Введение
Американский лунный посадочный аппарат Surveyor 3 приземлился в кратере, где сильно отражающие камни вызвали сбои в работе лунного радиолокационного высотомера космического аппарата. Двигатели не отключились на высоте 4 метра (14 футов), как это было предусмотрено планом миссии, и эта задержка привела к тому, что аппарат дважды отскочил от лунной поверхности. Первый отскок достиг высоты около 11 метров (35 футов). Второй отскок достиг высоты около 3 метров (11 футов). На третьем контакте с поверхностью – с начальной высоты 3 метра и нулевой скоростью, что было ниже запланированной высоты 4 метра (14 футов), и при очень медленном снижении – Surveyor 3 совершил мягкую посадку, как и планировалось. Эта миссия Surveyor стала первой, в ходе которой использовался ковш для отбора образцов поверхностного грунта, который можно увидеть на его выдвижной руке на фотографиях. Этот механизм был установлен на управляемый электродвигателем рычаг и использовался для выкапывания четырех траншей в лунном грунте. Глубина этих траншей достигала 17,8 сантиметров (7 дюймов). Образцы грунта из траншей помещались перед телевизионными камерами Surveyor для фотографирования, а снимки передавались на Землю. Когда 3 мая 1967 года на Луне наступила первая ночь, Surveyor 3 был выключен, так как его солнечные панели перестали вырабатывать электроэнергию. При следующем лунном рассвете (спустя 14 земных суток, или около 336 часов) Surveyor 3 не удалось повторно активировать из-за экстремально низких температур. Это отличалось от Surveyor 1, который смог быть повторно активирован дважды после лунных ночей, но затем больше не включался. Surveyor 3 прославился после того, как экипаж Apollo 12 использовал его в качестве точки посадки. Приземлившись в шаговой доступности 19 ноября 1969 года, астронавты сделали несколько снимков аппарата и извлекли ковш из поверхностного пробоотборника грунта, секцию некрашеной алюминиевой трубы из опоры, поддерживающей радиолокационный высотомер и доплеровский датчик скорости Surveyor, другую секцию алюминиевой трубы, покрытую неорганической белой краской, и отрезок телевизионного кабеля, обернутый в алюминизированную пластиковую пленку, а также телевизионную камеру Surveyor 3, которые были доставлены на Землю. Surveyor 3 – единственный зонд, который посетили люди на другой планете.
As Surveyor 3 was landing in the crater highly reflective rocks confused the spacecraft's lunar descent radar. The engines failed to cut off at 14 feet (4 m) in altitude as called for in the mission plans, and this delay caused the lander to bounce on the lunar surface twice. Its first bounce reached the altitude of about 35 feet (11 m). The second bounce reached a height of about 11 feet (3 m). On the third impact with the surface – from the initial altitude of 3 meters, and velocity of zero, which was below the planned altitude of 14 feet (4 m), and very slowly descending – Surveyor 3 settled down to a soft landing as intended. This Surveyor mission was the first that carried a surface soil sampling scoop, which can be seen on its extendable arm in the pictures. This mechanism was mounted on an electric motor driven arm and was used to dig four trenches in the lunar soil. These trenches were up to 7 inches (17.8 centimeters) deep. Samples of soil from the trenches were placed in front of the Surveyor's television cameras to be photographed and the pictures radioed back to the Earth. When the first lunar nightfall came on May 3, 1967, Surveyor 3 was shut down because its solar panels were no longer producing electricity. At the next lunar dawn (after 14 terrestrial days, or about 336 hours), Surveyor 3 could not be reactivated, because of the extremely cold temperatures that it had experienced. This is in contrast with the Surveyor 1, which was able to be reactivated twice after lunar nights, but then never again. Surveyor 3 became famous after the crew of Apollo 12 used it as a landing target site. Landing within walking distance on November 19, 1969, the astronauts took several pictures of the probe and removed a scoop from the probe's soil mechanics surface sampler, a section of unpainted aluminum tube from a strut supporting the Surveyor's radar altimeter and Doppler velocity sensor, another section of aluminum tube that was coated with inorganic white paint and a segment of television cable wrapped in aluminized plastic film and the Surveyor 3's television camera which were returned to Earth. Surveyor 3 is the only probe visited by humans on another world.
Телевидение
Телевизионная камера на Surveyor 3 состояла из видикана, двух линз с фокусным расстоянием 25 и 100 миллиметров, затворов, прозрачных, красных, зеленых и синих оптических фильтров, и диафрагмы, установленной вдоль оси, наклоненной примерно на 16 градусов к центральной оси космического аппарата. Телевизионная камера была установлена под зеркалом, которое можно было перемещать по азимуту (горизонтально) и по углу места (вертикально). Работа камеры полностью зависела от получения корректных команд с Земли. Покадровая съемка лунной поверхности осуществлялась на 360 градусов в азимуте и от +40 градусов над плоскостью, нормальной к оси Z камеры, до −65 градусов ниже этой плоскости. Использовались режимы работы телевизионной камеры с 600 и 200 линиями разложения. 200-линейный режим передавался через всенаправленную антенну и сканировал один кадр каждые 61,8 секунды. Полная видеопередача каждого 200-линейного изображения требовала 20 секунд и использовала полосу пропускания 1,2 кГц. 600-линейные изображения передавались через направленную антенну. Эти изображения сканировались с частотой до одного раза в 3,6 секунды. Для считывания изображения с видикана каждого 600-линейного кадра требовалась номинально одна секунда, а для его передачи – полоса пропускания 220 кГц с использованием цифровой передачи изображений. Телевизионные снимки отображались на Земле на телевизионном мониторе с замедленным сканированием, экран которого был покрыт фосфором с длительным послесвечением. Время послесвечения было подобрано для соответствия номинальной максимальной частоте кадров. Для каждого входящего телевизионного снимка принимался один кадр идентификационной информации, и изображение отображалось в реальном времени с частотой, соответствующей частоте входящего сигнала. Эти данные записывались на видеомагнитную ленту. Камера передала 6315 снимков в период с 20 апреля по 3 мая 1967 года, включая изображения самого космического аппарата, панорамные обзоры лунной поверхности, изображения механического грунтового экскаватора в работе и затмение Солнца Землей 24 апреля. Лунный модуль "Аполлон-12" совершил посадку вблизи Surveyor 3 19 ноября 1969 года. Астронавты Конрад и Бин осмотрели космический аппарат и доставили на Землю части "Сурвейера", включая его телевизионную камеру, которая сейчас экспонируется в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне.
Механический обработчик поверхности почвы
Пробоотборник грунта был разработан для копания, скребления и прокладки траншей на лунной поверхности, а также для транспортировки лунного материала во время фотосъемки, чтобы можно было определить его свойства. Пробоотборник был установлен под телевизионной камерой и состоял главным образом из ковша длиной около 120 мм и шириной 50 мм. Ковш включал в себя контейнер, заостренное лезвие и электродвигатель для открытия и закрытия контейнера. К дверце ковша была прикреплена небольшая опорная площадка для обеспечения плоского контакта с лунной поверхностью. Ковш мог вместить максимальный объем твердого лунного материала диаметром около 32 мм и до 100 см³ зернистого материала. Ковш был установлен на пантографном плече, которое можно было выдвинуть примерно на 1,5 м или втянуть вблизи моторного привода космического аппарата. Плечо также могло перемещаться в диапазоне азимута от +40 до 72 градусов или подниматься на 130 мм с помощью моторных приводов. Его также можно было опустить на лунную поверхность под действием силы тяжести и пружины. Пробоотборник выполнил семь испытаний на несущую способность, четыре траншейных испытания и 13 ударных испытания. Общее время работы составило 18 часов 22 минуты в течение 10 отдельных сеансов. Измерения токов двигателей и сил, приложенных к поверхности, не были получены из-за состояния телеметрии космического аппарата после посадки на лунную поверхность. Однако, оценки были возможны. Небольшая жесткость торсионной пружины не позволила определить плотность по результатам ударных испытаний. В ходе испытаний на несущую способность были получены глубины проникновения от 38 до 50 мм, а при прокладке траншей достигнута глубина 175 мм. Конструкция механизма и его электронные компоненты полностью соответствовали требованиям лунных операций. Ковш был доставлен на Землю астронавтами "Аполлона-12" и в настоящее время экспонируется в JPL.
"Аполлон-12" и возможность межпланетного загрязнения
Позже место посадки Surveyor 3 было также выбрано в качестве цели посадки лунного модуля пилотируемой лунной миссии Apollo 12 в 1969 году. Несколько компонентов посадочного аппарата Surveyor 3 были собраны и возвращены на Землю для изучения долгосрочного воздействия суровой лунной среды на объекты и материалы, созданные человеком. Хотя космические зонды возвращались на Землю в течение десятилетий после Apollo 12, это остается единственным случаем, когда люди посетили зонд, отправленный за пределы Земли. Широко распространено мнение, что обычный вид бактерий, Streptococcus mitis, случайно загрязнил камеру Surveyor перед запуском, и что бактерии выжили в состоянии покоя в суровых лунных условиях в течение двух с половиной лет, а затем были обнаружены, когда Apollo 12 вернул камеру Surveyor на Землю. Это утверждение приводилось некоторыми в качестве аргумента в пользу идеи межпланетной панспермии, но, что более важно, оно побудило NASA принять строгие абиотические протоколы для космических зондов, чтобы предотвратить загрязнение планеты Марс и других астрономических тел, которые предположительно могут иметь условия, подходящие для жизни. Наиболее заметным примером является преднамеренное уничтожение космического зонда Galileo в конце его миссии путем направленного столкновения с Юпитером, чтобы избежать возможного заражения спутника Юпитера Европы земными бактериями. Зонд Cassini также был направлен на столкновение с Сатурном в конце своей миссии в 2017 году. Однако независимые исследователи поставили под сомнение утверждение о выживших бактериях на Surveyor 3 на Луне. Существует вероятность, что загрязнение произошло из-за использования негерметичного контейнера или при отборе проб в чистой комнате после Apollo 12.
Лунный орбитальный разведывательный аппарат
В 2009 году Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) сделал детаные снимки места посадки аппарата Surveyor 3, на которых также были видны следы астронавтов вокруг. В 2011 году LRO вернулся к месту посадки на меньшей высоте, чтобы получить фотографии с более высоким разрешением.