Programme des Rangers

Le programme Ranger était une série de missions spatiales inhabitées menées par les États-Unis dans les années 1960, dont l'objectif était d'obtenir les premières images rapprochées de la surface de la Lune . Les vaisseaux spatiaux Ranger étaient conçus pour prendre des images de la surface lunaire, transmettant ces images à la Terre jusqu'à ce que le vaisseau spatial soit détruit lors de l'impact. Une série d'incidents a cependant conduit à l'échec des six premiers vols. À un moment donné, le programme a été appelé « tirer et espérer ». Le Congrès a lancé une enquête sur les « problèmes de gestion » au de la NASA et au Jet Propulsion Laboratory . Après deux réorganisations des agences, 7 réussi à renvoyer des images en juillet 1964, suivi de deux autres missions réussies.

Ranger a été conçu à l'origine, à partir de 1959, en trois phases distinctes, appelées « blocs ». Chaque bloc avait des objectifs de mission différents et une conception de système progressivement plus avancée. Les concepteurs de la mission du JPL ont prévu plusieurs lancements dans chaque bloc, afin de maximiser l'expérience technique et la valeur scientifique de la mission et d'assurer au moins un vol réussi. Le total des coûts de recherche, de développement, de lancement et de soutien pour la série de vaisseaux spatiaux Ranger (Rangers 1 à 9) s'élevait à environ 170 millions de dollars (équivalent à 1,25 milliard de dollars en 2023).

Chacun des vaisseaux spatiaux Ranger du bloc III avait six caméras à bord. Les caméras étaient fondamentalement les mêmes avec des différences dans les temps d'exposition, les champs de vision, les objectifs et les taux de balayage. Le système de caméras était divisé en deux canaux, P (partiel) et F (complet). Chaque canal était autonome avec des alimentations, des minuteries et des émetteurs séparés. Le canal F avait deux caméras : la caméra A à grand angle et la caméra B à angle étroit. Le canal P avait quatre caméras : P1 et P2 (angle étroit) et P3 et P4 (grand angle). L'image finale du canal F a été prise entre 2,5 et 5 secondes avant l'impact (altitude d'environ 5 kilomètres (3,1 miles)) et la dernière image du canal P 0,2 à 0,4 seconde avant l'impact (altitude d'environ 600 mètres (2 000 pieds)). Les images ont fourni une meilleure résolution que celle disponible à partir des vues terrestres d'un facteur 1000. La conception et la construction des caméras ont été dirigées par Leonard R. Malling. Le directeur du programme Ranger pour les six premiers vaisseaux spatiaux était James D. Burke .

Les préamplificateurs de caméra du programme Ranger utilisaient des Nuvistors .

• Ranger 1 , lancé le 23 août 1961, prototype lunaire, échec au lancement
• Ranger 2 , lancé le 18 novembre 1961, prototype lunaire, échec au lancement

Le bloc 1, composé de deux engins spatiaux lancés en orbite terrestre en 1961, était destiné à tester le lanceur Atlas-Agena et l'équipement du vaisseau spatial sans tenter d'atteindre la Lune.

Des problèmes avec la première version du lanceur ont laissé Ranger 1 et Ranger 2 sur des orbites terrestres basses de courte durée dans lesquelles les engins spatiaux ne pouvaient pas se stabiliser, collecter l'énergie solaire ou survivre longtemps. En 1962, le JPL a utilisé la conception Ranger 1 et Ranger 2 pour les sondes spatiales Mariner 1 et Mariner 2 vers Vénus , qui ont échoué .

• Ranger 3 , lancé le 26 janvier 1962, sonde lunaire, échec du vaisseau spatial, raté la Lune
• Ranger 4 , lancé le 23 avril 1962, sonde lunaire, échec du vaisseau spatial, impact lunaire
• Ranger 5 , lancé le 18 octobre 1962, sonde lunaire, échec du vaisseau spatial, raté la Lune

En 1962, le bloc 2 du projet Ranger lança trois engins spatiaux vers la Lune, transportant une caméra de télévision, un détecteur de radiations et un sismomètre dans une capsule séparée ralentie par un moteur-fusée et conditionnée pour survivre à son impact à faible vitesse sur la surface lunaire. L'engin pesait 331 kg. Les trois missions combinées démontrèrent les bonnes performances du lanceur Atlas/Agena B et l'adéquation de la conception de l'engin spatial, mais malheureusement pas les deux lors de la même tentative. Ranger 3 rencontra des problèmes avec le lanceur et l'engin spatial, rata la Lune d'environ 36 800 km et orbite autour du Soleil depuis. Ranger 4 réussit un lancement parfait, mais l'engin spatial fut complètement hors service. L'équipe du projet suivit la capsule du sismomètre jusqu'à l'impact juste hors de vue sur la face cachée de la Lune , validant ainsi le système de communication et de navigation. Ranger 5 manqua la Lune et fut hors service. Aucune information scientifique significative ne fut glanée à partir de ces missions.

Vers la fin du bloc 2, on a découvert qu'un type de diode utilisé dans les missions précédentes provoquait un écaillage problématique de la plaque d'or dans les conditions spatiales. Cela pourrait être responsable de certaines des défaillances.

• Ranger 6 , lancé le 30 janvier 1964, sonde lunaire, impact lunaire, caméras en panne
• Ranger 7
  • Lancé le 28 juillet 1964
  • Impact sur la Lune le 31 juillet 1964 à 13:25:49 UT
  • 10 ° 21′S 20 ° 35′O / 10,35 ° S 20,58 ° O / -10,35; -20.58 (Ranger 7) - Jument Cognitum
• Ranger 8
  • Lancé le 17 février 1965
  • Impact sur la Lune le 20 février 1965 à 09:57:37 UT
  • 2°40′N 24°39′E / 2,67°N 24,65°E / 2,67 ; 24h65 (Ranger 8) - Mare Tranquillitatis (Mer de Tranquillité)
• Ranger 9
  • Lancé le 21 mars 1965
  • Impact sur la Lune le 24 mars 1965 à 14:08:20 UT
  • 12°50′S 2°22′O / 12.83°S 2.37°O / -12.83; -2.37 (Ranger 9) - Cratère Alphonse

Le bloc 3 de Ranger a été utilisé pour quatre lancements en 1964-65. Ces engins spatiaux étaient équipés d'un instrument de télévision conçu pour observer la surface lunaire pendant l'approche ; à mesure que le vaisseau spatial s'approchait de la Lune, il révélait des détails plus petits que ceux que les meilleurs télescopes terrestres pouvaient montrer, et enfin des cratères de la taille d'un bassin . Le premier de la nouvelle série, Ranger 6 , a effectué un vol sans faille, à l'exception du fait que le système de télévision a été désactivé par un accident en vol et n'a pu prendre aucune photo.

Les trois Rangers suivants, équipés d'un téléviseur redessiné, ont été un succès total. Ranger 7 a photographié son chemin vers la cible dans une plaine lunaire, bientôt nommée Mare Cognitum , au sud du cratère Copernicus . Il a envoyé plus de 4 300 images de six caméras aux scientifiques et ingénieurs en attente. Les nouvelles images ont révélé que les cratères causés par l'impact étaient les caractéristiques dominantes de la surface de la Lune, même dans les plaines apparemment lisses et vides. Les grands cratères étaient marqués par de petits cratères, et les petits par de minuscules marques d'impact, aussi petites que possible, d'environ 50 centimètres. Les traînées de couleur claire rayonnant de Copernicus et de quelques autres grands cratères se sont révélées être des chaînes et des filets de petits cratères et de débris explosés lors des impacts primaires.

En février 1965, Ranger 8 a survolé en oblique le sud de l'Oceanus Procellarum et de la Mare Nubium , pour s'écraser dans la Mare Tranquillitatis, à environ 70 kilomètres de l'endroit où Apollo 11 devait atterrir quatre ans et demi plus tard. Il a fallu plus de 7 000 images, couvrant une zone plus large et renforçant les conclusions de Ranger 7. Environ un mois plus tard, Ranger 9 est descendu dans le cratère Alphonsus, d'un diamètre de 90 kilomètres . Ses 5 800 images, imbriquées de manière concentrique et profitant de la lumière solaire très basse, ont fourni une forte confirmation des contours légèrement ondulés de la surface lunaire, cratère sur cratère.