เรนเจอร์ 3

ประเภทภารกิจ	วัตถุพุ่งชนดวงจันทร์
ผู้ปฏิบัติงาน	นาซ่า
การกำหนดของฮาร์วาร์ด	1962 อัลฟ่า 1
รหัส COSPAR	1962-001A
หมายเลข SATCAT	221
ระยะเวลาของภารกิจ	ระยะเวลาตั้งแต่ปล่อยจรวดจนถึงการส่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ครั้งสุดท้ายคือ 1.405 วัน; ระยะเวลาตั้งแต่ปล่อยจรวดจนถึงวันสิ้นสุดภารกิจอย่างเป็นทางการคือ 5 วัน
คุณสมบัติของยานอวกาศ
ผู้ผลิต	ห้องปฏิบัติการไอพ่นขับเคลื่อน
ปล่อยมวล	330 กก. [ 1 ]
พลัง	150 วัตต์
เริ่มภารกิจ
วันที่เปิดตัว	26 มกราคม 2505 20:30:00  UTC [ 1 ] ( 26 มกราคม 1962 เวลา 20:30 น. ตามเวลา UTC )
จรวด	แอตลาส แอลวี-3บี อาเจน่า-บี
จุดปล่อยจรวด	เคปคานาเวอรัลLC-12
สิ้นสุดภารกิจ
ติดต่อครั้งล่าสุด	ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์สุดท้ายที่ส่งระหว่างเวลา 00:52 น. ถึง 01:33 น. EST วันที่ 28 มกราคม พ.ศ. 2505 [ 2 ]
พารามิเตอร์วงโคจร
ระบบอ้างอิง	ระบบสุริยะเป็นศูนย์กลาง
ความแปลกประหลาด	0.083
ระดับความสูงจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด	0.9839 หน่วยดาราศาสตร์ (147,190,000 กิโลเมตร)
ระดับความสูงของจุดไกลสุดจากดวงอาทิตย์	1.163 หน่วยดาราศาสตร์ (174,000,000 กิโลเมตร)
ความโน้มเอียง	0.398°
ระยะเวลา	406.4 วัน
การบินผ่านดวงจันทร์(การพุ่งชนล้มเหลว)
การเข้าใกล้ที่สุด	28 มกราคม 2505
ระยะทาง	36,874 กิโลเมตร (22,912 ไมล์)
เครื่องดนตรี กล้องโทรทัศน์[ 3 ] เครื่องวัดสเปกตรัมรังสีแกมมา เครื่องวัดความสูงด้วยเรดาร์ เครื่องวัดแผ่นดินไหว
เรนเจอร์

เรนเจอร์ 3เป็น ภารกิจ สำรวจอวกาศที่ดำเนินการโดยNASAเพื่อศึกษาดวงจันทร์ยานอวกาศหุ่นยนต์เรนเจอร์ 3 ถูกปล่อยเมื่อวันที่ 26 มกราคม พ.ศ. 2505 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการเรนเจอร์เนื่องจากการทำงานผิดพลาดหลายครั้ง ยานอวกาศจึงพลาดดวงจันทร์ไป 22,000 ไมล์ (35,000 กิโลเมตร) และเข้าสู่วงโคจรเฮลิโอเซนทริก^{[ 4 ] [ 5 ]}

ยานสำรวจอวกาศเรนเจอร์ 3 ถูกออกแบบมาเพื่อส่งภาพพื้นผิวดวงจันทร์ในช่วงเวลา 10 นาทีระหว่างการบินก่อนที่จะพุ่งชนดวงจันทร์ เพื่อนำ แคปซูล เครื่องวัดแผ่นดินไหว ลงจอด บนดวงจันทร์อย่างคร่าวๆ เพื่อเก็บ ข้อมูล รังสีแกมมาในระหว่างการบิน เพื่อศึกษาการสะท้อนของเรดาร์บนพื้นผิวดวงจันทร์ และเพื่อดำเนินการทดสอบโครงการเรนเจอร์ต่อไปสำหรับการพัฒนายานอวกาศสำหรับดวงจันทร์และระหว่างดาวเคราะห์

เรนเจอร์ 3 เป็นยานเรนเจอร์รุ่นแรกในกลุ่มยานเรนเจอร์บล็อก II ตัวยานพื้นฐานสูง 3.1 เมตร ประกอบด้วยแคปซูลสำหรับลงจอดบนดวงจันทร์หุ้มด้วยแผ่นไม้บัลซาสำหรับจำกัดแรงกระแทก เส้นผ่านศูนย์กลาง 635 มิลลิเมตร (25 นิ้ว) เครื่องยนต์ขับเคลื่อนกลางลำแบบโมโนโพรเพลแลนต์ จรวดขับดันกลับที่มีแรงขับ 5080 ปอนด์ (22.6 กิโลนิวตัน) และฐานหกเหลี่ยมชุบทองและโครเมียม เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 เมตร เสาอากาศจานรับสัญญาณขนาดใหญ่ที่มีกำลังขยายสูงติดอยู่กับฐาน แผงโซลาร์เซลล์รูปทรงปีกสองแผง (กว้าง 5.2 เมตร) ติดอยู่ที่ฐานและกางออกในช่วงต้นของการบิน พลังงานถูกสร้างขึ้นจากเซลล์แสงอาทิตย์ 8680 เซลล์ที่บรรจุอยู่ในแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งชาร์จแบตเตอรี่ AgZn สำหรับการปล่อยและสำรองขนาด 11.5 กิโลกรัม ความจุ 1 กิโลวัตต์ชั่วโมง การควบคุมยานอวกาศทำได้โดยคอมพิวเตอร์โซลิดสเตทและตัวจัดลำดับ และระบบควบคุมจากโลก การควบคุมทิศทางทำได้โดยเซ็นเซอร์ดวงอาทิตย์และโลกไจโรสโคปและเจ็ทควบคุมการเอียงและการหมุน ระบบโทรมาตรบนยานอวกาศประกอบด้วยเครื่องส่งสัญญาณ 960 MHz สองเครื่อง เครื่องหนึ่งมีกำลังส่ง 3 วัตต์ และอีกเครื่องหนึ่งมีกำลังส่ง 50 มิลลิวัตต์ เสาอากาศกำลังขยายสูง และเสาอากาศรอบทิศทาง สีขาว การชุบทองและโครเมียม และแผ่นพลาสติกสีเงินที่หุ้มจรวดเรโทรช่วยควบคุมอุณหภูมิ^{[ 4 ]}

ระหว่างการเตรียมการปล่อยยานเรนเจอร์ 1นั้น ตัวจับเวลาของยานอวกาศได้เริ่มทำงานโดยไม่ได้ตั้งใจ ส่งผลให้แผงโซลาร์เซลล์ภายในปลอกหุ้มบรรทุกสัมภาระกางออก จึงตัดสินใจว่าจะไม่ทำการทดสอบภาคพื้นดินของอุปกรณ์บนยาน อวกาศ รุ่น Block IIเนื่องจากยานรุ่นนี้มีเครื่องยนต์แก้ไขเส้นทางกลางที่ใช้งานได้ และหากเกิดเหตุการณ์เช่นเดียวกันกับยานรุ่น Block II ตัวจุดระเบิดและดอกไม้ไฟที่ใช้ในการกางแผงโซลาร์เซลล์อาจจุดติดเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์บนยานโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งอาจส่งผลให้ยานอวกาศระเบิดบนแท่นปล่อย และอาจทำให้ยานปล่อยทั้งหมดพังเสียหายได้ เจ้าหน้าที่ของ JPLประกาศว่า การทดสอบระบบของยานเรนเจอร์จากโรงงานนั้นเพียงพอที่จะกำจัดปัญหาใดๆ และฮาร์ดแวร์ใดๆ ที่ไม่ผ่านการทดสอบก็ไม่เหมาะสมที่จะนำไปใช้งานบนอวกาศ

อุปกรณ์ทดลองประกอบด้วย: (1) กล้องโทรทัศน์ วิดิคอนซึ่งใช้กลไกการสแกนที่ให้เฟรมสมบูรณ์หนึ่งเฟรมใน 10 วินาที; (2) สเปกโตรมิเตอร์ รังสีแกมมา ที่ติดตั้งบนบูมยาว 1.8 เมตร; (3) เครื่องวัดความสูงเรดาร์ ; และ (4) เครื่องวัดแผ่นดินไหวที่จะลงจอดบนพื้นผิวดวงจันทร์แบบหยาบ เครื่องวัดแผ่นดินไหว (รหัสชื่อ "Tonto") ถูกบรรจุอยู่ในแคปซูลดวงจันทร์พร้อมกับเครื่องขยายสัญญาณ เครื่องส่งสัญญาณ 50 มิลลิวัตต์ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเสาอากาศแบบหมุนและแบตเตอรี่เงิน-แคดเมียม 6 ก้อน ที่สามารถใช้งานเครื่องส่งสัญญาณของแคปซูลดวงจันทร์ได้ 30 วัน โดยทั้งหมดได้รับการออกแบบมาเพื่อลงจอดบนดวงจันทร์ที่ความเร็ว 130 ถึง 160 กม./ชม. (80 ถึง 100 ไมล์ต่อชั่วโมง) เครื่องวัดความสูงเรดาร์จะใช้สำหรับการศึกษาการสะท้อนแสง แต่ยังได้รับการออกแบบมาเพื่อเริ่มต้นการแยกแคปซูลและจุดจรวดย้อนกลับ^{[ 4 ]}

นี่เป็นความพยายามครั้งแรกของอเมริกาในการพุ่งชนพื้นผิวดวงจันทร์ ยานอวกาศเรนเจอร์รุ่นบล็อก II บรรทุกกล้องโทรทัศน์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์แบบออปติคอล ซึ่งจะช่วยให้สามารถถ่ายภาพได้ต่ำถึงประมาณ 24 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวดวงจันทร์ระหว่างการลงจอด ตัวยานหลักยังบรรทุกแคปซูลเครื่องมือหนัก 42.6 กิโลกรัม ซึ่งจะแยกตัวออกจากยานหลักที่ระดับความสูง 21.4 กิโลเมตร แล้วพุ่งชนดวงจันทร์อย่างอิสระ แคปซูลนี้หุ้มด้วยเปลือกนอกที่ทำจากไม้บัลซา และได้รับการออกแบบให้กระเด้งหลายครั้งบนพื้นผิวดวงจันทร์ก่อนที่จะหยุดนิ่ง เครื่องมือหลักบนยานคือเครื่องวัดแผ่นดินไหว

ภารกิจนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อเร่งความเร็วไปยังดวงจันทร์โดยใช้ Atlas/Agena ทำการแก้ไขเส้นทางกลางทางหนึ่งครั้ง และพุ่งชนพื้นผิวดวงจันทร์ เมื่อถึงระดับความสูงที่เหมาะสม แคปซูลจะแยกตัวออกและจรวดเรโทรจะจุดระเบิดเพื่อลดแรงกระแทกในการลงจอด ความผิดพลาดในระบบนำทางของบูสเตอร์ส่งผลให้ยานอวกาศมีความเร็วมากเกินไป^{[ 6 ]}

สัญญาณคำสั่งที่กลับทิศทางทำให้ยานอวกาศเอียงไปในทิศทางที่ผิด และเสาอากาศ TM สูญเสียการรับสัญญาณจากโลก และไม่สามารถแก้ไขเส้นทางกลางทางได้ ในที่สุด สัญญาณรบกวนระหว่างการเคลื่อนที่ขั้นสุดท้ายทำให้ไม่สามารถส่งภาพที่มีประโยชน์ได้ Ranger 3 พลาดดวงจันทร์ไปประมาณ 36,800 กม. ในวันที่ 28 มกราคม และเข้าสู่วงโคจรเฮลิโอเซนท ริก ข้อมูลทางวิศวกรรมที่มีประโยชน์บางส่วนได้รับจากการบินครั้งนี้^{[ 4 ]}

การเตรียมการสำหรับ Ranger 3 นั้นมีความซับซ้อนเนื่องจากปัญหาด้านการพัฒนาของส่วนประกอบ Agena B ซึ่งล้มเหลวในการทำงานอย่างถูกต้องใน Ranger 1-2 Agena เป็นส่วนประกอบหลักของกองทัพอากาศสหรัฐฯซึ่งตั้งใจจะใช้สำหรับบรรทุกสัมภาระทางทหาร และ NASA เดิมทีคาดการณ์ว่ามันจะเริ่มใช้งานได้ในช่วงปลายปี 1960 หรือต้นปี 1961 ซึ่งในเวลานั้นปัญหาด้านการพัฒนาใดๆ ของส่วนประกอบนี้ก็จะได้รับการแก้ไข อย่างไรก็ตาม Agena B กลับใช้เวลานานกว่าที่คาดการณ์ไว้ในการนำมาใช้งาน และประสิทธิภาพของมันก็ต่ำกว่าที่คาดไว้เช่นกัน ซึ่งทำให้การทดลองบางอย่างที่วางแผนไว้สำหรับ Ranger รุ่น Block IIต้องถูกยกเลิก

แม้ว่าจรวด Thor-Agena B จะเริ่มทำการบินในเดือนตุลาคม 1960 แต่จรวด Atlas-Agena B เพิ่งทำการบินครั้งแรกในเดือนกรกฎาคม 1961 ซึ่งหมายความว่า Ranger 1 เป็นเพียงครั้งที่สองที่จรวดทั้งสองลำนี้ถูกใช้งาน ความล่าช้านี้ได้รับการอธิบายว่าเกิดจากโครงการของกองทัพอากาศ เช่นMIDASใช้เวลาในการพัฒนานานกว่า Ranger มาก นอกจากนี้ เมื่อสิ้นปี 1961 จรวด Agena B ยังเกิดความผิดพลาดไม่ต่ำกว่าเจ็ดครั้ง (การปล่อย Ranger สองครั้งและการปล่อย Thor-Agena ห้าครั้ง)

พลตรีออสโมนด์ เจ. ริทแลนด์ผู้บัญชาการกองระบบอวกาศกองทัพอากาศที่เมืองอิงเกิลวูด รัฐแคลิฟอร์เนียให้คำมั่นกับนาซาว่าปัญหาทั้งหมดเกี่ยวกับดาวเทียมอะเจนาจะได้รับการแก้ไข และเนื่องจากปัญหานี้ส่งผลกระทบต่อ โครงการ ของกระทรวงกลาโหม ด้วย จึงถือว่าเรื่องนี้เป็นเรื่องที่ "จริงจังมาก" การเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นนั้นรวมถึงการตรวจสอบอุปกรณ์และขั้นตอนการปฏิบัติงานภาคสนามของล็อกฮีดทั้งหมดอย่างละเอียด นอกจากนี้ จะมีการพยายามทำให้ขั้นตอนการตรวจสอบดาวเทียมอะเจนาของกองทัพอากาศสหรัฐฯและนาซาเหมือนกัน และขจัดความแตกต่างใดๆ ออกไป

ในช่วงกลางเดือนธันวาคม ปี 1961 จรวด Atlas 121D และ Agena 6003 เดินทางมาถึงแหลมคานาเวรัลและถูกติดตั้งบนฐาน ปล่อยจรวด LC-12เมื่อวันที่ 18 มกราคม ปี 1962 จรวด Ranger 3 ถูกวางซ้อนบนตัวขับดัน แต่ในวันถัดมา การเติมเชื้อเพลิงให้กับจรวด Atlas เกิดความผิดพลาดเมื่อพบรอยฉีกขาดในแผ่นกั้นกลางที่แยกถัง LOX และ RP-1 ออกจากกัน ซึ่งหมายความว่ายานปล่อยจรวดจะต้องถูกนำลงจากฐานปล่อยเพื่อซ่อมแซม ทำให้การปล่อยจรวดล่าช้าไปทั้งเดือน อย่างไรก็ตาม เจ้าหน้าที่กองทัพอากาศและบริษัท Convair กลับเสนอวิธีแก้ปัญหาที่แปลกใหม่ โดยทำการซ่อมแซมที่ฐานปล่อยจรวด LC-12 เลย เครื่องยนต์ขับเคลื่อนของ Atlas ถูกถอดออกและลดระดับลงไปในหลุมกันเปลวไฟ จากนั้นจึงติดตั้งนั่งร้านไม้เพื่อให้ช่างเทคนิคสามารถเข้าไปในถัง RP-1 ถอดแผ่นกั้นกลางที่เสียหายออก และเปลี่ยนใหม่ การซ่อมแซมเสร็จสมบูรณ์ในวันที่ 26 มกราคม

การปล่อยจรวดเกิดขึ้นเมื่อเวลา 15:30 น. ตามเวลามาตรฐานตะวันออกของสหรัฐฯ ในวันที่ 26 มกราคม ซึ่งเร็วกว่าช่วงเวลาปล่อยจรวดที่กำหนดไว้ 1 ชั่วโมง 15 นาที หลังจากนั้นจะไม่สามารถปล่อยจรวด Ranger 3 ได้อีกหนึ่งเดือน

เมื่อเวลา T+49 วินาทีหลังการปล่อย ระบบนำทาง Atlas หยุดทำงาน ทำให้ไม่สามารถส่งคำสั่งบังคับทิศทางหรือตัดการทำงานใดๆ ได้ตลอดการปล่อย คำสั่งสำรองจากโปรแกรมเมอร์ขีปนาวุธทำให้มั่นใจได้ว่าคำสั่ง SECO และ VECO ถูกต้อง แต่การขาดคำสั่งบังคับทิศทางส่งผลให้วิถีการบินไม่ถูกต้องและมีความเร็วสูงเกินไป^{[ 7 ]}

ที่แย่ไปกว่านั้น อุปกรณ์ที่สถานีติดตามในฟลอริดาเกิดความผิดพลาดและตรวจจับค่าวงโคจรของ Ranger 3 ได้ช้าไป 5 นาที ในขณะเดียวกัน จรวด Agena ก็เริ่มทำงานใหม่และส่งยานสำรวจออกนอกวงโคจรของโลก แต่ความผิดพลาดอีกครั้งในโปรแกรมนำทางส่งผลให้เกิดความผิดพลาดในวิถีโคจรอีกครั้ง ผลที่ตามมาคือ ยานอวกาศไปถึงดวงจันทร์เร็วกว่ากำหนด 14 ชั่วโมง และในวันที่ 28 มกราคม พลาดการชนดวงจันทร์ไป 36,793 กิโลเมตร (22,862 ไมล์)

ความผิดพลาดของวิถีโคจรทำให้การพุ่งชนดวงจันทร์เป็นไปไม่ได้ แต่ยานเรนเจอร์ 3 ยังคงสามารถใช้สำหรับการศึกษาอวกาศห้วงลึกได้ ดังนั้นเจ้าหน้าที่ควบคุมการบินจึงออกคำสั่งให้กางแขนกล้องออก และในวันที่ 28 มกราคม โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่แก้ไขแล้วก็ถูกอัปโหลด อย่างไรก็ตาม ระหว่างการอัปโหลด ความแรงของสัญญาณของยานเริ่มอ่อนลง และระบบคอมพิวเตอร์บนยานก็ล้มเหลวโดยสิ้นเชิง เมื่อไม่มีคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานได้ ยานอวกาศจึงไม่สามารถรักษาเสาอากาศรับสัญญาณกำลังสูงให้ชี้ไปยังโลกได้ ซึ่งขัดขวางการสื่อสารกับเจ้าหน้าที่ควบคุมบนภาคพื้นดิน

กล้องโทรทัศน์ส่งภาพได้ แต่เนื่องจากเสาอากาศหันไปทางอื่นจากโลก ภาพที่ได้รับจึงอ่อนมากและมีสัญญาณรบกวนสูง สามารถมองเห็นเครื่องหมายกากบาทอ้างอิงบนเลนส์กล้อง ซึ่งส่องสว่างด้วยแสงอาทิตย์สะท้อนจากตัวยานสำรวจ แต่ไม่สามารถมองเห็นดวงจันทร์ได้

เมื่อคอมพิวเตอร์เสีย Ranger 3 จึงไม่ตอบสนองต่อคำสั่งภาคพื้นดินใดๆ เลย และเซ็นเซอร์โลกและดวงอาทิตย์ก็ไร้ประโยชน์ ไจโรสโคปยังคงควบคุมการเคลื่อนที่ของยานสำรวจ และเจ้าหน้าที่ควบคุมภาคพื้นดินสามารถจับสัญญาณเสาอากาศได้ชั่วขณะ แต่เนื่องจากไม่มีการควบคุมทิศทางที่เสถียร พวกเขาจึงไม่สามารถรักษาทิศทางให้คงที่ได้ เนื่องจากพวกเขาไม่ทราบถึงความล้มเหลวของคอมพิวเตอร์ พวกเขาจึงส่งคำสั่งไปยัง Ranger 3 ต่อไปโดยเปล่าประโยชน์ การติดตามยานสำรวจเป็นระยะๆ ยังคงดำเนินต่อไปจนถึงวันที่ 31 มกราคม เมื่อเครื่องยนต์ขับดันควบคุมทิศทางหมดเชื้อเพลิง ณ จุดนั้นภารกิจจึงถูกยุติอย่างเป็นทางการ^{[ 4 ]}

• โปรแกรมเรนเจอร์
• ลำดับเหตุการณ์การสำรวจระบบสุริยะ

• ผลกระทบจากดวงจันทร์: ประวัติของโครงการเรนเจอร์ (PDF) 1977