Введение
Космический зонд США "Рейнджер-7" стал первым космическим зондом США, успешно передавшим детальные изображения поверхности Луны на Землю. Это был также первый полностью успешный полёт программы "Рейнджер". Запущенный 28 июля 1964 года, "Рейнджер-7" был разработан для достижения траектории столкновения с Луной и передачи фотографий лунной поверхности с высоким разрешением в течение последних минут полёта до столкновения. Космический аппарат оснащён шестью телевизионными видеокамерами – двумя широкоугольными (канал F, камеры A и B) и четырьмя узкоугольными (канал P) – для выполнения этих задач. Камеры были расположены в двух отдельных цепях, или каналах, каждый из которых был полностью автономным, с отдельными источниками питания, таймерами и передатчиками, чтобы обеспечить максимальную надёжность и вероятность получения высококачественных видеоизображений. За последние 17 минут полёта "Рейнджер-7" передал более 4300 фотографий. После 68,6 часов полёта космический аппарат совершил посадку между Морем Спокойствия и Океаном Бурь. Это место посадки позже было названо Морем Познания. Скорость при столкновении составила 2,6 километра в секунду, и результаты работы аппарата превзошли все ожидания. Других экспериментов на борту аппарата не проводилось.
Ranger 7 was the first space probe of the United States to successfully transmit close images of the lunar surface back to Earth. It was also the first completely successful flight of the Ranger program. Launched on July 28, 1964, Ranger 7 was designed to achieve a lunar impact trajectory and to transmit high resolution photographs of the lunar surface during the final minutes of flight up to impact. The spacecraft carried six television vidicon cameras – two wide angle (channel F, cameras A and B) and four narrow angle (channel P) – to accomplish these objectives. The cameras were arranged in two separate chains, or channels, each self contained with separate power supplies, timers, and transmitters so as to afford the greatest reliability and probability of obtaining high quality video pictures. Ranger 7 transmitted over 4,300 photographs during the final 17 minutes of its flight. After 68.6 hours of flight, the spacecraft landed between Mare Nubium and Oceanus Procellarum. This landing site was later named Mare Cognitum. The velocity at impact was 1.62 miles per second, and the performance of the spacecraft exceeded hopes. No other experiments were carried on the spacecraft.
После Ренджер 6 и подготовка к Ренджер 7
Хотя НАСА пыталось представить Ranger 6 в положительном свете, утверждая, что все, кроме системы камер, работало исправно, Уильям Кофлин, редактор журнала Missiles and Rockets, назвал это «полным провалом», а успехи JPL на тот момент – «позором». Миссия не была безоговорочным провалом, но Кофлин был не одинок в своем мнении, что Лаборатория реактивного движения в Пасадене, некоммерческая лаборатория, являющаяся частью Калифорнийского технологического института (Caltech), представляла собой «мягкую» академическую среду, лишенную необходимой целеустремленности и амбиций для успешного выполнения миссий. Он считал Ranger «неудачником», и некоторое время все в НАСА, причастные к программе Ranger, пытались это скрыть. Также высказывалось мнение, что отправка зондов в космос исключительно для получения изображений бессмысленна и не дает ничего, чего не мог бы достичь и «Аполлон». Вскоре после завершения миссии Ranger 6 была созвана комиссия для выяснения причины отказа телевизионной камеры. Причина была установлена быстро: непреднамеренная активация системы телеметрии камеры во время старта была вызвана коротким замыканием, которое вывело из строя питание камер. Однако, почему это произошло, оставалось загадкой, особенно учитывая, что телеметрические данные, полученные от зонда, предоставляли лишь ограниченную информацию. 14 февраля 1964 года JPL опубликовал отчет, в котором отмечалось, что внутренний командный переключатель мог быть активирован преждевременно, либо произошла дуга в кабеле на обтекателе полезной нагрузки. Однако не было никаких доказательств последнего, и не было очевидного способа, которым это могло произойти. Было предложено несколько модификаций системы камер и/или обтекателя полезной нагрузки. НАСА установило, что системы Ranger 6 не обладали достаточной резервностью, как утверждало JPL, предстартовые испытания были недостаточными, и были случаи самопроизвольного включения камер на заводе RCA в Нью-Джерси. Если камеры пришлось бы полностью перепроектировать с нуля, следующая миссия Ranger могла быть отложена почти на год. Полный отчет, представленный Конгрессу, вызвал критику со стороны ряда сотрудников НАСА, которые отметили, что, несмотря на отсутствие резервирования в камерах, любой из множества возможных отказов ракеты-носителя или космического аппарата также мог привести к невозможности получения телевизионных изображений. В связи с недостаточной предстартовой проверкой они упомянули инцидент 1961 года с Ranger 1, который развернул солнечные панели во время наземных испытаний, а также прекращение наземных испытаний с полной мощностью 60 Вт на зондах Block II из-за опасения случайного воспламенения двигателя коррекции траектории на стартовой площадке и уничтожения всей ракеты-носителя. RCA также пообещало проверить стандарты качества на своем основном заводе в Хайтстауне, штат Нью-Джерси, после обнаружения в запечатанном модуле Ranger пластикового пакета с винтами и шайбами. Хотя предполагалось, что это сделал недовольный сотрудник, гораздо вероятнее, что это произошло случайно. Поскольку очевидной причины неисправности в самих камерах обнаружить не удалось, расследование переключилось на электрический кабель на обтекателе полезной нагрузки. Этот разъем обычно подключался на земле для тестирования подсистем Ranger, а во время запуска его закрывала лишь тонкая откидная дверца. Один из контактов разъема был под напряжением и мог легко замкнуться, передавая напряжение на соседние контакты и активируя систему телевизионных камер во время запуска. Что касается причины, то одной из версий был электростатический разряд, другой – ударная волна. Александр Братенхал, физик из Отдела космических наук JPL, предположил, что короткое замыкание было вызвано выбросом топлива во время отделения секции ускорителя Atlas. Видеозаписи этого события на запуске Ranger 6 отсутствовали, так как запуск проходил в пасмурный день, но кадры других запусков Atlas показали, что после отделения ракету-носитель окутывало большое белое облако. Техники Convair подтвердили, что после отделения из Атласа выбрасывался жидкий кислород (LOX), но, хотя теория ударной волны казалась правдоподобной, другой физик JPL, Джеймс Кендалл, отверг ее. Идея электростатического разряда также была маловероятна, учитывая разреженный воздух и большую высоту Атласа во время отделения. Братенхал не сдавался и изучил больше кадров запусков Atlas, увеличив масштаб, что позволило увидеть вспышки света в облаке после отделения. Еще один звонок в Convair показал, что во время отделения также выбрасывался RP 1, и что выхлопные газы двигателя Атласа воспламенили облако топлива, создав эти вспышки. Поскольку дверца на обтекателе полезной нагрузки удерживалась лишь тонким запорным механизмом, горячие газы от воспламенения топлива могли коснуться электрического разъема и вызвать короткое замыкание. Непреднамеренная активация системы телеметрии во время запуска произошла почти одновременно с отделением ускорителя на T+140 секундах. На этом можно было закрыть вопрос о причине отказа Ranger 6. Среди изменений, внесенных для Ranger 7, были новые процедуры для проведения полных испытаний космического аппарата за пределами стартовой площадки, где не было риска воспламенения двигателя коррекции траектории на полностью заправленном Atlas Agena. Лаборатория реактивного движения первоначально хотела, чтобы Ranger 7 приземлился в той же области, что и Ranger 6, чтобы можно было получить изображение ударного кратера, но условия освещения в июле были бы неблагоприятными, поэтому они решили выбрать малоизвестную область в 11 градусах к югу от экватора Луны, недалеко от Моря Бурь. Зонд был отправлен на мыс Канаверал в середине июня вместе с Atlas 250D и Agena 6009.
Конструкция космических аппаратов
Рейнджеры 6, 7, 8 и 9 назывались версиями блока 3 космического аппарата «Рейнджер». Космический аппарат состоял из шестиугольного алюминиевого основания, на котором были смонтированы двигательный и энергетический блоки, а сверху располагалась усеченная коническая башня с телевизионными камерами. Два крыла солнечных панелей, каждое шириной по длине, простирались от противоположных краев основания, образуя полную ширину в , и направляемая антенна высокой направленности была установлена на шарнире в одном из углов основания, вдали от солнечных панелей. Цилиндрическая квазивсенаправленная антенна располагалась на вершине конической башни. Общая высота космического аппарата составляла .