Ranger 5

Ranger 5
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Ranger 5
Données générales
Organisation NASA
Constructeur JPL
Programme Ranger
Type de mission Impacteur lunaire
Lancement 18 octobre 1962 à 16:59:00 UTC
Lanceur Atlas LV-3 Agena-B 215D/AA7
Survol de Lune
Durée 64 h
Identifiant COSPAR 1962-055A
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 342,5 kg
Puissance électrique 135 W
Orbite
Orbite héliocentrique
Périapside 0.9839 UA
Apoapside 1.163 UA
Période 370.22 d
Inclinaison 0.44°
Excentricité 0.056
Principaux instruments
Instrument 1 Caméra de télévision
Instrument 2 Spectromètre pour les rayons gamma
Instrument 3 Radar altimétrique
Instrument 4 Sismomètre

Ranger 5 était un vaisseau spatial du programme Ranger conçu pour transmettre des images de la surface lunaire à des stations sur Terre pendant 10 minutes avant d'impacter la Lune, poser (violemment) une capsule avec un sismomètre sur la Lune, recueillir des données sur les rayons gamma durant le vol, étudier la réflectivité au radar de la surface lunaire et pour poursuivre les essais du programme Ranger. Celui-ci avait pour but le développement de vaisseaux spatiaux lunaires et interplanétaires. En raison d'un dysfonctionnement inconnu, le vaisseau spatial a manqué d'énergie électrique et a cessé ses activités. Il est passé à 725 km de la Lune[1].

Design de l'engin spatial

Ranger 5 est un vaisseau Ranger de type Bloc II (phase 2) similaire à Ranger 3 et Ranger 4. Le véhicule de base mesure 3,1 m de haut et est composé d'une capsule lunaire recouverte par un impacteur en balsa de 65 cm de diamètre pour réduire le choc, un propulseur unique utilisé à mi-parcours, des rétrofusées avec une poussée de 23 kN (5080 lbf) et une plaque hexagonale de 1,5 m de diamètre en or et en chrome. Une grande antenne parabolique à gain élevé est fixé à la base. Deux panneaux solaires (5,2 m d'un bout à l'autre) sont fixés comme des ailes à la base et déployés au début du vol. La puissance est générée par 8680 cellules solaires situées sur les panneaux solaires qui rechargent une batterie AgZn de 11,5 kg et de 1 kWh ainsi qu'une batterie de sauvegarde. Le vaisseau est contrôlé par ordinateur, un séquenceur et un système de commandes envoyées depuis la Terre. Le contrôle d'attitude est fourni par six capteurs solaires et un capteur terrestre, des gyroscopes et des moteurs de contrôle à l'azote pour le tangage et le roulis (jet d'azote froid). Le système de télémétrie à bord de l'engin spatial se compose de deux émetteurs à 960 MHz, l'un avec une puissance de sortie de 3 W et l'autre de 50 mW, d'une antenne à haut gain et d'une antenne omnidirectionnelle. Le système de contrôle thermique des rétrofusées est recouvert d'une peinture blanche, de plaques en or et de chrome et des feuilles d'argent plastifiées[1].

La sonde embarquait les dispositifs expérimentaux suivants : (1) une caméra de télévision vidicon, qui utilise un système mécanique pour le scan ce qui aboutit à une image complète en 10 s; (2) un spectromètre pour les rayons gamma dans une sphère de 300 mm montée sur un bras de 1,8 m; (3) un radar altimétrique; (4) un sismomètre prévu pour un atterrissage assez rude sur la surface lunaire. Le sismomètre est enfermé dans la capsule lunaire avec un amplificateur, un émetteur de 50 mW, un contrôleur de tension, une antenne tourniquet et six batteries argent-cadmium capables de faire fonctionner l'émetteur de la capsule lunaire pendant 30 jours, tous conçus pour atterrir sur la Lune entre 130 et 160 km/h (80 et 100 mi/h). Les instruments flottaient dans une couche de fréon dans la sphère en balsa. Le radar altimétrique devait être utilisé pour étudier la réflectivité mais a été également conçu pour initier la séparation de la capsule et allumer les rétrofusées[1].

Mission

Décollage de Ranger 5 depuis le complexe de lancement 12 sous un ciel de plomb.

Le lancement de Ranger 5 était programmé pour juin 1962 mais la NASA décide plutôt de faire voler en premier la sonde Mariner vers Vénus (en gros, une version modifiée du type 1 du programme Ranger) pour donner plus de temps aux équipes afin de résoudre les problèmes avec le vaisseau spatial. Après l'échec de Mariner 1, qui a terminé sa mission dans l'Océan Atlantique à la place de l'espace interplanétaire, l'agence a subi une surveillance et un contrôle accru du Congrès des États-Unis en raison de son incapacité apparente à envoyer avec succès une sonde planétaire. James Fulton, républicain au congrès, charge le directeur du bureau des programmes de la NASA, J. J. Wyatt, en notant que Mariner 1 a coûté aux contribuables américains 14 millions de dollars et qu'il n'y a aucune excuse à ce stade pour encore avoir des échecs à chaque lancement. A la fin du mois de juillet 1962, il y avait déjà eu 12 tentatives pour des missions planétaires depuis 1958 et seulement deux (Pioneer 4 et Pioneer 5) avaient accompli la totalité de leurs objectifs de mission. La NASA aurait pu se consoler en sachant que les efforts soviétiques pour envoyer des sondes planétaires étaient à peine plus fructueux. Cependant, tous leurs échecs étaient gardés secrets par un Etat soviétique totalitaire. Le public n'avait aucun droit de regard sur l'utilisation et le gaspillage des taxes pour des missions spatiales ratées.

Le lancement réussi de Mariner 2 le 22 août a momentanément réduit les critiques autour de la NASA et du Jet Propulsion Laboratory et a aussi semble-t-il permis de vérifier le bien-fondé du design des vaisseaux Ranger. Pendant ce temps, les ingénieurs du JPL ont continué à essayer de comprendre ce qui avait causé la panne de l'ordinateur sur Ranger 4. Celle-ci avait eu lieu durant une période où la sonde était hors d'atteinte des stations au sol. Ce dysfonctionnement a été particulièrement déroutant car la sonde n'avait jamais connu de telles anomalies malgré des essais au sol très complets. L'examen des enregistrements de télémétrie semble indiquer que la défaillance s'est produite au cours de la séparation entre la sonde Ranger 4 et l'étage supérieur Agena, au moment de la déconnexion de l'interface électrique entre les deux, lorsque Ranger 4 serait passé sur son alimentation interne. Le comportement de la sonde a montré le dysfonctionnement d'un transformateur ou d'un onduleur, probablement dû à un court-circuit causé par la perte de morceaux métalliques du revêtement des broches du cordon ombilical d'alimentation reliant la sonde à l'Agena. Des modifications eurent lieues sur Ranger 5 comme une minuterie redondante pour assurer la continuité du fonctionnement du système de télémétrie en cas de panne de l'ordinateur principal, une bouteille d'azote supplémentaire pour le système de contrôle d'attitude afin de réduire la pression du gaz et un allumeur pyrotechnique supplémentaire pour la correction à mi-parcours. Plus important encore, des diodes et des fusibles supplémentaires ont été ajoutés aux lignes électriques afin d'éviter qu'un autre court-circuit ne se produise.

Ranger 5.
Officiels du programme Ranger rassemblés pour la conférence de presse post-lancement de Ranger 5 à Cap Canaveral. De gauche à droite : Friedrich Duerr, le Major J. Mulladay, le Lieutenant Colonel Jack Albert, Kurt Debus, William Cunningham et James Burke.

Ranger 5 a été thermostérilisé comme Ranger 3 et 4 pour prévenir toute contamination non-intentionnelle de la lune avec des microbes terrestres. Rolf Halstrup, responsable du programme de stérilisation, s’est opposé à cette procédure car il était convaincu que le fait de soumettre les sondes à de forte chaleur endommagerait les composants électroniques sensibles. Il a convaincu la direction du JPL de Pasadena que la stérilisation de Ranger 4 avait "très probablement" endommagé le séquenceur et le minuteur de l'ordinateur principal et que la procédure devait être arrêtée pour assurer la fiabilité de l'engin spatial. La direction a accepté d'arrêter de stériliser les sondes Ranger, mais uniquement pour Ranger 8 et les suivantes car les sondes Ranger 6 et 7 avaient déjà été stérilisées. Le 20 août, Ranger 5 a entamé son long voyage à travers le pays, de l’état de Californie à la Floride, et est arrivé le jour du lancement de Mariner 2. La fusée Atlas 215D et son étage supérieur Agena 6005 sont arrivés plus tard dans la semaine et les vérifications préliminaires d'avant-vol ont commencé. Ces vérifications initiales portaient sur la fusée. Elle causait presque autant de problèmes que les sondes Ranger elles-mêmes. La combinaison Atlas-Agena a mal fonctionné quatre fois sur les six lancements effectués par la NASA et chaque booster livré à Cap Canaveral nécessitait des modifications ou des réparations avant de pouvoir voler. De plus, au cours de l’année entre Ranger 1 et Mariner 2, le contrôle qualité de l’Atlas-Agena n’avait connu aucune amélioration. Les lancements des sondes Ranger ayant été retardés par des problèmes autour des boosters, les techniciens se sont empressés de s'assurer que rien ne retarderait la mission Ranger 5.

Le suivi de Mariner 2 était un travail continu pendant cette période et comme le réseau de suivi de l'espace lointain (deep space tracking networks) de la NASA ne pouvaient pas gérer les deux sondes à la fois, il a été décidé de passer à Ranger 5 pour cette courte mission. Après deux tentatives de lancement interrompues, l’une due à un court-circuit dans la sonde et l’autre en raison de problèmes météorologiques, l'accord pour le décollage a été donné pour le 18 octobre. Le décollage a eu lieu à 12h59 HNE et la fusée Atlas a rapidement disparu dans un ciel gris couvert. Un dysfonctionnement au niveau du capteur de vitesse du système de guidage à T + 93 secondes a entraîné du bruit sur les données de vitesse mais contrairement à la sonde Ranger 3, des commandes discrètes ont été reçues et comprises correctement par le système de guidage. L'étage supérieur Agena a atteint son orbite avec succès et a commencé son allumage pour placer Ranger 5 sur une trajectoire translunaire.

L'exaltation s'est encore une fois transformé en consternation quand des températures élevées ont été détectées au niveau du système informatique; peu de temps après, la production d'électricité à partir des panneaux solaires a cessé. Le détecteur de rayons gamma a été allumé mais l'ordinateur n'a pas envoyé la commande pour aligner le vaisseau spatial avec la Terre. Pire encore, les récepteurs de télémétrie sur les stations de suivi en Australie et en Afrique du Sud ont mal fonctionné, ne montrant en retour que des données brouillées. Il est évident qu'un court-circuit avait désactivé les panneaux solaires, ce qui signifie que Ranger 5 n'avait plus désormais que quelques heures avant que ses batteries ne se vident. Les techniciens du JPL espéraient qu'ils pourraient encore partiellement récupérer la mission en allumant le moteur de correction de mi-parcours pour s'assurer d'un impact avec la Lune mais ils devaient le faire rapidement avant que la puissance ne manque. Les contrôleurs au sol ont envoyé des commandes pour déployer l'antenne à gain élevé et aligner la sonde pour l'allumage de mi-course mais pendant ce temps des courts-circuits électriques supplémentaires ont apparemment eu lieu car il y a eu une perte de puissance au niveau de l'émetteur de télémesure. Le moteur de mi-course a été allumé mais Ranger 5 avait déjà épuisé de moitié ses batteries à ce moment là. La transpondeur radio et les signaux de télémétries ont cessé, suivi de mouvements incontrôlés de la sonde. Ranger 5 est passé à 725 km de la surface lunaire en route vers une orbite permanente autour du Soleil. Les signaux du petit sismomètre de la capsule ont encore été reçu jusqu'à ce qu'ils s'évanouissent car la distance entre la sonde et la Terre était devenue trop importante. Les contrôleurs ont suivi la sonde jusqu'à une distance de 1,3 million de km (808 000 miles)[1].

À la suite de cet échec, l'assemblage de l'électronique a entièrement été revu pour les versions suivantes par la division électronique de RCA Astro à East Windsor, New Jersey. Les satellites construits par RCA Astro ont rempli leur mission. Toutes les photos ont été récupérées et ont aidé à la NASA à déterminer les bons sites d'atterrissage pour les atterrisseurs lunaires[1].

Références

  1. a b c d et e (en) « National Space Science Data Center - Ranger 5 » (consulté le 19 juin 2012).

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes