica en la Luna, para recopilar datos de rayos gamma en vuelo, para estudiar la reflectividad del radar de la superficie lunar y para continuar las pruebas del programa Ranger para el desarrollo de naves espaciales lunares e interplanetarias.

Un fallo en la computadora de a bordo provocó el desplegamiento de los paneles solares y los sistemas de navegación; como resultado, la nave espacial se estrelló en la cara oculta de la Luna sin traer datos científicos. Fue la primera nave espacial de Estados Unidos en alcanzar otro cuerpo celeste ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} y la primera de cualquier nación en llegar a la superficie de la cara oculta de la Luna.

Ranger 4 era una nave espacial Ranger Block II prácticamente idéntica a Ranger 3. El vehículo básico pesaba 331 kg (730 lb) , medía 3,1 m (10 pies) de alto y consistía en una cápsula lunar cubierta con un limitador de impacto de madera de balsa, de 0,65 m (26 pulgadas) de diámetro, un motor monopropelente de fase intermedia, un retrocohete de empuje de 22,6 kN (5080 lb _f ) y una base hexagonal chapada en oro y cromo de 1,5 m (4 pies 11 pulgadas) de diámetro. Una gran antena parabólica de alta ganancia estaba acoplada a la base. Dos paneles solares en forma de ala ( 5,2 m (17 pies) de ancho) estaban acoplados a la base y se desplegaron al principio del vuelo.             

La energía se generaba mediante 8680 células solares contenidas en los paneles solares, que cargaban una batería de lanzamiento y de respaldo de AgZn de 11,5 kg (25 lb) y 1 kWh de capacidad . El control de la nave espacial se proporcionaba mediante una computadora de estado sólido y un secuenciador, así como un sistema de comando controlado desde la Tierra. El control de actitud se proporcionaba mediante sensores solares y terrestres , giroscopios y propulsores de cabeceo y alabeo. El sistema de telemetría a bordo de la nave espacial constaba de dos transmisores de 960 MHz , uno con una potencia de salida de 3 W y el otro con una potencia de salida de 50 mW, la antena de alta ganancia y una antena omnidireccional. La pintura blanca, el chapado en oro y cromo, y una lámina de plástico plateado que envolvía el retrocohete proporcionaban control térmico. ^{[ 2 ]}      

Debido a que se sospechaba que la esterilización por calor había causado el mal funcionamiento de la computadora del Ranger 3 , este procedimiento se eliminó en el Ranger 4. La cápsula del sismómetro también se pintó con un patrón dentado para una mejor protección térmica. ^{[ 2 ]}

El aparato experimental incluía: (1) una cámara de televisión vidicón, que empleaba un mecanismo de escaneo que producía un fotograma completo en diez segundos; (2) un espectrómetro de rayos gamma montado en un brazo de 1,8 m (5 pies 11 pulgadas) ; (3) un altímetro de radar; y (4) un sismómetro para un aterrizaje de prueba en la superficie lunar. El sismómetro estaba alojado en la cápsula lunar junto con un amplificador, un transmisor de 50 milivatios, un control de voltaje, una antena de torniquete y seis baterías de plata-cadmio capaces de alimentar el transmisor de la cápsula lunar durante 30 días, todo diseñado para aterrizar en la Luna a una velocidad de 130 a 160 km/h (80 a 100 mph) . El altímetro de radar se utilizaría para estudios de reflectividad, pero también estaba diseñado para iniciar la separación de la cápsula y encender el cohete de frenado. ^{[ 2 ]}     

Atlas 133D y Agena 6004 llegaron a Cabo Cañaveral en marzo y comenzaron las comprobaciones previas al vuelo. A diferencia de lanzamientos anteriores de Ranger, no se encontraron dificultades serias en la preparación del vehículo de lanzamiento para el vuelo y la sonda también pasó todas las pruebas de sistemas sin problemas. El 20 de abril, Ranger 4 fue apilado sobre el propulsor y el despegue tuvo lugar a las 3:50 p. m. EST del 23 de abril. ^{[ 5 ] [ 6 ]} El lanzamiento se desarrolló perfectamente esta vez y no hubo anomalías ni con el Atlas ni con el Agena, que realizó su segundo encendido para enviar a Ranger 4 en una trayectoria translunar .

Tras separarse de la Agena, se hizo evidente que algo andaba muy mal cuando las estaciones de seguimiento detectaron el transmisor de radio de la Ranger 4, pero no se recibían datos de telemetría ni se obtenía respuesta al enviar comandos al ordenador. Sin telemetría , no se pudo confirmar que los paneles solares de la sonda se hubieran desplegado, pero la señal fluctuante del transpondedor de radio indicaba que la Ranger 4 estaba girando sin control y que ni los paneles solares ni la antena de alta ganancia estaban desplegados.

Los cohetes Atlas y Agena habían funcionado a la perfección, de hecho, tan bien que la Ranger 4 ni siquiera habría necesitado una corrección de trayectoria para impactar la Luna. Sin embargo, todo esto era inútil si la nave espacial no funcionaba. Los controladores terrestres enviaron órdenes a la sonda para desplegar los paneles solares y la antena de alta ganancia, y para usar manualmente el sistema de control de actitud y detener el movimiento de balanceo, pero la sonda no respondía. El Equipo de Análisis de Datos de la Nave Espacial del JPL concluyó que el temporizador principal de la computadora de la Ranger 4 se había detenido, lo que inhabilitó el sistema de telemetría, los eventos preprogramados como el despliegue de los paneles solares y, además, hizo que la sonda no respondiera en absoluto a las órdenes manuales. Aunque el impacto lunar se produjo según lo planeado, la misión fue, a todos los efectos, un fracaso. Lo que hizo que fuera aún más difícil de aceptar fue el rendimiento casi impecable del vehículo de lanzamiento. Los problemas con los propulsores que afectaron a las Ranger 1-3 se habían resuelto, solo para que la sonda fallara por completo, ya que, a diferencia de las misiones anteriores, la Ranger 4 no envió ningún dato útil. También podría resultar difícil determinar la causa del mal funcionamiento del temporizador, ya que este se produjo durante la fase de vuelo inercial previa a la inyección translunar, cuando el Ranger 4 pasaba entre las estaciones de seguimiento en el Caribe y Sudáfrica .

Sin energía solar, las baterías del Ranger 4 se agotaron la mañana del 26 de abril y el transpondedor de radio dejó de funcionar. El pequeño transmisor en la cápsula del sismómetro continuó enviando una señal de 50 milivatios. Según la NASA, el Ranger 4 impactó la cara oculta de la Luna (229,3 grados E, 15,5 grados S) a 9600 km/h (5970 mph) a las 12:49:53 UT del 26 de abril de 1962, después de 64 horas de vuelo. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Sin embargo, las coordenadas fueron "estimadas", y aunque el cráter de impacto presumiblemente fue fotografiado por el posterior Orbitador de Reconocimiento Lunar , el cráter exacto no ha sido identificado. ^{[ 7 ]}  

Los funcionarios de la NASA intentaron presentar la misión de forma positiva, ^{[ 4 ]} señalando que era la primera vez que una nave espacial estadounidense alcanzaba la superficie de la Luna y que la sonda era "mucho más sofisticada" que la sonda espacial soviética Luna 2 de 1959, que había sido poco más que una esfera presurizada diseñada para depositar banderines en la superficie al impactar. El excelente desempeño del cohete Atlas-Agena también había elevado la moral.

Esta nave espacial, de diseño similar a la Ranger 3 , fue la primera nave espacial estadounidense en alcanzar otro cuerpo celeste. También fue la primera nave espacial en impactar la cara oculta de la Luna. Si bien la nave espacial no logró su objetivo principal, la combinación Atlas-Agena-Ranger funcionó sin fallas por primera vez. ^{[ 8 ]}

• Programa Ranger
• Cronología de la exploración del Sistema Solar
• Lista de objetos artificiales en la Luna
• Lista de misiones a la Luna

• Impacto lunar: Historia del Proyecto Ranger (PDF) 1977
• Reuters.com , Misiones lunares planificadas
• Reuters.com , Cronología: Cinco fechas clave en la carrera hacia la Luna
• La trayectoria de vuelo del Ranger 4 y su determinación a partir de datos de seguimiento (PDF) 1962