Приветствую вас мои космические друзья.
До основания космического агентства НАСА, которое приходится на 1 октября 1958 года, у ВВС США были амбициозные планы по исследованию космоса. После запуска первого советского спутника 4 октября 1957 года, ВВС США пытались занять лидирующие позиции в зарождающейся космической программе страны. Даже после создания Агентства перспективных исследовательских проектов (ARPA) в феврале 1958 года, которому было поручено координировать военные космические программы США - космические планы ВВС играли очень большую роль.
Первой научной космической программой ВВС США, стал Проект "Эйбл-1"- серия небольших космических аппаратов, которые должны были выйти на орбиту вокруг Луны. Эти космические аппараты, наряду с парой небольших лунных зондов армии США и Лаборатории реактивного движения (JPL), были частью спонсируемой агентством ARPA программы Операция "Мона", которая была одобрена президентом Дуайтом Эйзенхауэром 27 марта 1958 года.
С августа по ноябрь 1958 года ВВС США предприняли три попытки запуска своих лунных зондов под названием "Пионер-0", "1",и "2", но ни один из них не смог достичь Луны. Но еще до всех этих запусков ВВС США совместно с Лаборатория космических технологий - STL, начали проработку последующих миссии не только на Луну, но и на Венеру, которые должны были быть запущены в стартовое окно 1959 года.
Но для запуска этих миссий потребовалась бы более мощная ракета - гораздо мощнее, чем имеющийся на тот момент носитель "Тор-Эйбл". Этот носитель представлял собой баллистическую ракету средней дальности, верхние ступени которой представляли собой модифицированные ступени ракеты-носителя "Авангард". Изначально носитель "Тор-Эйбл" был создан для высокоскоростных испытаний боеголовок межконтинентальных ракет при их входе в атмосферу Земли. Ракета "Тор-Эйбл" была модифицирована для запуска спутников, и в конечном итоге космическое агентство НАСА разработало на ее основе знаменитое семейство ракет-носителей "Дельта". Поскольку в то время верхние ступени данной ракеты все еще находились на стадии разработки, краткосрочным решением проблемы вывода более тяжелых зондов ВВС США было размещение верхних ступеней "Эйбл" на еще более мощной ракете. Для этой цели ВВС США выбрали МБР "Атлас", и так появилась ракета-носитель "Атлас-Эйбл".
Первая ступень ракеты Атлас-Эйбл" состояла из модифицированной ракеты "Атлас-D", которая была разработана компанией Convair. Модели ракет "Атлас A–C" использовались для испытательных полетов, начавшихся в июне 1957 года, сначала для проверки, а затем для усовершенствования конструкции этого носителя. Урезанная версия ракеты "Атлас B" "hot rod" была запущена на околоземную орбиту 18 декабря 1958 года с экспериментальной полезной нагрузкой в виде первого спутника связи SCORE. Вскоре МБР "Атлас D", была поставлена на боевое дежурство. Эта ракета также предназначалась для использования в качестве ускорителя для ракет-носителей ВВС США с верхними ступенями "Аджена" и "Центавр" .
Носитель "Атлас D" также был выбран НАСА в качестве ракеты-носителя для пилотируемых орбитальных миссий космической программы "Меркурий". Первый испытательный запуск ракеты "Атлас D" в апреле 1959 года был провальным, как и следующие три. Первый ракета совершила успешный испытательный полет 28 июля 1959 года. После ещё одного успешного полёта, который состоялся 9 сентября, "Атлас D" был готов к эксплуатации. Однако, показатель успешности носителя составлял всего 61%, и хотя ракета была готова к эксплуатации она не обладала высокой надёжностью. Использование прямой траектории выведения (без использования промежуточной опорной орбиты), позволило бы носителю "Атлас-Эйбл" выводить полезную нагрузку массой до 200 килограммов на траекторию полета к Луне.
После основания НАСА в октябре 1958 года практически все научные космические программы управляемые военными, были переданы новому космическому агентству. Эти программы включали в себя не только оставшиеся полеты, изначально являвшиеся частью операции ARPA "Мона", но и последующие зонды, которые ВВС США планировали к запуску. В ноябре 1958 года НАСА приняло от ВВС США их существующие космические программы как часть своей программы "Пионер", и начало работу по запуску двух зондов к Венере в стартовое окно 1959 года. После этого была запланирована миссия лунного орбитального аппарата.
Но эти планы изменились весной 1959 года. После успешного запуска советской автоматической межпланетной станции "Луна-1" в январе 1959 года, и неудачных запусков первых трёх лунных орбитальных аппаратов ВВС США, а также зонда "Пионер-3" армии США, который был спроектирован Лабораторией реактивного движения; краткосрочные цели программы "Пионер" были переориентированы.
Новый план предусматривал запуск серии зондов которые стабилизировались вращением. Эти зонды были спроектированы и построены Лабораторией космических технологий STL. Первой миссией должен был был стать полет который именовался "Эйбл-3". Этот спутник, который был назван агентством НАСА S-2 планировалось запустить в августе 1959 года на вытянутую 12-часовую околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя "Тор-Эйбл". Полет этого космического аппарата должен был подтвердить работоспособность базовой конструкции и приборов спутника, который за необычную форму расположения солнечных панелей получил название "спутник-гребное колесо". Также этот космический аппарат должен был передать новые данные о космическом пространстве вблизи Земли.
Следующей запланированной миссией была миссия "Эйбл-4". Космический аппарат этой миссии получил обозначение P-3. Целью этого полета, который должен был состояться в сентябре 1959 года, был запуск зонда на лунную орбиту с помощью новой ракеты-носителя "Атлас-Эйбл".
Поскольку не было достаточно времени и ресурсов для постройки и запуска венерианского зонда к стартовому окну, которое открывалось в июне 1959 года, было принято решение запустить зонд "Пионер-5" (P-2) к орбите Венеры в ноябре 1959 года.
В идеале руководству НАСА хотелось получить больше времени для повышения надёжности ракет "Атлас-Эйбл", заменив их усовершенствованными версиями носителя "Тор-Дельта". Но бюджетные ограничения, вызванные растущими расходами на другие программы НАСА, нехватка времени, и страх перед следующими советскими запусками, не позволили реализовать этот вариант.
Несмотря на бюджетные ограничения и плотный график разработки, новый лунный орбитальный космический аппарат "Пионер P-3" был самым передовым и массивным научным космическим аппаратом НАСА. Зонд представлял собой стабилизированную вращением сферу из алюминиевого сплава диаметром один метр и общей высотой 1,4 метра с номинальной массой 169 килограмм. Без активной системы ориентации вращающийся зонд должен был сохранять ту же ориентацию, которую он имел при старте. К внешней стороне космического аппарата были прикреплены четыре солнечные панели, каждая из которых была покрыта 2200 солнечными элементами, которые должны были быть развернуты после запуска. Эти лопасти, с общим размахом в 2,7 метра, обеспечивали питание систем зонда, а также поддерживали его никель-кадмиевые батареи в постоянно заряженном состоянии. Снаружи аппарата были установлены четыре алюминиевые дипольные антенны для поддержания связи с Землей.
На каждом конце зонда находился небольшой ракетный двигатель, развивающий тягу 90 ньютон (9 килограмм-силы). Любой из них мог производить коррекцию курса зонда импульсами до 4 секунд. Двигатель обращённый вперёд, обеспечивал изменение скорости на 1070 м/с секунду для вывода зонда на лунную орбиту. Двигатель, обращённый вперёд, был рассчитан на два включения, в то время как двигатель, обращённый назад, был способен на четыре включения для выполнения маршевых и орбитальных манёвров.
Для первой миссии рассчитанной на один год, был запланирован выход зонда на лунную орбиту параметром 5060 на 5420 километров с наклонением 42° к лунному экватору с периодом обращения в 12 часов. В случае непредвиденного отклонения траектории при выходе на лунную орбиту, цель миссии могла быть достигнута при высоте периселения в 1600 километров и высоте апоселения в 16 000 километров. Гидразин, массой в 63 килограмма, находились в герметичной сфере диаметром 66 см находящейся в центре зонда. После прохождения слоя катализатора из оксида алюминия, предварительно нагретого до 250 °C, гидразин реагировал с небольшим количеством тетраоксида азота, который впрыскивался в двигатель при запуске.
Терморегулирование зонда для поддержания внутренней температуры в диапазоне от 4 °C до 29 °C обеспечивалось 52 четырехлопастными черно-белыми регуляторами, управляемыми биметаллическими катушками. По мере нагревания выше 24 °C, регуляторы открывались, обнажая больше белого цвета для отражения излучения. При охлаждении ниже 10 °C регуляторы закрывались, открывая больше черного цвета, чтобы поглотить большее количество тепла. Также на внешней стороне зонда было установлено два квадратных радиатора для излучения тепла, которое выделялось внутренним оборудованием. Такая сложная система терморегуляции была необходима из-за большого количества оборудования, а также разнообразной тепловой среды с которой должен был столкнуться данный космический аппарат.
На борту зонда находились следующие научные приборы.
Телескоп космических лучей. Этот прибор массой 2,3 килограмм состоял из группы цилиндров, заполненных аргоном, обернутых тонким слоем свинца. Он использовался для регистрации электронов с энергией более 12 МэВ и протонов с энергией более 70 МэВ, которые были захвачены магнитным полем Земли, или были испущены Солнцем.
Счётчик полного потока радиации, который состоял из металлического шара диаметром 1,2 см, заполненный аргоном, который служил ионизационной камерой для измерения интегральной дозы радиации.
Трубки Гейгера-Мюллера, аналогичные тем, которые были установлены на зондах "Пионер-3" и "Пионер-4", и спутниках "Эксплорер". Этот прибор массой 0,9 кг был разработан для обнаружения излучения средней энергии в космическом пространстве.
Сцинтилляционный счётчик, состоящий из пластикового цилиндра диаметром 2,5 см, оснащённый фотоумножительной трубкой, которая регистрировала вспышки света, возникающие при прохождении через устройство излучения. Этот прибор массой 1,5 кг, был предназначен для определения характеристик низкоэнергетического излучения.
Феррозондовый магнитометр массой 1,1 кг предназначавшийся для измерения магнитных полей Земли и Луны силой до 0,32 Тл вдоль одной из осей космического аппарата P-3.
Также был установлен магнитометр с поисковой катушкой для измерения напряжённости магнитного поля. Этот прибор массой 0,5 кг, имел датчик, состоящий из сердечника из мягкого ферромагнитного сплава железа и никеля, окружённый 5000 витками тонкой медной проволоки. Этот прибор был способен измерять магнитные поля в диапазоне от 10⁻⁴ до 0,1 тесла. Сочетание данных этого прибора и феррозондового магнитометра позволило бы измерить напряжённость, направление и распределение магнитных полей в космическом пространстве.
Зонд "Пионер P-3" был оснащён детектором микрометеоритов. Он состоял из двух металлических пластин оснащённых микрофонами для обнаружения и определения характеристик столкновений.
Зонд P-3 также нёс примитивный сканирующий формирователь изображений для создания изображений Луны, включая первые изображения обратной стороны Луны. Этот прибор массой 1,1 кг состоял из 5-сантиметрового зеркала, которое фокусировало изображение на фотоэлементе. Измеренная яркость фотоэлемента преобразовывалась в одно из восьми возможных значений, записывавшихся на магнитную ленту для последующей передачи на Землю. Наклоненный под углом 45° к оси вращения спутника, формирователь изображений сканировал поверхность Луны за счет вращения зонда со скоростью 150 об/мин. Изображение строилось по одной строке сканирования за раз. С каждым оборотом спутника измерялось и записывалось одно значение яркости вдоль линии сканирования. Этот процесс повторялся 128 раз для каждой строки изображения, прежде чем начиналось сканирование следующей 128-пиксельной строки. Прототип этого прибора был успешно испытан во время полета спутника "Эксплорер-6", что позволило получить первое изображение Земли, с помощью орбитального спутника.
Небольшой высокочувствительный ОНЧ-приёмник, был установлен на борту зонда для мониторинга естественного радиоизлучения на частоте около 15 кГц, с помощью простой дипольной антенны выступающей из нижней части зонда. Ожидалось, что эти наблюдения помогут исследовать движение плазмы в окружающей космической среде, и дадут дополнительную информацию о радиации и магнитных полях в космосе.
Космический аппарат "Пионер P-3" также нес два радиопередатчика, которые можно было использовать для измерения электронной плотности между Землей и зондом с помощью небольших временных задержек во время прохождения сигналов в одну и другую сторону.
Для определения ориентации вращающегося зонда P-3, и интерпретации данных собранных его приборами, на внешней стороне космического аппарата был установлен датчик положения, состоящий из небольшого фотоэлемента для измерения угла относительно Солнца.
Зонд P-3 нёс два резервных пятиваттных СВЧ-передатчика, работающих на частоте 378 МГц. Данные должны были передаваться на Землю в режиме реального времени с помощью цифровой телеметрической системы Telebit. Когда спутник находился вне зоны видимости наземной станции слежения, данные могли быть записаны для последующей передачи. На борту зонда имелись два резервных приёмника команд, обеспечивающих запуск 20 различных функций, включая управление двигательной установкой зонда. Общая масса научных приборов, телеметрической системы и источника питания составляла 55 килограмм.
Главным препятствием для запуска нового лунного орбитального аппарата "Пионер P-3", стала нехватка ракет "Атлас D". Сборочные линии компании General Dynamics Convair, просто не могли удовлетворить возросший спрос на эти ракеты. Несмотря на всю важность запуска лунного зонда для национального престижа, этот космический аппарат имел меньший приоритет, чем оборонные программы и проект "Меркурий". Чтобы запустить зонд, руководство решило использовать излишки ракет "Атлас C".
В рамках подготовки к запуску миссии "Пионер P-3", ракета-носитель "Атлас 9C" была установлена на стартовом комплексе LC-12 27 августа 1959 года. После первоначальной проверки на площадке к ней были добавлены верхние ступени "Эйбл". 24 сентября во время планового испытания на готовность носителя к полету произошла серьезная авария. Через несколько секунд после начала испытания произошел разрыв топливопровода, что привело к пожару в кормовом отсеке ракеты. Пожар привел к взрыву, который уничтожил ракету и серьезно повредил стартовую площадку. По счастливому стечению обстоятельств лунный зонд "Пионер P-3" не был состыкован со своим носителем.
Для следующей попытки запуска лунного зонда, НАСА перенаправило носитель "Атлас D" программы "Меркурий". Ракета "Атлас 20D" изначально планировалась как резервный носитель для беспилотного испытательного полета "Меркурий" Big Joe. Поскольку стартовый комплекс LC-12 был выведен из строя, "Атлас 20D" был установлен на площадке LC-14.
Тем временем советская автоматическая межпланетная станция "Луна-3", которая была запущена 6 октября 1959 года, успешно передала первые снимки обратной стороны Луны.
Стыковка верхних ступеней "Эйбл" началась 9 ноября, а лунный зонд "Пионер P-3" был состыкован со своим носителем 13 дней спустя. 26 ноября 1959 года ракета "Атлас-Эйбл" с зондом "Пионер P-3" стартовала со стартовой площадки LC-14 в 2:26 утра по восточному времени. Полет шел по плану, пока через 45 секунд после начала полёта, обтекатель полезной нагрузки не лопнул под действием аэродинамических нагрузок, разрушив третью ступень ракеты и зонд. Вторая ступень продолжала передавать телеметрию ещё в течении минуты, но миссия лунного зонда была полностью провалена.
Расследование показало, что избыточное давление, нарастающее внутри обтекателя при быстром падении внешнего давления во время подъёма, привело к разрушению конструкции головного обтекателя. Проблема была исправлена простым просверливанием нескольких отверстий для выпуска воздуха, что способствовало более быстрому выравниванию давления. Однако, в условиях ограниченного финансирования и отсутствия ракет "Атлас D", космическому агентству НАСА пришлось ждать десять месяцев, прежде чем следующий лунный мог быть отправлен в свой полёт.
Ну а на сегодня у меня все. Спасибо за внимание!