Pre 50 godina u jeku je bila Trka za kosmos, u kojoj su učestvovali – a ko drugi do SAD i SSSR. Sovjeti su još uvek bili u vođstvu, ali Amerikanci su ih polako ali sigurno sustizali. Samo četiri meseca po sletanju “Луне-9“, prve sonde koja je meko sletela na Mesec, usledilo je spuštanje i prve američke sonde iz programa „Surveyor“ na Mesec. Za čudo (ili ne?), i jedni i drugi su primenili istu tehniku.
U programu koji je obuhvatao bezmalo dve godine i koštao preko pola milijarde dolara, američka agencija NASA je lansirala sedam sondi iz ove serije. Svih sedam je bilo uspešno, za razliku od Sovjeta, koji su postigli uspeh tek iz 12. pokušaja. Glavni cilj programa bila je tehnološka i organizaciona demonstracija američke sposobnosti da se meko spuste na površinu našeg satelita, što je predstavljao uvod u „Apollo“ program. NASA je, kao i Sovjeti, koristila trajektoriju koja je posle 65 sati leta dovodila sonde do direktnog sletanja na površinu, bez potrebe za ulaskom u lunarnu orbitu. Posle leta brzinom od preko 2.650 m/s, sonda je u poslednjih tri minuta kočila na nulu i mekano se spuštala na svoj tronožni stajni trap. To se tada graničilo sa naučnom fantastikom.
Od sedam lansiranih, pet letilica je mekano sletelo širom Mesečeve površine, dok su dve slupale o tlo. Pošto tada nije postojala tehnologija za povratak kući, sve sonde su i danas tamo. Doduše, kada su 1969. kosmonauti „Apolla 12“ Pete Conrad i Alan Bean sleteli na Mesec, prošetali su do „Survoyera 3“ i skinuli neke delove i vratili ih na Zemlju.
Ono što sam hteo danas da ispričam odnosi se na „vernier“ motore, a konkretno na one za lendere serije „Surveyor“ (na našem „Istraživač“), za izvođenje čijih misija su bili od neobične važnosti, i bez kojih nijedna sonda ne bi živa stigla na površinu. Zašto – videćeš i sam.
Elem, sama reč vernier na srpskom znači pomoćni, neki dodatni uređaj koji pomaže radu većeg, pomoćni uređaj koji služi za fina podešavanja. Negde u ovim rečima krije se ostatak naše priče.
Mnoge rakete ili kosmičke letilice poseduju glavni motor (ili motore) i bateriju pomoćnih motora („trastera“) za fina podešavanja položaja ili brzine letilice. Takvi motorčići su obično u paru i nazivaju se vernier motorima. U zavisnosti od konstrukcije sistema za manevrisanje i stabilizaciju oni jednostavno mogu biti mali trasteri koji su montiranu uz glavne pogonske motore, dodaci većim motorima za kontrolu položaja, ili pak deo reaktivnog kontrolnog sistema.
Kada teške kosmičke letilice zahtevaju veliki raspon različitih nivoa potisaka zarad kontrolisanja položaja ili brzine, ili radi preciznog manevrisanja tokom spajanja sa drugom letilicom, pravo je vreme da se pale vernier trasteri. Vernier trastere su koristile, naprimer, sve sovjetsko/ruske rakete porodice „R-7“, američki projektili „Atlas“, spejs-šatlovi, „Voyageri“, „Lune“, itd.
Vernier motore su imale i Nasine lunarne sonde „Surveyor“. Ovi motori kompanije „Thiokol Rocket Motors Division“ (RMD) sa oznakom TD-339 nalazili su se montirani u blizini zgloba svake od tri „noge“ lendera. Svaki motor je mogao da podešava potisak u rasponu od 12,6 do 47,2 kg.
Motore je proizvodila kompanija „Thiokol“. Danas proizvode brojne motore za američke nuklearne projektile, a radili su motore za programe „Mercury“, „Gemini“, Apollo“, za misije „Pioneer“, „Voyager“, „Magellan“, avione „X-1“ i „X-15“, a praviće motore i za rakete „Ares I“ i „Ares V“.
Mlaznice motora hlađene su superhladnim komponentama goriva.
Dužina potisne komore trastera TD-339 i ubrizgavača goriva („injektora“) iznosila je 23,8 cm, dok je prečnik mlaznice na izlazu bio 12,9 cm. Komora za sagorevanje je bila hlađena regenerativnom tehnikom, a posedovala je umetak od silicijum-karbida, tzv. karborunduma, koji se topi tek na 2.750° C. Produžetak mlaznice, napravljen od molibdena otpornog na temperaturu, bio je hlađen tehnikom zračenja.
Motor je posedovao za to vreme neobičan ubrizgavač: umesto uobičajenog ubrizgavača sa udarnim talasom ili sa koaksijalnim elementom, TD-339 je koristio vrtložni ubrizgavač. Ovakav metod, vrlo sličan onom koji se koristi u industrijskim pećima, radio je sa vrhunskom efikasnošću, zahtevajući minimalnu zapreminu komore za sagorevanje i pokazujući redukovano termičko opterećenje na zidove komore za sagorevanje. Rotacioni tok, nastao tangencijalnim ubrizgavanjem goriva, povećavao je vreme mešanja goriva u komori, značajno povećavajući efikasnost.
Svaki motor je bio snabdevan iz para rezervoara u kojima se nalazila mešavina vodonika [težinskih 90% vodonik-tetraoksida (N2O4) sa 10% azot-monoksida (NO) da bi se smanjila tačka zaleđivanja] kao oksidatora, i monometil-hidrazinskog monohidrata (MMH sa vodom) kao goriva; ova kombinacija se palila hipergolično kada se pomešaju u potisnoj komori. Svaki rezervoar sa gorivom posedovao je teflonski meh za izbacivanje goriva u uslovima nulte gravitacije, a svih šest tankova delilo je helijumski sistem za presurizaciju mreže za dopremanje goriva u motore.
Dijagram prikazuje glavne elemente „vernier“ pogonskog sistema. Vidi se da su dva motora fiksirana a da je #1 pokretan za ugao ±6°, što je omogućavalo manevrisanje tokom sletanja.
Pogled na lunarnu sondu „Surveyor“ odozgo. Solarni panel i antena su uklonjeni radi bolje poglednosti. Veliki neobeleženi krug u centru predstavlja „Surveyorov“ kočioni retromotor, koji je odbacivan na visini od oko 7,5 km od površine Meseca.
Ali koja je prava svrha ovih motora na jednoj sondi tipa „Surveyor“? Ko je čitao moje nedavne tekstove, setiće se da sam o nameni vernier motora pisao i kada smo se potsećali na 50-godišnjicu istorijskog leta „Lune 9“, prve letilice u istoriji koja je meko sletela na lunarnu površinu. Upadljiva je sličnost funkcija ovih motora i u sovjetskim i u američkim miisijama tog vremena, što je i razlog zbog koga sam rešio da pišem danas o njima.
Nakon dvih lansiranja „Surveyora“ ka Mesecu raketom „Atlas/Centaur“, sistem vernier motora se koristio za sprovođenje manevra korekcije trans-lunarnog kursa (kvar na jednom od varniera tokom paljenja radi korigovanja trajektorije doveo je krajem septembra 1966. godine do tumbanja „Surveyora II“ i gubitka orijentacije letilice. Dan kasnije tresnula je nekontrolisano o Mesec). Da bih dalje objasnio funkcionisanje ovih motora, opisaću detaljnije misiju „Surveyor III“, mada su načelno sve bile identične. Prvo uključivanje verniera bilo je 22 sata posle lansiranja i trajalo je 4.277 sekundi, što je izazvalo promenu u brzini od 4,19 m/s. Time se trajektorija približila planiranoj tački sletanja za 276 km.
Vernier motori su, takođe, imali svoje zadatke i tokom poslednje faze lunarnog spuštanja, baš kao što je bio slučaj i kod sovjetskih „Luna“. „Surveyor“ je posedovao rlavni, retro-motor na čvrsto gorivo (karboksil/polihidrokarbonski kompozit), koji je tokom pripreme za sletanje usporavao sondu za 95% u odnosu na prilaznu brzinu; nekih 38 minuta pre paljenja kočionog motora, vernieri su izvodili manevar u sve tri ravni kojim je mlaznica kočionog motora poravnavana sa Mesečevom vertikalom. Da bi izveli završni manevar spuštanja (koji je započet na visini od 82 km i pri brzini od 9.500 km/h), uključivala su se sva tri verniera, a 1,1 sekundu kasnije i retro-motor. On je završavao svoj rad i bivao odbačen zajedno sa radarom na nekih 11 km od površine Meseca od letilice koja se spuštala brzinom od 540 km/h. Vernieri su nastavljali svoj rad još oko 2,5 minuta, kontrolisani radarskim visinomerom[1] i Dopplerovim senzorom brzine (RADVS), usporavajući „Surveyor III“ do brzine od samo 6,4 km/h. Plan je bio da se vernijeri isključe na visini od 4,3 metra te da „Surveyor III“ nastavi spuštanje u slobodnom padu, ali je jedan od RADVS zrakova izgubio kontakt. Pošto je izostala informacija o visini, izostao je i signal za isključivanje verniera, pa pošto su motori stvarali potisam otprilike jednak 90% težine lendera na Mesecu, „Surveyor III“ je dvaput otskočio pre nego što je komanda sa Zemlje isključila motore, i omogućila konačno spuštanje na lunarnu površinu.
Delovi lunarne sonde serije „Surveyor“.
Glavni retro-motor na čvrsto gorivo „Surveyora“. Motor, zajedno sa termoizolacijom, težio je oko 655 kg. Opsluživalo ga je oko 590 kg goriva. Tokom rada od 41 sekundu, stvarao je potisak od 3,6 do 4,5 tona. Na visini od 7,5 km odbacivan je a spuštanje su izvodili vernier motori.
Danas „Surveyori“ vise po muzejima. U sredini nedostaje retro-motor. Ovi naopačke okrenuti „lavaboi“ su ustvari antene za hvaranje radarskih impulsa za merenje visine i brzine.
Sa ovim nije završeno pojavljivanje vernier motora u izveštajima sonde „Surveyor III“. Zbog produženog rada ovih trastera podigla se prašina sa površine koja se zalepila za ogledalo TV kamere, čime je sprečeno oštro fotografisanje. U nekoliko narednih misija, vernieri su uključivani i posle sletanja da bi se testirala permeabilnost površine, kohezija, reakcije na eroziju gasovima, i adheziju lunarne prašine na samu letilicu. Prilikom jednog testa, komadi materijala su poleteli sa tla i udarili u „Surveyor“, raspršili se, i formirali adhezivni pokrivač. Nažalost, ne znam da li se ovaj eksperiment obavlio pre incidenta sa „Surveyorom III“, ili je samo bio inspirisan njime.
Faza sletanja je prema planovima inženjera trajala samo poslednja 3 minuta i 10 sekundi leta od Zemlje.
Zbog produženog rada verniera, „Surveyor III“ je dvaput odskočio od tla i tek onda se smirio.
Strava fotografija koju su napravili astronauti miisije „Apollo 12“! Vidi se „Surveyor III“, koji je na površini Meseca stajao već 1.309 dana. Skinuli su kameru i još ponešto i otišli kući. Posle su svi bili zaprepašćeni kada su u kućištu kamere pronašli žive mikroorganizme koje je jedan od tehničara „lansirao“ unutra kada je nepažnjom kinuo unutra dok je montirao kameru!
“Surveyor I“ je sleteo na Mesec 2. juna 1966. u Okean oluja, kao i sovjetska „Luna 9“ 4 meseca ranije.
[1] Svaki „Surveyor“ je bio opremljen sa dva radarska sistema. Jedan je bio za markiranje visine (AMR), koji je slao signal za započinjanje glavne retro-sekvence, dok je drugi, sačinjen od radarskog visinomera i Dopplerovim senzorom visine (RADVS), radio za podsistem za kontrolu leta i slao mu podatke o 3-osnoj brzini, rastojanju i signale o visini tokom rada glavnog motora i vernijera u poslednjoj fazi spuštanja. RADV se sastojao od Dopplerovog senzora, koji je izračunavao brzinu duž svake od 3 ose letilice, i radarskog visinomera, koji je proračunavao rastojanje od 15 km do 4,3 metra i slao signal kada sonda pređe referentne visine od 30 metara (1000 stopa) i 4,3 metra (14 stopa).
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
