home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT_ZIP / spacedig / V15_1 / V15NO156.ZIP / V15NO156
Internet Message Format  |  1993-07-13  |  47KB

  1. Date: Wed,  2 Sep 92 05:02:19    
  2. From: Space Digest maintainer <digests@isu.isunet.edu>
  3. Reply-To: Space-request@isu.isunet.edu
  4. Subject: Space Digest V15 #156
  5. To: Space Digest Readers
  6. Precedence: bulk
  7.  
  8.  
  9. Space Digest                Wed,  2 Sep 92       Volume 15 : Issue 156
  10.  
  11. Today's Topics:
  12.         Electronic Journal of the ASA (EJASA) - September 1992
  13.  
  14.     Welcome to the Space Digest!!  Please send your messages to
  15.     "space@isu.isunet.edu", and (un)subscription requests of the form
  16.     "Subscribe Space <your name>" to one of these addresses: listserv@uga
  17.     (BITNET), rice::boyle (SPAN/NSInet), utadnx::utspan::rice::boyle
  18.     (THENET), or space-REQUEST@isu.isunet.edu (Internet).
  19. ----------------------------------------------------------------------
  20.  
  21. Date: Tue, 1 Sep 1992 18:18:59 GMT
  22. From: Larry Klaes <klaes@verga.enet.dec.com>
  23. Subject: Electronic Journal of the ASA (EJASA) - September 1992
  24. Newsgroups: sci.astro,sci.space,sci.geo.geology,sci.misc
  25.  
  26.                           THE ELECTRONIC JOURNAL OF
  27.                   THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF THE ATLANTIC
  28.  
  29.                      Volume 4, Number 2 - September 1992
  30.  
  31.                          ###########################
  32.  
  33.                               TABLE OF CONTENTS
  34.  
  35.                          ###########################
  36.  
  37.           * ASA Membership and Article Submission Information
  38.  
  39.           * The Great Moon Race: The Long Road to Success - Andrew J. LePage
  40.  
  41.                          ###########################
  42.  
  43.                          ASA MEMBERSHIP INFORMATION
  44.  
  45.         The Electronic Journal of the Astronomical Society of the Atlantic
  46.     (EJASA) is published monthly by the Astronomical Society of the
  47.     Atlantic, Incorporated.  The ASA is a non-profit organization dedicated
  48.     to the advancement of amateur and professional astronomy and space
  49.     exploration, as well as the social and educational needs of its members.
  50.  
  51.         ASA membership application is open to all with an interest in
  52.     astronomy and space exploration.  Members receive the Journal of the
  53.     ASA (hardcopy sent through United States Mail - Not a duplicate of this
  54.     Electronic Journal) and the Astronomical League's REFLECTOR magazine.
  55.     Members may also purchase discount subscriptions to ASTRONOMY and
  56.     SKY & TELESCOPE magazines.
  57.  
  58.         For information on membership, you may contact the Society at any
  59.     of the following addresses:
  60.  
  61.         Astronomical Society of the Atlantic (ASA)
  62.         c/o Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA)
  63.         Georgia State University (GSU)
  64.         Atlanta, Georgia  30303
  65.         U.S.A.
  66.  
  67.         asa@chara.gsu.edu
  68.  
  69.         ASA BBS: (404) 564-9623, 300/1200/2400 Baud.
  70.  
  71.         or telephone the Society Recording at (404) 264-0451 to leave your
  72.     address and/or receive the latest Society news.
  73.  
  74.         ASA Officers and Council -
  75.  
  76.         President - Don Barry
  77.         Vice President - Nils Turner
  78.         Secretary - Ingrid Siegert-Tanghe
  79.         Treasurer - Mike Burkhead
  80.         Directors - Bill Bagnuolo, Eric Greene, Tano Scigliano
  81.         Council - Bill Bagnuolo, Bill Black, Mike Burkhead, Frank Guyton, 
  82.                   Larry Klaes, Ken Poshedly, Jim Rouse, Tano Scigliano,
  83.                   John Stauter, Wess Stuckey, Harry Taylor, Gary Thompson, 
  84.                   Cindy Weaver, Bob Vickers
  85.  
  86.         ARTICLE SUBMISSIONS -
  87.  
  88.         Article submissions to the EJASA on astronomy and space exploration
  89.     are most welcome.  Please send your on-line articles in ASCII format to
  90.     Larry Klaes, EJASA Editor, at the following net addresses or the above
  91.     Society addresses:
  92.  
  93.         klaes@verga.enet.dec.com
  94.         or - ...!decwrl!verga.enet.dec.com!klaes
  95.         or - klaes%verga.dec@decwrl.enet.dec.com
  96.         or - klaes%verga.enet.dec.com@uunet.uu.net
  97.  
  98.         You may also use the above addresses for EJASA back issue requests,
  99.     letters to the editor, and ASA membership information.
  100.  
  101.         When sending your article submissions, please be certain to include
  102.     either a network or regular mail address where you can be reached, a
  103.     telephone number, and a brief biographical sketch.
  104.  
  105.         Back issues of the EJASA are also available from anonymous FTP
  106.     at chara.gsu.edu
  107.  
  108.         DISCLAIMER -
  109.  
  110.         Submissions are welcome for consideration.  Articles submitted,
  111.     unless otherwise stated, become the property of the Astronomical
  112.     Society of the Atlantic, Incorporated.  Though the articles will not
  113.     be used for profit, they are subject to editing, abridgment, and other
  114.     changes.  Copying or reprinting of the EJASA, in part or in whole, is
  115.     encouraged, provided clear attribution is made to the Astronomical
  116.     Society of the Atlantic, the Electronic Journal, and the author(s).
  117.     Opinions expressed in the EJASA are those of the authors' and not
  118.     necessarily those of the ASA.  This Journal is Copyright (c) 1992 
  119.     by the Astronomical Society of the Atlantic, Incorporated.
  120.  
  121.  
  122.                 THE GREAT MOON RACE: THE LONG ROAD TO SUCCESS
  123.  
  124.             Copyright (c) 1992 by Andrew J. LePage
  125.  
  126.     The author gives permission to any group or individual wishing
  127.     to distribute this article, so long as proper credit is given
  128.     and the article is reproduced in its entirety.
  129.  
  130.         As 1962 was drawing to a close, the situation with the American
  131.     Moon program looked bleak.  The failure of RANGER 5 was NASA's sixth
  132.     consecutive lunar mission failure in three years.  Only seventeen
  133.     months after President John F. Kennedy committed the United States to 
  134.     landing a man on Earth's Moon with Project APOLLO, it was beginning to 
  135.     look as though the Americans would never make it.  If they could not 
  136.     get a simple unmanned probe to the Moon in working order, how could 
  137.     they hope to pull off the much more complicated mission of a manned 
  138.     lunar landing? 
  139.  
  140.         Investigations into the failure of the RANGER program started on
  141.     October 30, 1962.  Over the course of the next month, several groups
  142.     inside NASA and out examined every aspect of the RANGER project in an
  143.     attempt to pin down the causes of the failures and recommend changes. 
  144.     On November 30, NASA Headquarters released the findings of its inquiry:  
  145.     In brief, the report recommended streamlining management and changing 
  146.     the mission goals to be more in line with the needs of APOLLO.  This 
  147.     meant concentrating on lunar imaging and dropping all other experiments 
  148.     on the Block III RANGER. 
  149.  
  150.         The report also called for a thorough re-evaluation of the RANGER
  151.     design, modifying vulnerable systems and the inclusion of more backup
  152.     systems.  The Jet Propulsion Laboratory (JPL) would be required to use
  153.     outside contractors to build the three advanced Block IV RANGERs then
  154.     being contemplated, instead of in-house as was the case with the first
  155.     three Blocks.  More extensive testing of systems and better quality
  156.     control for components were recommended. 
  157.  
  158.         Most of all, the report called for the immediate abandonment of
  159.     sterilization.  Sterilization was pinpointed as the cause of many of
  160.     RANGER's system failures and it was now felt to be unnecessary, given
  161.     that the hostile lunar environment was unlikely to harbor any indigenous 
  162.     life forms.  Unless these changes were made, the Block III RANGERs were 
  163.     likely to suffer the same fate as its predecessors.  With these recom-
  164.     mendations in hand, JPL set about redesigning and rebuilding the Block 
  165.     III RANGERs.  The scheduled launch of what would be RANGER 6 was 
  166.     delayed until late 1963. 
  167.  
  168.         A Change in Plans
  169.  
  170.         As a result of fears that JPL's problems with RANGER could recur
  171.     in its SURVEYOR program, and because of the continuing development
  172.     problems with the ATLAS-CENTAUR rocket, NASA Headquarters began to
  173.     examine possible alternatives to SURVEYOR.  Langley Research Center
  174.     was quietly directed by Headquarters in 1962 to examine the
  175.     possibility of using a lightweight lunar orbiter launched by the
  176.     improved ATLAS-AGENA D to perform a photographic mapping mission in
  177.     place of the heavier SURVEYOR B orbiter.  Any more major delays in
  178.     either the SURVEYOR or ATLAS-CENTAUR programs could severely impact 
  179.     the schedule of the all-important APOLLO program.  High resolution
  180.     photographs of potential landing sites were urgently needed. 
  181.  
  182.         The studies conducted indicated that it was feasible to build a
  183.     small lunar orbiter that would provide the needed lunar photographs. 
  184.     By March of 1963, the basic design for LUNAR ORBITER was completed and
  185.     the project approved.  On August 30, the newly created LUNAR ORBITER
  186.     Project Office at Langley issued a request for proposals for its new
  187.     lunar project.  The goal was to build an orbiter that could image
  188.     potential APOLLO landing sites five degrees north and south of the
  189.     equator between 45 degrees east and west longitude with a resolution
  190.     of one meter (3.3 feet).  The first flight was expected in 1966. 
  191.  
  192.         NASA had similar concerns about the lander portion of the SURVEYOR
  193.     program.  In 1963, JPL began studies on an ATLAS-AGENA D launched
  194.     Block V RANGER that would carry a small soft lander built by Northrop.
  195.     This option, as it turned out, was never exercised and was dropped
  196.     along with the advanced Block IV RANGER by the end of 1963, partially
  197.     for budgetary reasons. 
  198.  
  199.         With its orbiter mission deleted, JPL's SURVEYOR program continued
  200.     by concentrating on building a lunar lander.  The program's goals
  201.     were now altered to directly support APOLLO.  SURVEYOR would be used
  202.     as an engineering tool to develop the techniques needed to land on 
  203.     the Moon.  At the end of 1963, a total of seven flights were planned.  
  204.     The first four would be test flights, while the last three would be
  205.     operational.  The first SURVEYOR flight was still optimistically
  206.     targeted for late 1964.  Options for additional flights of heavier 
  207.     and more advanced SURVEYOR landers that would incorporate more of the
  208.     originally planned experiments and possibly a small rover were still
  209.     being considered.  For this it would be required that the usable
  210.     payload of the launch vehicle could be increased sufficiently. 
  211.  
  212.         Progress with SURVEYOR's launch vehicle, the ATLAS-CENTAUR,
  213.     continued at a steady pace during 1963.  The second test launch,
  214.     ATLAS-CENTAUR 2, finally occurred during the afternoon of November 11
  215.     after months of delays.  The goal of this flight was to simply get into
  216.     orbit.  No second burn of the CENTAUR's advanced, hydrogen burning
  217.     RL-10 engines was being considered on this flight.  The five-ton (4.5
  218.     metric ton) CENTAUR was successfully placed into a lofty 303 by 1,093-
  219.     mile (488 by 1,759-kilometer) orbit without any major problems.  Much
  220.     work remained to be done to perfect this fickle machine, but at last 
  221.     there seemed to be a light at the end of the tunnel. 
  222.  
  223.         The New and Improved RANGER
  224.  
  225.         The improved Block III RANGER was finally ready by the end of
  226.     1963.  Much had been changed from the previous design.  The RANGER
  227.     hexagon-shaped bus was similar to previous models with some notable
  228.     exceptions.  First, the bus' framework was now made of aluminum due 
  229.     to its better thermal characteristics.  A second battery to provide
  230.     additional backup power was added.  The course correction system was
  231.     enlarged to provide a 135-mile per hour (60-meter per second) velocity
  232.     change capability; a one-third increase over the Block II RANGER.  The
  233.     sequencer was redesigned to incorporate components which were not heat
  234.     sterilized.  This included features that increased the chances of a
  235.     successful mission in case of equipment failure.  A second, independent 
  236.     attitude control jet system was added for redundancy. 
  237.  
  238.         The bus was also fitted with new rectangular-shaped solar panels
  239.     similar to the ones carried by the MARINER 2 Venus probe in 1962. 
  240.     This design had portions of the panels electrically isolated from each
  241.     other to avoid a repeat of the total solar panel failure experienced
  242.     by RANGER 5.  All of these changes increased the weight of the Block
  243.     III RANGER.  This prompted the deletion of every instrument except 
  244.     for the television camera package to keep the probe under 810 pounds 
  245.     (368 kilograms). 
  246.  
  247.         Two independent chains of RCA-developed slow scan vidicon cameras
  248.     were enclosed in a five-foot (1.5-meter) tall tower mounted on top of
  249.     the bus.  Clad in polished aluminum for thermal control, the 380-pound
  250.     (173-kilogram) cylindrical tower tapered from 27 inches (69 centimeters) 
  251.     at its base to 16 inches (41 centimeters) at the top, where the low-
  252.     gain antenna was mounted.  The six cameras viewed the approaching lunar 
  253.     surface through a 13-inch (33-centimeter) square opening on the side of 
  254.     the tower.  Their optical axes were canted at a 28-degree angle from 
  255.     the spacecraft's long axis.  Also enclosed inside the tower were two 
  256.     independent power supplies, camera sequencers, and batteries; one set 
  257.     for each chain of cameras.  Each chain also possessed its own sixty-watt 
  258.     transmitter to independently transmit images in real time back to Earth.  
  259.     The bus still carried its own three-watt transmitter which would now 
  260.     only carry engineering telemetry. 
  261.  
  262.         The first camera chain was the full scan or F chain, which
  263.     consisted of two cameras.  One camera was fitted with a 35-millimeter
  264.     lens, providing a 25-degree field of view, while the other used a
  265.     76-millimeter lens with an 8.4-degree field of view.  Each camera
  266.     would scan the entire 1,152-line vidicon once the exposure had been
  267.     taken.  As a set, the F chain returned one image every 2.56 seconds. 
  268.     Normally the camera would be turned on by commands sent from Earth. 
  269.     If this failed, the bus' onboard sequencer would activate the package
  270.     at a preset time.  If this failed, the F chain had its own timer that
  271.     was activated by the spacecraft's separation from the AGENA B escape
  272.     stage.  After 67 hours and 45 minutes of flight, the F chain would
  273.     automatically turn on and start transmitting images.  In this way,
  274.     even if both primary systems were to fail, at least a few hundred 
  275.     full scan images would be returned. 
  276.  
  277.         Independent of the F chain was a second set of four partial 
  278.     scan vidicon cameras called the P chain.  Like the F chain, 35 and
  279.     76-millimeter lenses were used, but only three hundred partial lines -
  280.     about seven percent of the vidicon's face - was read and transmitted
  281.     back to Earth.  This resulted in images with the same resolution as
  282.     the F chain but covering a smaller area.  This was done so that images
  283.     could be returned at a rate of five images per second in hopes of
  284.     capturing at least a partial image a couple of tenths of a second
  285.     before impact.  At this altitude of only one or two thousand feet (300
  286.     to 600 meters), a resolution of one foot (0.3 meters) or better was
  287.     possible.  If the F chain were to malfunction, the P chain could
  288.     independently return thousands of images after receiving a command
  289.     either directly from Earth or from RANGER's central sequencer and
  290.     timer. 
  291.  
  292.         With all these hardware changes, including redundant and more
  293.     fault tolerant systems as well as five hundred to eight hundred hours
  294.     of prelaunch testing, the new Block III RANGER was much more likely to
  295.     reach its target in working order. 
  296.  
  297.         The Block III mission profile was very similar to the Block II up
  298.     until the encounter with the Moon.  Since the Block III probe did not
  299.     have to be concerned with the site and trajectory requirements of a
  300.     lander, the impact point could be over a much larger range of longitude 
  301.     near the lunar equator.  Typically the most easterly aim point was 
  302.     targeted at the beginning of the launch window.  The aim point then 
  303.     drifted westward by about thirteen degrees of longitude per day, so 
  304.     that the impact point would have the optimum lighting conditions. 
  305.  
  306.         About one hour before impact, the spacecraft would begin its
  307.     terminal maneuver and reorient itself.  This aims the cameras along
  308.     RANGER's flight path towards approaching lunar surface and the high
  309.     gain antenna is again pointed towards Earth.  Some seventeen minutes
  310.     before impact, the F chain of cameras is commanded to warm up for
  311.     ninety seconds.  The P chain then takes its turn and warms up. 
  312.     Finally, fourteen minutes before impact at an altitude of about
  313.     1,200 miles (1,900 kilometers), the F chain's sixty-watt transmitter
  314.     starts beaming images back to Earth, followed by the P chain typically
  315.     2.5 minutes later.  Transmission would continue until the spacecraft
  316.     impacted the lunar surface at 5,800 miles per hour (2,600 meters per
  317.     second).  If everything worked perfectly, over 4,200 close up
  318.     television images of the lunar surface would be transmitted. 
  319.  
  320.         More Failure 
  321.  
  322.         Because of various minor schedule slips, the first modified Block
  323.     III spacecraft, RANGER A, was ready for launch by the beginning of
  324.     1964.  Its primary targets were in the smooth equatorial mare regions,
  325.     which were considered likely APOLLO landing sites.  On the first day
  326.     of the launch window, the site would be a point at 8.5 degrees north
  327.     and 21.0 degrees east in Mare Tranquillitatis, the Sea of Tranquility.
  328.     After several short holds, RANGER 6 lifted off on its first attempt
  329.     on January 30.  The launch and injection into a translunar trajectory
  330.     went perfectly except for a telemetry channel that switched into an
  331.     unscheduled mode for 67 seconds when the booster engines separated
  332.     from the ATLAS. 
  333.  
  334.         Initial tracking of RANGER 6 indicated that it would miss the Moon
  335.     by about 600 miles (965 kilometers).  More refined calculations later
  336.     indicated a miss of only 495 miles (796 kilometers) that was corrected
  337.     by a one minute, seven second burn of the course correction motor
  338.     about sixteen hours and 41 minutes after launch.  This 92.2-mile per
  339.     hour (41.2-meter per second) change of velocity placed RANGER 6 on
  340.     course for an impact on the western edge of Mare Tranquillitatis 40
  341.     miles (65 kilometers) south of the crater called Ross. 
  342.  
  343.         On February 2, as RANGER 6 passed the 1,290-mile (2,076-kilometer)
  344.     altitude mark moving at 4,471 miles per hour (1,998 meters per
  345.     second), the television cameras were switched into warm up mode with
  346.     all systems functioning normally.  When the time came for the cameras
  347.     to switch to full power and start returning images, however, only
  348.     static was received.  Quickly a series of emergency commands were sent
  349.     from Earth, but to no avail.  RANGER 6 crashed into the lunar surface
  350.     at 9.39 degrees north, 21.51 degrees east at a speed of 5,946 miles
  351.     per hour (2,658 meters per second) without returning a single picture.
  352.  
  353.         RANGER 6 was definitely a very successful engineering test.  
  354.     With the exception of the cameras, all systems worked perfectly.  In
  355.     addition, the navigation accuracy was the best ever attained; the
  356.     spacecraft impacted the Moon only 19 miles (31 kilometers) from its
  357.     aim point and only 0.3 seconds before its post-mid-course maneuver
  358.     predicted impact time.  Still, from the science community's and
  359.     public's point of view, this was NASA's seventh consecutive lunar
  360.     mission failure.  NASA Headquarters formed another board of inquiry to
  361.     investigate this mishap.  The March launch of RANGER B was postponed
  362.     pending the outcome of this new investigation.  The pressure was on
  363.     NASA and JPL was fighting for its life. 
  364.  
  365.         After a self-imposed hiatus, the Soviets began anew their attempts
  366.     to reach the Moon.  In contrast to their early successes, this new
  367.     generation of LUNA spacecraft suffered even more failures.  According
  368.     to Western intelligence sources, the Soviets first lunar mission since
  369.     LUNA 4 failed to reach Earth parking orbit due to a launch vehicle
  370.     malfunction sometime around February or March of 1964.  Yet another
  371.     LUNA was lost around April 20 due to another MOLNIYA launch failure.
  372.     Possibly as a result of these new failures, the Soviets postponed
  373.     additional LUNA launch attempts for almost another year while the 
  374.     bugs were worked out of the MOLNIYA. 
  375.  
  376.         The NASA investigation into the failure of the RANGER 6 camera
  377.     package was released on March 17.  The 75-page report pinned the
  378.     problem squarely on the RCA camera package itself.  The completely
  379.     redundant camera system was found not to be perfectly so.  There was a
  380.     single line that carried commands to both camera chains.  Somehow a
  381.     command was sent to the camera package during ascent that turned it
  382.     on, hence the anomalous telemetry reading during launch.  The cameras
  383.     were turned on and, in the relatively dense atmosphere, both camera
  384.     power supplies arced and shorted out. 
  385.  
  386.         While the source of the errant command was not known at the time,
  387.     several changes in the RCA camera package were suggested.  These
  388.     included changes to simplify ground testing and in-flight operation,
  389.     telemetry system modifications to increase failure mode coverage,
  390.     inclusion of additional noise suppression in the camera command
  391.     circuitry, and a more rigorous prelaunch inspection of the television
  392.     circuitry.  These changes also included an interlock that would prevent
  393.     the cameras from being turned on during launch.  In addition, the tower 
  394.     temperature would be lowered by twenty degrees Fahrenheit (eleven 
  395.     degrees Celsius). 
  396.  
  397.         While these changes would further increase RANGER's chances of
  398.     success, the blame did not totally lie with RANGER.  It was later
  399.     discovered that the jettisoning of the ATLAS booster engines caused
  400.     RANGER's cameras to turn on.  When the ATLAS dropped its booster
  401.     engines, about 400 pounds (180 kilograms) of propellant were expelled
  402.     and ignited by the sustainer.  This small detonation had caused some
  403.     problems during the development of the ATLAS E/F ICBM but was never 
  404.     a problem for the ATLAS D.  The detonation wave produced during the
  405.     flight of RANGER 6 worked its way into a mechanically sealed umbilical
  406.     door on the AGENA.  The umbilical pin that controlled the camera
  407.     package was 0.25 inches (6 millimeters) from another pin carrying
  408.     twenty volts.  The burning fuel vapor was conductive enough to short
  409.     the two pins briefly, cause the camera package to turn on prematurely
  410.     and, as a result, burn out. 
  411.  
  412.         Success!
  413.  
  414.         By the summer of 1964, RANGER B had been modified and was ready to
  415.     be launched during the next launch window in late July.  There were
  416.     some who wanted to target RANGER B close to the impact point of RANGER
  417.     6 to observe the crater it produced.  Unfortunately the trajectory
  418.     constraints of this launch window would not allow an impact that far
  419.     east.  Instead, several targets were considered for the first day of
  420.     the launch period on July 27 along seven degrees west longitude between 
  421.     21 degrees north and 14 degrees south latitude.  The launch on this 
  422.     first day was scrubbed due to problems with the ground-based portion 
  423.     of the guidance system.  Finally, on July 28, RANGER 7 successfully 
  424.     lifted off only 7.9 seconds into its launch window aimed at 11 degrees 
  425.     south, 21 degrees west in the northwest portion of Mare Nubium. 
  426.  
  427.         With a good injection burn from the AGENA B, it was calculated
  428.     that RANGER 7 would skim over the leading edge of the Moon and impact
  429.     on its far side.  A fifty-second course correction burn the day after
  430.     launch brought the predicted impact point within the intended target
  431.     area.  When RANGER 7 was 1,415 miles (2,277 kilometers) above the
  432.     lunar surface traveling at 4,290 miles per hour (1,917 meters per
  433.     second), the F chain cameras were placed into the ninety-second warmup
  434.     mode followed later by the P chain.  Much to the relief of JPL and
  435.     NASA officials, pictures from the F chain cameras started streaming
  436.     back to Earth seventeen minutes and thirteen seconds before impact,
  437.     followed three minutes and 33 seconds later by the P chain. 
  438.  
  439.         By the time RANGER 7 plowed into the lunar surface 68 hours, 35
  440.     minutes, and 42 seconds after launch, 4,316 pictures pictures had been
  441.     transmitted back to Earth.  The last image, only a portion of which
  442.     was transmitted before destruction, was made at an altitude of only
  443.     one thousand feet (three hundred meters), showing features as small as
  444.     three feet (one meter) across.  RANGER 7 had impacted at 10.7 degrees
  445.     south, 20.7 degrees west, only eight miles (thirteen kilometers) from
  446.     its aim point.  It was the first major American lunar mission success
  447.     after almost six years of attempts.  
  448.  
  449.         The pictures returned by RANGER 7 confirmed that the lunar mare
  450.     regions are quite smooth and apparently free of major hazards for the
  451.     APOLLO Lunar Module.  Because of the size and shape of the craters and
  452.     the topography observed during the approach, it seemed unlikely that
  453.     the lunar surface was coated with a deep dust layer that could bury a
  454.     lunar lander upon touchdown, as some had feared. 
  455.  
  456.         With a solid success under their belts, worked continued on
  457.     RANGER's followup programs, LUNAR ORBITER and SURVEYOR.  On May 10,
  458.     1964, Boeing was awarded the contract for the LUNAR ORBITER, beating
  459.     out a Lockheed bid which had proposed a spacecraft based on its
  460.     military reconnaissance satellite.  The 830-pound (380-kilogram) lunar
  461.     satellite was planned to be placed into a 575-mile (925-kilometer)
  462.     high circular orbit for its initial survey of potential APOLLO landing
  463.     sites.  Later the orbit would be adjusted so that LUNAR ORBITER could
  464.     swoop within 28 miles (45 kilometers) of selected target areas for
  465.     more detailed inspections.  The imaging system that was planned 
  466.     would record images on photographic film, which would be developed
  467.     automatically onboard, a technique first used by the Soviet Union with
  468.     the flight of LUNA 3 in 1959.  The photographs would then be scanned
  469.     and transmitted back to Earth over the course of ten days.  A total 
  470.     of five flights were planned starting in middle 1966 and continuing 
  471.     at quarterly intervals afterwards. 
  472.  
  473.         Substantial advances also continued to be made with the SURVEYOR
  474.     program.  Extensive testing of a prototype had been completed and
  475.     testing of various systems was proceeding more or less on schedule.
  476.     The weight estimate for the operational spacecraft was settling around
  477.     2,150 pounds (975 kilograms) of which 65 pounds (30 kilograms) would
  478.     be instrumentation.  On the three operational flights, an approach and
  479.     two surface television cameras would be carried along with an alpha
  480.     scattering instrument to measure soil composition, a seismograph,
  481.     micrometeoroid detectors, and a soil dynamics experiment.  Minimal
  482.     instrumentation would be carried on the first four test flights now
  483.     expected sometime in 1966. 
  484.  
  485.         Studies on the SURVEYOR follow on mission, known as Block II, were
  486.     completed by late 1964.  One of the payloads still under consideration
  487.     for this 2,600 pound (1,200 kilogram) lander was a 150-pound (70-
  488.     kilogram) rover that could make soil bearing and topographic studies 
  489.     up to two miles (three kilometers) from the lander.  In order to lift 
  490.     this much heavier payload, studies indicated that the CENTAUR stage 
  491.     would have to be upgraded and modified to make use of a liquid
  492.     oxygen/liquid fluorine mixture known as FLOX to replace the normally
  493.     used liquid oxygen (LOX) oxidizer.  The inclusion of highly reactive
  494.     liquid fluorine in the oxidizer was expected to greatly increase the
  495.     performance of the CENTAUR.  Assuming the program was funded and the
  496.     FLOXed CENTAUR was available, the first of as many as ten Block II
  497.     SURVEYOR flights would take place around 1968. 
  498.  
  499.         The ATLAS-CENTAUR test program was having mixed results.  ATLAS-
  500.     CENTAUR 3, launched on June 30, 1964, failed to reach Earth orbit, 
  501.     although some tests were conducted with the CENTAUR.  ATLAS-CENTAUR 4 
  502.     was launched on December 11 into a 101 by 107-mile (163 by 172-kilometer) 
  503.     parking orbit carrying a dynamic mass model of SURVEYOR in a flight to 
  504.     test the integrity of the total system.  A secondary objective was to 
  505.     test the new upper stage's restart capability for the first time.  
  506.     While the primary objectives were met, the CENTAUR failed to reignite 
  507.     and propel itself into a simulated lunar trajectory.  The now inert 
  508.     stage fell out of orbit the following day. 
  509.  
  510.         Because of the continued problems with the ATLAS-CENTAUR, the
  511.     goals of the development program were changed to provide a direct
  512.     ascent capability for SURVEYOR in 1966.  While such a trajectory is
  513.     less than optimum, it did have the advantage of requiring the CENTAUR
  514.     to fire only once, thus avoiding the problems encountered developing
  515.     an in-flight restart capability.  The initial flights of SURVEYOR
  516.     would be light enough and the ATLAS-CENTAUR accurate enough to make
  517.     such a flight possible.  A parking orbit capability would be available
  518.     later in the year and an increased lift capability would be available
  519.     in 1967. 
  520.  
  521.         The Assault Begins
  522.  
  523.         The year 1965 would witness the most intense wave of lunar probes
  524.     since the beginning of the Space Age.  The first mission of the year
  525.     started on February 17 with the successful launch of RANGER 8.  Like
  526.     its predecessors, it was targeted for the most promising class of
  527.     APOLLO landing sites, the smooth equatorial mare regions.  For this
  528.     mission, the selected aim point was 3 degrees north, 24 degrees east
  529.     in Mare Tranquillitatis about 130 miles (210 kilometers) south of the
  530.     impact point of RANGER 6. 
  531.  
  532.         After injection into a translunar trajectory, tracking indicated
  533.     that RANGER 8 would miss the Moon by 1,136 miles (1,828 kilometers). 
  534.     This was negated by a 59-second mid-course correction burn at a
  535.     distance of 99,281 miles (159,743 kilometers).  During the burn,
  536.     however, controllers were alarmed by a loss of telemetry from the
  537.     receding spacecraft.  Concerned about attempting any more maneuvers,
  538.     it was decided that RANGER 8 would not perform the terminal descent
  539.     maneuver to align RANGER's cameras with its flight path.  While this
  540.     would smear the last few images returned by the quickly descending
  541.     probe, it did offer the opportunity to take a swath of images over a
  542.     wider area that would partially overlap with the early images returned
  543.  
  544.     by RANGER 7.  Stereo images would also be procured in the process. 
  545.  
  546.         As the probe approached the Moon, the cameras were turned on 23
  547.     minutes before impact, almost ten minutes before normally planned. 
  548.     The resolution of these first images was comparable with the best
  549.     Earth-based telescopic photographs.  As RANGER 8 screamed towards its
  550.     destruction, the robot craft continued returning a stream of pictures
  551.     which were very similar to those returned by the previous probe.  The
  552.     maria all seemed to have similar topography and presented no major
  553.     problems for a landing, manned or otherwise.  RANGER 8 then crashed
  554.     into the Moon, producing a 45-foot (14-meter) diameter crater at 2.59
  555.     degrees north, 24.77 degrees east, only 14 miles (23 kilometers)
  556.     southeast from its aim point.  RANGER 8 returned a total of 7,137
  557.     pictures, the best of which showed features as small as five feet (1.5
  558.     meters) across.  The American lunar program finally seemed to be on
  559.     the road to success.
  560.  
  561.         On March 12, only three weeks after RANGER 8 impacted Earth's
  562.     natural satellite, the Soviet Union launched another lunar lander. 
  563.     Unfortunately the MOLNIYA's escape stage failed to reignite and
  564.     stranded its payload, now called KOSMOS 60, in a low 125 by 178-mile
  565.     (201 by 287-kilometer) parking orbit.  The failed lander's orbit
  566.     decayed five days later. 
  567.  
  568.         Less than nine days later, the last Block III RANGER spacecraft
  569.     was being prepared for launch.  Unlike its sisters, RANGER D was going
  570.     to be targeted for scientifically more interesting sites.  The first two
  571.     days of the lunar launch window did not offer any promising targets
  572.     and no launch attempt was made.  A launch on March 21 would allow an 
  573.     impact in the crater Alphonsus, which had shown some signs of apparent 
  574.     selenological activity in the recent past.  A March 22 launch would 
  575.     land in the bright rayed crater Copernicus.  March 23 would allow 
  576.     Kepler to be targeted, while a launch on either March 24 or 25 would 
  577.     permit an impact near Schroter's Valley. 
  578.  
  579.         As it turned out, RANGER 9 lifted off on its first attempt on
  580.     March 21, bound for a point at 13 degrees south, 2.5 degrees west,
  581.     located in the crater Alphonsus.  After AGENA 6007 completed its
  582.     ninety-second injection burn, RANGER 9 was heading for a point only
  583.     400 miles (640 kilometers) north of its target.  A 31-second burn of
  584.     the course correction motor 38 hours, 26 minutes after launch added
  585.     the 40.6 miles per hour (18.1 meters per second) needed to put RANGER
  586.     9 back on course. 
  587.  
  588.         As the last RANGER was hurtling towards the Moon, the probe
  589.     aligned its cameras with its flight path.  Twenty minutes before
  590.     impact, controllers sent commands to begin warming the cameras. 
  591.     Starting at an altitude of 1,300 miles (2,100 kilometers), RANGER 9
  592.     began transmitting the first of 5,814 pictures.  The resolution
  593.     steadily increased to as good as ten inches (25 centimeters) before
  594.     the spacecraft slammed into the floor of Alphonsus at 13.3 degrees
  595.     south, 3.0 degrees west, only four miles (6.5 kilometers) from its
  596.     target. 
  597.  
  598.         Surprisingly, the images returned by RANGER 9 indicated that while
  599.     the lunar highlands were rougher than the maria, they were still
  600.     smooth enough to be considered viable landing sites for future landing
  601.     missions.  Tracking of all four Block III RANGERs also indicated that
  602.     the Moon's geometric center was displaced from its gravitational
  603.     center.  This fact was required to improve the accuracy of future
  604.     lunar missions.  After six years of effort, a total of 267 million
  605.     dollars in funding (which would be close to one billion of today's
  606.     dollars), much heartache over six failures, and much relief on three
  607.     successes, NASA's first major lunar exploration program was ended. 
  608.     Efforts now turned to the other two legs of NASA's unmanned lunar
  609.     triad, SURVEYOR and LUNAR ORBITER. 
  610.  
  611.         The Big Push
  612.  
  613.         With the completion of the RANGER program, lunar exploration for
  614.     the next fourteen months was dominated by the efforts of the Soviet
  615.     Union.  Their next launch occurred on May 9, 1965.  This time the
  616.     MOLNIYA booster vehicle operated as intended to place the 3,250-pound
  617.     (1,476-kilogram) LUNA 5 on a trajectory towards the Moon.  While no
  618.     information was released on the spacecraft's design, this time there
  619.     was no doubt of its intended mission:  It was announced that LUNA 5
  620.     would attempt a soft lunar landing. 
  621.  
  622.         A course correction the day after launch put the probe on target
  623.     for the Moon.  After 3.5 days of travel, LUNA 5 arrived at its target.
  624.     At an altitude of 40 miles (64 kilometers), the onboard radar
  625.     altimeter would trigger the retrorockets to slow the probe from 5,800
  626.     miles per hour (2,600 meters per second) to a virtual stop at the
  627.     lunar surface.  Then, at the moment the retrorockets were to fire,
  628.     nothing happened.  LUNA 5 crashed at 31 degrees south, 8 degrees west.
  629.  
  630.         Unphased by the loss, another probe was launched less than one
  631.     month later.  The 3,175-pound (1,442-kilogram) LUNA 6 was launched on
  632.     June 8 and successfully placed on a translunar trajectory.  As with
  633.     its predecessor, LUNA 6 performed a mid-course correction the day
  634.     after launch, after a dozen communication sessions with its controllers.  
  635.     However, unlike its sister craft, the probe malfunctioned at this point 
  636.     and the course correction engine continued to burn past its intended 
  637.     cutoff time despite desperate commands sent from controllers on Earth.  
  638.     As a result of this extra added impulse, LUNA 6 missed the Moon by 
  639.     about 100,000 miles (161,000 kilometers) and continued on into solar 
  640.     orbit.  The Soviets were robbed of another success for the eighth time 
  641.     in two years.  The new, second generation LUNA design apparently needed 
  642.     more work. 
  643.  
  644.         The next lunar mission launched by the Soviets was flown by an
  645.     entirely different type of spacecraft.  Launched on July 18, ZOND 3
  646.     was flown as an engineering test of the same type of interplanetary
  647.     probe unsuccessfully used on the MARS 1 and ZOND 2 missions to Mars in
  648.     1962 and 1964 respectively and the ZOND 1 mission to Venus in early
  649.     1964.  Some in the West have speculated that ZOND 3 was originally
  650.     meant to be launched with ZOND 2.  The launch was canceled possibly
  651.     because of last-minute problems, making ZOND 2 the only solo planetary
  652.     mission the Soviets have ever launched.  With three VENERA probes
  653.     using this same design scheduled to be launched during the next Venus
  654.     launch window in four months, Soviet engineers apparently wanted to
  655.     test this design one last time using this "surplus" spacecraft to 
  656.     make sure they had worked out all the bugs in the design. 
  657.  
  658.         This first generation interplanetary probe consisted of two
  659.     compartments, the orbital compartment and the planetary compartment.
  660.     The orbital compartment was the heart of the probe.  This pressurized
  661.     3.6-foot (1.1-meter) diameter cylinder contained the probe's control
  662.     systems, transmitters, batteries, thermal control, and astro-orien-
  663.     tation systems, as well as some cruise experiment electronics.  Mounted 
  664.     on top of the compartment was a 440-pound (200-kilogram) thrust KDU-414 
  665.     propellant course correction engine capable of at least two burns, 
  666.     yielding a total velocity change of about 180 miles per hour (80 meters 
  667.     per second).  Also located here was a nitrogen jet attitude control 
  668.     system to maintain control of the 12-foot (3.6-meter) long, three-axis 
  669.     stabilized probe. 
  670.  
  671.         Mounted on the sides of this compartment were two solar panels
  672.     used to recharge ZOND's batteries.  While not needed for a short
  673.     mission to the Moon, they were vital for an interplanetary mission.
  674.     The panels had a total span of about thirteen feet (four meters) when
  675.     deployed.  On the ends of each panel were mounted large hemispherical
  676.     radiators used to control the spacecraft's temperature.  On the
  677.     anti-Sun side of the craft, a 6.6-foot (two-meter) high-gain antenna
  678.     was mounted.  Also attached to this compartment were instruments to
  679.     study micrometeoroids, cosmic radiation, low-frequency radio waves,
  680.     and magnetic fields.  And like its predecessor, ZOND 2, it also
  681.     carried a set of experimental ion thrusters for use in attitude
  682.     control tests. 
  683.  
  684.         Mounted underneath the orbital compartment was the planetary
  685.     compartment.  This compartment would carry the instruments needed 
  686.     to study the target planet.  Starting with the flight of VENERA 3,
  687.     launched in November of 1965, these compartments were designed to
  688.     detach from the orbital compartment and land on the surface of Venus. 
  689.     It is highly likely that the planetary compartment of ZOND 2 was of
  690.     similar design and meant to land on the planet Mars.  It is also
  691.     possible that as many as four of the five unannounced failed attempts
  692.     to reach Venus and Mars in 1962 - as well as ZOND 1 and KOSMOS 27,
  693.     targeted for Venus in 1964 - carried similar payloads. 
  694.  
  695.         The planetary compartment of ZOND 3 was different.  It was
  696.     designed to stay attached to the orbital compartment as the spacecraft
  697.     flew by its target.  Contained in this three-foot (0.9-meter) sphere
  698.     were three experiments:  A photo-television system capable of taking
  699.     either photographs or ultraviolet spectra in the 250 to 350 nanometer
  700.     range as well as ultraviolet and infrared spectrophotometers sensitive
  701.     to the 190 to 270 nanometer and the three to four micron wavelength
  702.     bands, respectively.  An earlier version of this system was carried by
  703.     MARS 1.  It was also likely carried by one of the failed Venus attempts
  704.     in late 1962 and possibly by either KOSMOS 27 or ZOND 1, instead of a
  705.     lander, in early 1964.  This compartment was virtually identical to 
  706.     the one carried by VENERA 2, launched in November. 
  707.  
  708.         The spectrophotometers and ultraviolet spectrometer were
  709.     originally designed to study planetary atmospheres, so they were 
  710.     of little use in a lunar mission.  The 14-pound (6.5-kilogram)
  711.     photo-television system, however, was to be invaluable on this
  712.     mission.  It was basically a much improved version of the system
  713.     employed six years earlier by LUNA 3.  Images from a single 
  714.     106.4-millimeter focal length f/8 lens were focused onto one-inch
  715.     (25.4-millimeter) film.  A total of 25 exposures of one-thirtieth or
  716.     one one-hundredth of a second were made.  Using the same film, the
  717.     ultraviolet spectrometer would expose the eighth, ninth, and tenth
  718.     frames, bringing the total number of exposures up to 28.  After the
  719.     film was exposed, it was automatically developed on board. 
  720.  
  721.         The dried negatives were then scanned and transmitted back to
  722.     Earth in one of two formats.  A quick look format broke the photograph
  723.     into 67 lines that could be transmitted in 135 seconds.  A more
  724.     detailed scanning of the photographs was also possible.  In this mode,
  725.     each photograph was broken into 1,100 lines of 860 points each that
  726.     were comparable in quality to RANGER's full scan television images. 
  727.     In this mode a single photograph could be transmitted over inter-
  728.     planetary distances in 34 minutes.  Each image could be scanned
  729.     multiple times to help increase the image's signal-to-noise ratio. 
  730.  
  731.         For this engineering test, ZOND 3 was targeted to flyby the Moon's
  732.     western edge and photograph most of the Moon's far side missed during
  733.     the historic LUNA 3 mission in late 1959.  Unlike that mission, the
  734.     lighting conditions and viewing angles were much more favorable for
  735.     picking out details in this previously unmapped region.  After its
  736.     successful launch by a MOLNIYA launch vehicle, ZOND 3 headed towards
  737.     the Moon.  Since it only weighed two-thirds as much as the recent 
  738.     LUNA probes, ZOND 3 reached its rendezvous point 5,730 miles (9,220
  739.     kilometers) above the Moon after a flight of only 33 hours. 
  740.  
  741.         Starting at a distance of 7,190 miles (11,570 kilometers), ZOND 3
  742.     took one exposure of the Moon every 134 seconds.  Images included 
  743.     not only the unmapped far side but also the near side so that newly
  744.     discovered features could be tied into the already existing lunar
  745.     mapping control net.  This continued as the fast-moving probe reached
  746.     its closest point to the Moon and then receded to a distance of 6,190
  747.     miles (9,960 kilometers).  After this 68-minute photography session,
  748.     ZOND 3 immediately developed its film as it headed into a simulated
  749.     trajectory to Mars - simulated since Mars was not in position for a
  750.     low-energy encounter and would not be for another 1.5 years. 
  751.  
  752.         On July 29, at a distance of 1.4 million miles (2.2 million
  753.     kilometers), ZOND 3 was far enough for its high gain antenna to 
  754.     lock onto Earth and transmit back the recorded images to waiting
  755.     scientists.  The images were spectacular, far superior to the ones
  756.     returned by LUNA 3.  Details as small as three miles (five kilometers)
  757.     across could be seen in the photographs, which showed little more than 
  758.     a cratered wasteland.  These photographs confirmed that there was a 
  759.     lack of maria on the Moon's far side compared to the familiar near
  760.     side, which was dominated by these dark and relatively flat expanses
  761.     of ancient, hardened lava. 
  762.  
  763.         The photographs also showed no signs of Mare Parvum, which some
  764.     observers had claimed to see near Mare Orientale during especially
  765.     extreme librations of the Moon.  ZOND 3 discovered a new type of lunar
  766.     feature called thalassoids.  These were the battered concave-shaped
  767.     remnants of basins over three hundred miles (five hundred kilometers)
  768.     across and were thought to be the precursors of maria.  For some
  769.     reason these far side structures were never flooded with lava to form
  770.     true maria.  The other optical instruments onboard ZOND 3 showed that
  771.     the Moon reflected one percent of the ultraviolet radiation hitting
  772.     its barren surface.  In contrast, the lunar surface reflected eighty 
  773.     to ninety percent in the incident infrared light, with a broad peak
  774.     around 3.6 microns.  With these photographs in hand, the Soviets had
  775.     mapped all but five percent of the Moon's surface. 
  776.  
  777.         ZOND 3 continued to operate as it traveled further from Earth.  
  778.     On September 19, at a distance of 7.8 million miles (12.5 million
  779.     kilometers), ZOND 3 performed a burn of its KDU-414 engine to change
  780.     its velocity by 112 miles per hour (50 meters per second) as part of 
  781.     a simulated mid-course correction.  On October 23, at a distance of 
  782.     19.6 million miles (31.5 million kilometers), ZOND 3 successfully
  783.     retransmitted its photographs and probably did so again at still
  784.     greater distances.  The probe was tracked until it had receded to 
  785.     a distance of 95.4 million miles (153.5 million kilometers) in March 
  786.     of 1966, when contact was finally lost. 
  787.  
  788.         It was a very successful test of this probe design.  At 225-plus
  789.     days, ZOND 3 was also the longest-surviving Soviet lunar or planetary
  790.     probe to date, beating the previous record holder, MARS 1, by almost
  791.     three months.  Ironically, its Venus-bound sister probes did not fare
  792.     as well.  VENERA 2, launched on November 12, which carried the same
  793.     instruments as ZOND 3, failed just as it was to perform its photo-
  794.     graphing session of Venus on February 27, 1966, after a flight of
  795.  
  796. ------------------------------
  797.  
  798. End of Space Digest Volume 15 : Issue 156
  799. ------------------------------
  800.