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Text File  |  1993-04-21  |  23KB  |  407 lines

  1. OFFICE OF PUBLIC INFORMATION 
  2. JET PROPULSION LABORATORY, CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 
  3. NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION 
  4. PASADENA, CALIFORNIA.  TELEPHONE 354-5011 
  5.  
  6.                                            July 28, 1966 
  7.  
  8.                        SURVEYOR I MISSION 
  9.  
  10.          The National Aeronautics and Space Administration's  
  11. Surveyor I spacecraft made a perfect low-speed, three-point  
  12. landing on the Moon on June 1, 1966, after a 63-hour, 36-minute  
  13. flight from Cape Kennedy. 
  14.          During the following six weeks -- before the Sun set,  
  15. rose again 14 Earth days later and set a second time on  
  16. Surveyor's landing site in the Ocean of Storms -- the  
  17. spacecraft's survey television camera scanned for transmission  
  18. to ground communications stations 11,150 high-resolution  
  19. pictures of the lunar surface. 
  20.          From the pictures were derived the representative  
  21. colors of the Moon's surface, an accurate view of the terrain  
  22. up to one-and-one-half miles surrounding the spacecraft, the  
  23. effect of the landing upon the surface and visual evidence of  
  24. lunar environmental damage to Earth-made objects. 
  25.          By July 13, Surveyor I's 42nd day on the Moon,  
  26. America's first remote observatory had done the unexpected.  It  
  27. had survived the intense heat of the day (250 degrees  
  28. Fahrenheit), the cold of the two-week-long lunar night (minus  
  29. 260 degrees F.) and a second full Moon day. N 
  30.  
  31.                               -2- 
  32.          Surveyor continued to accept Earth commands and  
  33. transmit TV pictures through the end of the second Moon day  
  34. even though its main battery, not expected to endure the rigors  
  35. of the lunar environment for so long a time, had been faltering  
  36. for nearly a week. 
  37.          Whether it will function a third lunar day is not yet  
  38. known, but the possibility is considered remote. 
  39.          Designed and built for NASA by the Highes Aircraft  
  40. Company of Culver City, California, under technical direction  
  41. of the Jet Propulsion Laboratory, Surveyor I greatly exceeded  
  42. its objectives in gathering surface data necessary to the  
  43. Apollo manned lunar landing program. 
  44.          The first of seven lunar soft landing missions planned  
  45. for 1966 and 1967, Surveyor I was designated an engineering test 
  46. flight for demonstration of the Atlas-Centaur launch vehicle;  
  47. mid-course and terminal maneuvers by the spacecraft; a radar-  
  48. and-rocket-controlled soft landing; and maintenance of constant  
  49. communications between the spacecraft and the Deep Space Network 
  50. ground stations during the flight and after landing. 
  51.          Surveyor I lifted off Pad 36-A at Cape Kennedy within  
  52. one second of its planned launch time--7:41:01 a.m. Pacific  
  53. Daylight Time--on May 30. 
  54.          The perfect countdown was followed by a boost into  
  55. space by the Atlas-Centaur that would have put the spacecrarft  
  56. on the Moon within 250 miles of the aiming point.  The precise  
  57. launch made the requirement for a trajectory correction some 16 
  58.  
  59.                               -3- 
  60. hours later one of minimum proportion.  At the mid-course  
  61. maneuver, the velocity change was 45 miles per hour, only a  
  62. fraction of which was applied to the slight injection error. 
  63.          All launch vehicle and spacecraft events thorugh  
  64. Canopus acquisition occurred satisfactorily and at nominal  
  65. times with the exception of the deployment of one of Surveyor's  
  66. two low-gain omnidirectional antennas. 
  67.          Both antennas and the spacecraft's three landing legs  
  68. were commanded by the Centaur programmer about 12 minutes after  
  69. liftoff to extend from their folded launch position to the  
  70. flight and landing position.  Telemetry from the spacecraft  
  71. indicated that Antenna A apparently had not deployed fully, if  
  72. at all. 
  73.          Two-way communications lock was achieved by the Deep  
  74. Space Net station in Johannesburg, South Africa, at liftoff  
  75. plus 28 minutes, transferring control of the mission from the  
  76. Eastern Test Range to the Space Flight Operations Facility at  
  77. the Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California.  Commands 
  78. were transmitted immediately to Surveyor to deploy the antenna  
  79. in question, but telemetry and signal strength readings indi-  
  80. cated no change. 
  81.          Although the minor failure was not expected to  
  82. jeopardize the mission--either from the standpoint of communica- 
  83. tions or the slight change in the spacecraft's center of gravity 
  84. --the exact position of Antenna A remained undetermined through- 
  85. out the flight, a concern in itself. V 
  86.  
  87.                               -4- 
  88.          (Later, however, after Surveyor I touched gently down  
  89. on the Moon, telemetry showed that the antenna was properly  
  90. extended.  Television pictures from Surveyor's camera of both  
  91. the antenna and its latching mechanism provided verification of  
  92. this.  It remains unknown whether the antenna deployed during  
  93. retro fire or upon spacecraft contact with the lunar surface.) 
  94.          Surveyor's original aiming point was 3.25 degrees  
  95. south of the lunar equator and 43.83 degrees W. Longitude in  
  96. the southwest portion of the Ocean of Storms.  In planning the  
  97. mid-course maneuver, executed at 11:45 p.m. PDT May 30, the  
  98. Surveyor space science analysis team selected a new target  
  99. about one degree farther north in latitude.  The new  
  100. coordinates were 2.33 degrees South, 43.83 degrees West, a  
  101. point scientists expected to be smooth enough for a safe  
  102. landing.  Tracking data throughout the remainder of the flight  
  103. indicated Surveyor landed at 2.411 degrees South and 43.345  
  104. degrees West, about nine miles from the modified aiming point. 
  105.          The critical terminal descent began 31 minutes and  
  106. 2000 miles from the Moon at 10:46 p.m. PDT June 1 with roll and  
  107. yaw maneuvers to align Surveyor's retro rocket with its approach 
  108. direction, just five degrees from local lunar vertical. 
  109.          At 11:14 and 39 seconds, an altitude marking radar  
  110. sensed the nearness of the Moon--59.35 miles altitude--and  
  111. started the automatic sequence that fired the spacecraft's main  
  112. retro motor 10 seconds later. T 
  113.  
  114.                               -5- 
  115.          The 9000-pound-thrust solid propellant rocket ignited  
  116. at two minutes and 46 seconds before touchdown when Surveyor I  
  117. was 46.75 miles above the Moon and travelling at a velocity of  
  118. 5840 miles per hour. 
  119.          The 39-second main retro phase slowed the spacecraft  
  120. to 267 miles an hour at 35,000 feet altitude.  The rocket motor  
  121. case was ejected at 31,000 feet, and three smaller rocket  
  122. engines, which stabilized the spacecraft during main retro fire  
  123. and earlier powered the mid-course maneuver, continued to slow  
  124. the descent. 
  125.          Throttled by information from Surveyor's radar alti-  
  126. meter and doppler velocity sensor (RADVS), the verniers reduced  
  127. the spacecraft's speed to 71.4 miles per hour at 1000 feet  
  128. altitude and 2.8 miles an hour when they cut off about 10 feet  
  129. above the surface. 
  130.          Surveyor free-fell the last 10 feet of the flight, its  
  131. first leg touching the lunar surface at 11:17:35.651 p.m. PDT.   
  132. Within 19 milliseconds it had three feet on the Moon.  Landing  
  133. speed was about 7.5 miles per hour. 
  134.          Strain gauge readings from the three landing legs  
  135. recorded a "second touchdown" less than one second later, indi-  
  136. cating that the spacecraft bounced about four or five inches. 
  137.          Television pictures taken by Surveyor during the next  
  138. several weeks showed that at least one of the three crushable  
  139. blocks under its frame gouged the lunar surface as the shock  T 
  140.  
  141.                               -6- 
  142. absorbers compressed at touchdown.  The aluminum honey-comb  
  143. block made a "cookie cutter" imprint on the Moon just below the  
  144. spacecraft. 
  145.          After a series of engineering interrogations to confirm 
  146. that all spacecraft systems had survived the landing, Surveyor I 
  147. took the first of 11,150 pictures at 11:53 p.m. PDT June 1.  The 
  148. 200-scan-line, wide-angle (25-degree field of view) picture  
  149. showed a portion of the spacecraft framed against the surface  
  150. of Moon. 
  151.          Thirteen additional 200-line pictures were transmitted  
  152. to the Pioneer station of the Goldstone Space Communications  
  153. Complex in California before the solar panel was positioned for  
  154. power conversion and Surveyor's high-gain antenna was pointed  
  155. at the Earth for transmission of higher quality 600-line  
  156. pictures. 
  157.          With the high-gain antenna so positioned and the ease  
  158. with which it was maneuvered during the following days, the  
  159. Surveyor camera did not return to the 200-line mode until the  
  160. last day of operation on July 13.  Picture count at lunar sunset 
  161. on June 14 was 200-line pictures, 14; 600-line pictures, 10,324. 
  162.          A scan conversion system at JPL made it possible to  
  163. display Surveyor pictures in real time on conventional TV  
  164. monitors at the Laboratory as they were relayed from the Moon  
  165. via microwave from Goldstone.  During the night of June 1 and  
  166. the morning hours of June 2 when Surveyor took its first 144  X 
  167.  
  168.                               -7- 
  169. pictures, commercial television networks further relayed the  
  170. live lunar program throughout the nation.  The Early Bird  
  171. satellite carried the pictures even further--to Europe. 
  172.          Nearly all the television pictures were commanded and  
  173. recorded by the Goldstone station during communications periods  
  174. that varied from 8 to 10 hours each day.  A few picture  
  175. sequences originated at the Deep Space Net station at Canberra,  
  176. Australia, which, along with the Johannesburg station, served  
  177. as prime monitors of engineering telemetry from Surveyor.  The  
  178. Madrid, Spain, station and the Mars Site (210-foot antenna) at  
  179. Goldstone were backup stations during the mission. 
  180.          More than 82,000 ground commands to Surveyor were  
  181. transmitted from the Goldstone station from May 30 to June 14.   
  182. During its most productive session over Goldstone, June 10,  
  183. Surveyor took 1758 pictures of the Moon and received and acted  
  184. upon more than 12,000 commands.  Six hours and 37 minutes of  
  185. the 10-hour, 20-minute communications pass were devoted to  
  186. picture transmission. 
  187.          Early in the mission, it was expected that the camera  
  188. would necessarily be shut down for several days at lunar mid-day 
  189. because of the extreme heat.  However, at lunar high noon on  
  190. June 7, as the Moon's surface temperature approached 250 degrees 
  191. the camera was shaded by the solar panel and the high-gain  
  192. antenna and continued to operate within its thermal limits.  The 
  193. camera was de-activated June 8 and 9 when it was exposed to the  
  194. Sun. V 
  195.  
  196.                               -8- 
  197.          In addition to the lunar surface pictures taken by  
  198. Surveyor's camera from its vantage point only four feet above  
  199. the surface, the spacecraft performed a number of other post-  
  200. landing operations.  Moon's-eye views of the bright stars Sirius 
  201. and Canopus were photographed by the camera in an effort to  
  202. ascertain more closely the exact location of Surveyor on the  
  203. lunar surface. 
  204.          On June 6, an attempt was made to photograph a portion  
  205. of the Earth, but the planet was just out of view, above the  
  206. elevation range of the tilting mirror of the camera. 
  207.          Several attempts were made to disturb the lunar surface 
  208. or create a small dust cloud near one of the spacecraft's three  
  209. landing feet by firing bursts of nitrogen gas from Surveyor's  
  210. attitude control jets.  No disturbance or dust was discernible  
  211. in TV pictures taken during and after the firings. 
  212.          Because of the continuing excellent condition of the  
  213. spacecraft after it had operated on the Moon for more than a  
  214. week, it became apparent that Surveyor had a strong chance of  
  215. surviving the lunar night.  This possibility was taken into  
  216. account during formulation of plans for the spacecraft's  
  217. operation on the final day of sunlight June 14. 
  218.          During the final Goldstone pass, the camera recorded  
  219. another 523 pictures as the Sun sank lower on the horizon.   
  220. Many of the pictures taken with the low Sun behind the  
  221. spacecraft showed perfect silhouettes of Surveyor shadowed  
  222. against the Moon's surface. X 
  223.  
  224.                               -9- 
  225.          At lunar sunset, 9:18 a.m. PDT June 14, the camera was  
  226. commanded to point toward that portion of the horizon where the  
  227. fireball disappeared and a number of pictures were taken of the  
  228. solar corona, the Sun's upper atmosphere. 
  229.          Surveyor I made its last picture of the first lunar  
  230. day at 9:37 a.m. PDT after night had fallen on the spacecraft's  
  231. small segment of the Ocean of Storms.  It portrayed Surveyor's  
  232. footpad No. 2 lighted only by the Sun's reflection off the  
  233. Earth.  The camera's shutter, normally providing an exposure  
  234. time of 150 milliseconds, was held open for four minutes for  
  235. the single "Earthshine" picture. 
  236.          After taking 10,338 pictures during 12 1/2 days of  
  237. operation on the lunar surface, Surveyor's camera was shut down  
  238. for the duration of the night.  Temperatures already were  
  239. dropping rapidly on the spacecraft.  The battery, however, was  
  240. nearly fully charged with a capacity of 162 ampere hours.   
  241. Maximum capacity of the battery is 165 hours.  At touchdown on  
  242. June 1, telemetry indicated 57 ampere hours. 
  243.          For the following two days, the spacecraft was queried  
  244. periodically concerning its condition--voltages, temperatures  
  245. and battery power capacity--by round-the-world stations of the  
  246. Deep Space Network. 
  247.          Surveyor went deeper into "hibernation" on June 16,  
  248. conserving its stored electrical energy and expending only  
  249. enough to keep itself warm during the long, cold night.  The  R 
  250.  
  251.                               -10- 
  252. only systems functioning in the power-conservation fashion were  
  253. the two radio receivers and the command decoder to accept  
  254. commands from space communications stations on Earth. 
  255.          The solar panel had been positioned so that at dawn  
  256. the Sun would not strike the power-converting cells, sending a  
  257. sudden surge of current into the chilled electronics systems.   
  258. It was expected that several days after dawn Surveyor would  
  259. warm up to the point where the battery would provide the space-  
  260. craft with enough power to permit reception of commands and  
  261. movement of the solar panel toward the Sun for a slow and easy  
  262. battery charge. 
  263.          Pointing the solar panel toward the western lunar sky  
  264. above the horizon had a second purpose.  The panel and the high- 
  265. gain antenna, positioned nearly parallel to the mast atop which  
  266. they are mounted, would provide a surface area large enough to  
  267. cast long shadows on the lunar terrain.  Should Surveyor fail  
  268. to come back to life, the shadows could be photographed from  
  269. above by the first Lunar Orbiter spacecraft. 
  270.          On June 28, just a few hours before sunrise on  
  271. Surveyor, commands to turn on the spacecraft transmitter were  
  272. sent from the tracking station at Goldstone.  No response was  
  273. received.  For several hours each day thereafter, Goldstone  
  274. sent the same commands.  The station at Canberra took over the  
  275. wake-up duties on July 3 and finally aroused Surveyor from its  
  276. power-conserving sleep at 4:29 a.m. PDT on July 6. X 
  277.  
  278.                               -11- 
  279.          In preparation for picture-taking activities during the 
  280. second lunar day, engineers and scientists at JPL sent commands  
  281. via Goldstone on July 7 to operate Surveyor's camera.  Twenty-  
  282. four pictures were taken as the camera proved to be in good  
  283. working condition.  It was planned to use the camera again  
  284. during the final three days before sunset, expected about 7:30  
  285. p.m. PDT on July 13. 
  286.          Possible failure of the battery because of excessive  
  287. heat was detected two days later by JPL and Hughes Aircraft  
  288. Company engineers monitoring temperatures, voltages and other  
  289. readings from the telemetry.  Battery temperature began rising  
  290. rapidly and by 1 p.m. PDT on July 9 had reached 129 degrees F.,  
  291. just 12 degrees below the maximum design limit.  Three hours  
  292. later, the temperature was at 134 degrees but rising at a lower  
  293. rate because the solar panel had been turned almost completely  
  294. away from the Sun to reduce the battery charging rate and, as a  
  295. result, the internal temperature of the battery. 
  296.          Emergency measures were taken to take advantage of  
  297. what was then believed to be the last few hours of Surveyor I's  
  298. operational life.  Responding to commands from the Deep Space  
  299. Net station at Canberra, the TV camera took 38 pictures of the  
  300. lunar surface. 
  301.          An attempt was made to fire the three liquid propellant 
  302. rocket engines at a low thrust level to stir up Moon dust or dig 
  303. a hole in the surface just below the rocket nozzles.  The  Z 
  304.  
  305.                               -12- 
  306. attempt was unsuccessful because of the inability to turn on,  
  307. by ground command, power circuits that operated the engine  
  308. valves to release propellants into the thrust chambers. 
  309.          Commands also were transmitted from Canberra to turn  
  310. on Surveyor's approach television camera, which was designed  
  311. for but not used during final phase of the flight from Earth to  
  312. the Moon.  No video information was received, but telemetry  
  313. indicated that the camera electronics did function properly. 
  314.          By the time operations were concluded on July 9, the  
  315. battery temperature had climbed to and leveled off at 139.8  
  316. degrees.  At noon the following day, the temperature had fallen  
  317. to 130 degrees and, 24 hours later, to 115 degrees, well within  
  318. the operating range of the battery. The battery was designed to  
  319. operate at temperatures from 40 to 125 degrees F. 
  320.          As the battery temperature decreased, the solar panel  
  321. was repositioned periodically to step up the charge until full  
  322. charging rate was once again possible. 
  323.          Engineers believe the battery problem originated with  
  324. an internal short which generated internal heat.  Telemetry  
  325. indicated that battery pressure fluctuated and that the sealed  
  326. battery case had ruptured.  Reason for the battery's brief  
  327. recovery is not known. 
  328.          With the battery problem unsolved but less critical,  
  329. picture-taking was resumed on the morning of July 12 when 257  
  330. TV shots of the lunar surface were received at the Goldstone  
  331. station.  A number of the pictures revealed visually for the  
  332. first time lunar environmental damage to Surveyor. ^ 
  333.  
  334.                               -13- 
  335.          The pictures showed that one of the mirrored glass  
  336. thermal radiators atop Compartment A, used to dissipate heat  
  337. from temperature-sensitive electronics, shattered during the  
  338. long, cold night when it was subjected to temperatures  
  339. approaching minus 300 degrees F.  At these temperatures, the  
  340. stresses. 
  341.          The compartment, covered by 36 of the glass radiators,  
  342. houses two radio receivers, two transmitters, the main battery  
  343. and other equipment designed to operate between 40 and 125  
  344. degrees F.  None of 24 glass radiators on a second compartment  
  345. were damaged by the extreme cold.  The shattered segment of  
  346. glass, representing less than one-sixtieth of the total radiator 
  347. area, had a negligible effect on spacecraft performance. 
  348.          One-hundred fifty more pictures were recorded at  
  349. Canberra and Johannesburg on the night of July 12 to complete  
  350. the record of "shadow progression".  About a dozen pictures  
  351. were taken each hour upon command from the overseas stations.   
  352. Areas portrayed were illuminated by the low-angle Sun and show  
  353. shadow growth hour by hour. 
  354.          Surveyor I entered its 42nd day with a weak, but  
  355. functioning, battery.  After 334 pictures were received at  
  356. Goldstone, the high-gain antenna and solar panel were again  
  357. positioned as they were at the first lunar sunset June 14. 
  358.          When control of Surveyor passed to the Johannesburg  
  359. station just a few hours before dark on the landing site, the  R 
  360.  
  361.                               -14- 
  362. spacecraft's camera was made ready for 200-scan-line pictures  
  363. of the solar corona.  Sunset was expected at 7:38 p.m. PDT on  
  364. July 13. 
  365.          At about seven o'clock, two test pictures were taken to 
  366. insure that the camera was working properly.  (The 200-line mode 
  367. had not been used since June 2 when the high-gain antenna was  
  368. pointed toward Earth for the first time.)  There were to follow  
  369. several dozen carefully timed pictures of the western horizon  
  370. as the Sun disappeared.  The camera would pan across the sky  
  371. above the horizon without pointing directly at the Sun itself. 
  372.          As each of the next few pictures were transmitted from  
  373. Surveyor, spacecraft telemetry showed large battery voltage  
  374. drops indicating that the battery, then operating without the  
  375. support of solar power, was dying.  Night-time temperatures,  
  376. dropping rapidly at sunset, pushed the battery voltage still  
  377. lower. 
  378.          The Johannesburg station lost communications with  
  379. Surveyor at a few minutes before 8 p.m. PDT after the ninth  
  380. 200-line picture was recorded.  The loss of radio lock occurred  
  381. before the corona could be photographed. 
  382.          Throughout the night and until 5:30 a.m. on July 14,  
  383. engineers at JPL and at the Johannesburg station attempted to  
  384. resume communications with Surveyor.  The effort was abandoned  
  385. when the Moon was out of view of the South African station. 
  386.          The possibility that Surveyor I would survive a second  
  387. lunar night was believed to be very remote.  However, project  ^ 
  388.  
  389.                               -15- 
  390. officials did not discount the chance that the spacecraft could  
  391. come back to life during the afternoon of the next lunar day  
  392. (second week of August). 
  393.          Although the operational phases of the mission ended  
  394. July 14, Deep Space Network stations are expected to tune in on  
  395. Surveyor again in the event the spacecraft is revived by the  
  396. generation of power by the solar cells. 
  397.          Surveyor's TV picture total now reads:  First lunar  
  398. day, 10,338; second lunar day, 812. 
  399.          Surveyor I transmitted its last picture to Earth less  
  400. than one week before the second flight spacecraft was shipped  
  401. to Cape Kennedy from the Hughes Aircraft Company facility in  
  402. El\Segundo, California. 
  403.  
  404.  
  405. 401-7/28/66 2 
  406.