Lunar Orbiter-program - Lunar Orbiter program

Lunar orbiter rumfartøj (NASA)

Den Lunar Orbiter-programmet var en serie på fem uncrewed månens orbiter missioner iværksat af USA fra 1966 gennem 1967. Beregnet til at hjælpe vælge Apollo landingssteder ved at kortlægge Månens overflade, de gav de første fotografier fra månens bane og fotograferet både Månen og Jorden.

Alle fem missioner var vellykkede, og 99 procent af månens overflade blev kortlagt fra fotografier taget med en opløsning på 60 meter eller bedre. De første tre missioner var dedikeret til billeddannelse af 20 potentielt besatte månelandingssteder, valgt ud fra jordbaserede observationer. Disse blev fløjet i kredsløb med lav hældning. Den fjerde og femte mission var afsat til bredere videnskabelige mål og blev fløjet i polære baner i høj højde. Lunar Orbiter 4 fotograferede hele nearside og ni procent af den anden side, og Lunar Orbiter 5 afsluttede dækningen på den anden side og erhvervede mellemopløsninger (20 m (66 ft)) og høj (2 m (6 ft 7 in)) opløsning af billeder 36 forvalgte områder. Alle Lunar Orbiter rumfartøjer blev lanceret af Atlas-Agena -D affyringsbiler.

Lunar orbitere havde en sindrig billeddannelsessystem, som bestod af en dobbelt-linse kamera , en film behandlingsenhed, en udlæsning scanner, og en film håndtering apparat. Begge linser, en 610 mm (24 '') smal vinkel høj opløsning (HR) linse og en 80 mm (3,1 '') vidvinkel medium opløsning (MR) linse, placerede deres rammeeksponeringer på en enkelt rulle med 70 mm film . Akserne på de to kameraer var sammenfaldende, så området afbildet i HR-rammerne var centreret inden for MR-rammeområderne. Filmen blev flyttet under eksponering for at kompensere for rumfartøjets hastighed , som blev estimeret af en elektro-optisk sensor. Filmen blev derefter behandlet, scannet, og billederne blev sendt tilbage til jorden.

Under Lunar Orbiter-missionerne blev de første billeder af Jorden som helhed taget, begyndende med Jorden stiger over månens overflade af Lunar Orbiter 1 i august 1966. Det første fulde billede af hele Jorden blev taget af Lunar Orbiter 5 den 8. august 1967. Et andet foto af hele Jorden blev taget af Lunar Orbiter 5 den 10. november 1967.

Rumfartøjer og delsystemer

Lunar Orbiter-diagram (NASA)
Lunar Orbiter Engineering Mock-up

Boeing-Eastman Kodak-forslaget blev annonceret af NASA den 20. december 1963. Hovedbussen til Lunar Orbiter havde den generelle form af en trunkeret kegle, 1,65 m høj og 1,5 m diameter ved bunden. Rumfartøjet var sammensat af tre dæk understøttet af bindingsværk og en bue. Udstyret dæk i bunden af fartøjet holdt batteriet, transponder , fly programmør, inertireferenceenhed (IRU), Canopus stjerne tracker , kommando-dekoder, multiplex encoder, rejser-bølge rørforstærker (TWTA), og den fotografiske system. Fire solpaneler blev monteret for at strække sig ud fra dette dæk med en samlet spændvidde på over 3,72 m (12,2 ft). Der strakte sig også ud fra bunden af ​​rumfartøjet en antenne med høj forstærkning på en 1,32 m (4 ft 4 in) bom og en antenne med lav forstærkning på en bom på 2,08 m (6 ft 10 in). Over udstyrsdækket holdt det midterste dæk hastighedsreguleringsmotoren, drivmidlet, oxidations- og trykbeholdertankene, solsensorer og mikrometeoroiddetektorer. Det tredje dæk bestod af et varmeskjold for at beskytte rumfartøjet mod fyring af hastighedsstyringsmotoren. Dysen på motoren stak ud gennem midten af ​​skjoldet. På topdækkets omkreds var der fire holdningskontrolpropeller .

Effekt på 375 W blev leveret af de fire solarrays indeholdende 10.856 n / p solceller, som direkte ville køre rumfartøjet og også oplade 12 A · h nikkel-cadmium batteri . Batterierne blev brugt i de korte okkultationsperioder, hvor der ikke var nogen solenergi tilgængelig. Fremdrift til større manøvrer blev leveret af den gimballed hastighedskontrolmotor, en hypergolisk 100 pund-kraft ( Marquardt Corp. raketmotor). Tre aksestabilisering og holdningskontrol blev leveret af fire nitrogenstråler på 1 lb-kraft. Navigationsviden blev leveret af fem solsensorer , Canopus-stjernesensoren og det inertiale navigationssystem. Kommunikationen foregik via en 10 W-sender og en retningsbestemt antenne med en forstærket antenne på en meter til transmission af fotografier og en 0,5 W-sender og retningsbestemt lav-gain-antenne til anden kommunikation. Begge sendere fungerede i S-båndet ved ca. 2295 MHz. Termisk kontrol blev opretholdt af et flerlags aluminiseret Mylar og Dacron termisk tæppe, der indhyllede hovedbussen, speciel maling, isolering og små varmeapparater.

Kameraet brugte to linser til samtidigt at eksponere et vidvinkel- og et højopløsningsbillede på den samme film. Vidvinkel, medium opløsningstilstand anvendte en 80 mm F 2,8 Xenotar- linse fremstillet af Schneider Kreuznach fra Vesttyskland. Tilstanden med høj opløsning brugte en 610 mm F 5.6 Panoramalinser fremstillet af Pacific Optical Company.

Den fotografiske film blev udviklet i kredsløb med en halvtørringsproces, og derefter blev den scannet af en fotomultiplikator til transmission til Jorden. Dette system blev tilpasset med tilladelse fra NRO fra SAMOS E-1 rekognosceringskamera, bygget af Kodak til et kortvarigt USAF-satellitbilleddannelsesprojekt i realtid.

Oprindeligt havde Air Force tilbudt NASA flere reservekameraer fra KH-7 GAMBIT- programmet, men derefter blev myndighederne bekymrede over sikkerheden omkring de klassificerede kameraer, herunder muligheden for, at billeder af Månen gav deres opløsning. Der blev fremsat nogle forslag om, at NASA ikke offentliggjorde orbitale parametre for Lunar Orbiter-sonderne, så opløsningen af ​​billederne ikke kunne beregnes gennem deres højde. I sidste ende viste sig NASAs eksisterende kamerasystemer, mens de havde en lavere opløsning, at være tilstrækkelige til missionens behov.

Potentiel backup

Som backup til Lunar Orbiter-programmet samarbejdede NASA og NRO om Lunar Mapping and Survey System (LM&SS), baseret på KH-7 rekognosationssatellitten. Udskiftning af månemodulet i Saturn V , ville Apollo-astronauter betjene LM&SS eksternt i månebane. NASA annullerede projektet i sommeren 1967 efter Lunar Orbiters fuldstændige succes.

Resultater

Lunar Orbiter-programmet bestod af fem rumfartøjer, der returnerede fotografering af 99 procent af Månens overflade (nær og anden side ) med opløsning ned til 1 meter. Alt i alt returnerede Orbiters 2180 frames med høj opløsning og 882 medium opløsning. Mikrometeoroideksperimenterne registrerede 22 stød, der viser den gennemsnitlige mikrometeoroidstrøm i nærheden af ​​månen, var omkring to størrelsesordener større end i det interplanetære rum, men lidt mindre end i miljøet nær Jorden. Strålingseksperimenterne bekræftede, at designet af Apollo-hardware ville beskytte astronauterne mod gennemsnitlig og større end gennemsnitlig kortvarig eksponering for solpartikler.

Brugen af ​​Lunar Orbiters til sporing til evaluering af Manned Space Flight Network sporingsstationer og Apollo Orbit Determination Program var vellykket, hvor tre af Lunar Orbiters (2, 3 og 5) blev sporet samtidigt fra august til oktober 1967. The Lunar Orbiters blev alle til sidst befalet at gå ned på Månen, før deres holdningskontrol brændstof løb tør, så de ikke ville udgøre farer for navigation eller kommunikation for senere Apollo-fly. Lunar Orbiter-programmet blev styret af NASA Langley Research Center til en samlet pris på omkring 200 millioner dollars.

Dopplersporing af de fem orbitre tillod kortlægning af månens tyngdefelt og opdagelse af massekoncentrationer (maskoner) eller tyngdekrafthøjder, som var placeret i centrum af nogle (men ikke alle) af månens maria.

Lunar Orbiter-kamera (NASA)

Nedenfor er flylogoplysningerne for de fem fotografiske missioner i Lunar Orbiter:

  • Lunar Orbiter 1
    • Lanceret 10. august 1966
    • Imaged Moon: 18. til 29. august 1966
    • Effekt med månen: 29. oktober 1966
    • Apollo-undersøgelsesmission
  • Lunar Orbiter 2
    • Lanceret 6. november 1966
    • Imaged Moon: 18. til 25. november 1966
    • Effekt med månen: 11. oktober 1967
    • Apollo-undersøgelsesmission
  • Lunar Orbiter 3
    • Lanceret 5. februar 1967
    • Imaged Moon: 15. til 23. februar 1967
    • Effekt med månen: 9. oktober 1967
    • Apollo-undersøgelsesmission
  • Lunar Orbiter 4
    • Lanceret 4. maj 1967
    • Imaged Moon: 11. til 26. maj 1967
    • Effekt med månen: Ca. 31. oktober 1967
    • Månekortlægningsmission
  • Lunar Orbiter 5
    • Lanceret 1. august 1967
    • Imaged Moon: 6. til 18. august 1967
    • Effekt med månen: 31. januar 1968
    • Lunar mapping og hi-res survey survey

Datatilgængelighed

Lunar Orbiter orbitalfotografier blev transmitteret til Jorden som analoge data efter indscanning af den originale film i en række strimler. Dataene blev skrevet på magnetbånd og også til film. Filmdataene blev brugt til at skabe håndlavede mosaikker af Lunar Orbiter-rammer. Hver LO-eksponering resulterede i to fotografier: mellemopløsningsrammer optaget af 80 mm brændviddeobjektiv og højopløsningsrammer optaget af 610 mm brændviddeobjektiv. På grund af deres store størrelse blev HR-rammer opdelt i tre sektioner eller underrammer. Storformatsprint (410 mm × 510 mm) fra mosaikkerne blev oprettet, og flere kopier blev distribueret over hele USA til NASAs billed- og databiblioteker kendt som Regional Planetary Information Facilities . De resulterende fremragende udsigter havde generelt meget høj rumlig opløsning og dækkede en væsentlig del af månens overflade, men de led af en "venetian blind" striping, manglende eller duplikerede data og hyppige mætningseffekter, der hindrede deres anvendelse. I mange år har disse billeder været grundlaget for meget videnskabelig måneforskning. Fordi de blev opnået ved lave til moderate solvinkler, er Lunar Orbiter fotografiske mosaikker særligt nyttige til at studere morfologien for månens topografiske træk.

Flere atlasser og bøger med Lunar Orbiter-fotografier er blevet offentliggjort. Måske var den mest endelige Bowker og Hughes (1971); den indeholdt 675 fotografiske plader med omtrent global dækning af Månen. Dels på grund af stor interesse for dataene og dels fordi det atlas er ude af tryk, blev opgaven udført på Lunar and Planetary Institute for at scanne stort format udskrifter af Lunar Orbiter data. Disse blev gjort tilgængelige online som Digital Lunar Orbiter Photographic Atlas of the Moon .

Datagendannelse og digitalisering

En detalje af et originalt billede øverst sammenlignet med en omarbejdet version i bunden oprettet af LOIRP .

I 2000 blev Astrogeology Research Program fra US Geological Survey i Flagstaff, Arizona finansieret af NASA (som en del af Lunar Orbiter Digitaliseringsprojekt ) til at scanne med 25 mikrometer opløsning arkiv LO positive filmstrimler, der blev produceret ud fra de originale data. Målet var at producere en global mosaik af månen ved hjælp af de bedst tilgængelige Lunar Orbiter- rammer (stort set den samme dækning som Bowker og Hughes, 1971). Rammerne blev konstrueret af scannede filmstrimler; de blev digitalt konstrueret, geometrisk styret og kortprojiceret uden de striber, der havde været synlige i de originale fotografiske rammer. På grund af sin vægt på konstruktion af en global mosaik scannede dette projekt kun ca. 15% af de tilgængelige Lunar Orbiter fotografiske rammer. Data fra Lunar Orbiter-missioner III , IV og V blev inkluderet i den globale mosaik.

Derudover oprettede USGS digitaliseringsprojekt rammer fra Lunar Orbiter-billeder med meget høj opløsning til flere 'websteder af videnskabelig interesse'. Disse steder var blevet identificeret i 1960'erne, da Apollo landingssteder blev valgt. Rammer til steder som Apollo 12- landingsstedet, Marius Hills og Sulpicius Gallus-rillen er blevet frigivet.

I 2007 begyndte Lunar Orbiter Image Recovery Project (LOIRP) en proces til at konvertere Lunar Orbiter Images direkte fra de originale Ampex FR-900 analoge videooptagelser af rumfartøjsdataene til digitalt billedformat, en ændring, som gav en meget forbedret opløsning i forhold til originale billeder udgivet i 1960'erne. Den første af disse gendannede billeder blev frigivet i slutningen af ​​2008. Næsten alle Lunar Orbiter-billeder er gendannet med succes fra februar 2014 og gennemgår digital behandling, inden de sendes til NASAs Planetary Data System .

Det første billede af Jorden taget fra Månen. Til venstre originalen og til højre en digitalt gendannet version oprettet af LOIRP .

Se også

Referencer

eksterne links

Ovenstående links fører til en hel bog om Lunar Orbiter-programmet. For HTML-en, rul ned for at se linket til indholdsfortegnelse.