레인저 5호
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1. 개요
레인저 5호는 1962년 발사된 미국의 달 탐사선으로, 달 표면 사진 촬영과 과학적 데이터 수집을 목표로 했으나 임무에 실패했다. 이 우주선은 태양 전지판과 배터리를 사용하는 전력 시스템, 디지털 컴퓨터를 이용한 궤도 및 자세 제어 시스템을 갖추고 있었으며, 텔레비전 카메라, 감마선 분광계, 지진계 등 다양한 과학 장비를 탑재했다. 발사 후 아제나 B 로켓 엔진의 문제로 목표 궤도에 진입하지 못하고, 태양 전지판 문제로 통신이 두절되어 임무가 실패로 돌아갔다. 레인저 5호의 실패는 이후 레인저 6호부터 9호까지의 탐사선 설계 변경의 계기가 되었으며, 특히 레인저 7호, 8호, 9호의 성공적인 달 표면 사진 전송은 아폴로 계획의 안전한 착륙 지점 선정에 기여했다.
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2. 우주선 설계
레인저 5호는 레인저 3호 및 레인저 4호와 동일한 블록 II 설계 기반의 달 탐사선이었다.[1] 전체 높이는 약 3.1m였으며, 주요 구성 요소로는 달 표면 충돌 시 내부 장비를 보호하기 위한 지름 65cm의 캡슐, 궤도 수정을 위한 단일추진제 로켓과 23kN 추력의 역추진 로켓, 각종 장비가 부착된 직경 1.5m의 육각형 기반대 등이 있었다.[1]
기반대에는 대형 고이득 안테나와 펼쳤을 때 길이가 약 5.2m에 달하는 날개 모양의 태양 전지판 2개가 부착되어 전력을 생산하고, 은-아연 배터리에 저장했다.[1] 탐사선의 제어는 내장된 컴퓨터와 지상 명령으로 이루어졌으며, 자세 제어에는 태양 및 지구 감지기, 자이로스코프, 질소 제트 등이 사용되었다.[1] 통신 시스템은 고이득 안테나와 전방위 안테나를 통해 이루어졌다.[1] 온도 조절을 위해 흰색 페인트, 금 및 크롬 도금, 은색 플라스틱 시트 등이 사용되었다.[1]
탐사선에는 달 관측 및 착륙 실험을 위한 여러 장비가 탑재되었다. 주요 장비로는 비디콘 텔레비전 카메라, 감마선 분광계, 레이다 고도계, 그리고 달 표면 경착륙을 위한 캡슐 내 지진계가 있었다.[1] 지진계가 포함된 캡슐은 시속 130km/h에서 160km/h 사이의 충돌 속도에서도 견딜 수 있도록 설계되었다.[1]
2. 1. 기본 구조
레인저 5호는 레인저 3호 및 레인저 4호와 동일한 블록 II 설계의 탐사선이었다.[1] 기본 구조는 높이 3.1m 정도였다. 주요 구성 요소는 다음과 같다.[1]- 달 충돌 캡슐: 지름 65cm 크기로, 충격 흡수를 위해 발사 목재(Balsa Wood)로 덮여 있었다.
- 추진 시스템: 단일추진제를 사용하는 궤도 수정 로켓과 23 kN의 추력을 내는 역추진 로켓이 있었다.
- 기반대: 직경 1.5m의 육각형 구조물로, 금과 크롬으로 도금되었다. 대형 고이득 접시 안테나가 이 기반대에 부착되었다.
- 태양 전지판: 날개 모양의 태양 전지판 2개가 기반대에 부착되어 있었으며, 길이는 약 5.2m에 달했다. 발사 후 우주 공간에서 펼쳐지도록 설계되었고, 총 8,680개의 태양 전지를 통해 전력을 생산했다.
- 전력 저장: 생산된 전력은 11.5kg 무게의 은-아연 배터리에 저장되었으며, 저장 용량은 1 kWh였다. 이 배터리는 발사 시 및 비상 백업용으로도 사용되었다.
우주선의 제어는 내장된 디지털 컴퓨터와 절차 진행기(sequencer), 그리고 지구 관제소에서 보내는 명령을 통해 이루어졌다. 자세 제어 시스템은 6개의 태양 감지기, 1개의 지구 감지기, 자이로스코프, 그리고 질소 가스를 분사하는 제트 장치로 구성되었다.[1]
탐사선과의 통신은 960 MHz 주파수 대역을 사용하는 두 종류의 통신기를 통해 이루어졌다. 하나는 고감도 안테나에 연결되어 3 W의 출력으로 작동했고, 다른 하나는 전방위 안테나에 연결되어 50 mW의 저출력으로 작동했다. 탐사선의 온도 조절을 위해 외부 표면은 흰색 페인트, 금과 크롬 도금 처리가 되었으며, 역추진 로켓 부분은 은색 플라스틱 시트로 덮여 있었다.[1]
탐사선에 실린 주요 과학 장비는 다음과 같다.[1]
- 비디콘 텔레비전 카메라: 10초마다 한 장의 완전한 이미지를 촬영할 수 있었다.
- 감마선 분광계: 1.8m 길이의 붐 끝에 달린 300mm 직경의 공 안에 설치되었다.
- 레이다 고도계: 달 표면의 레이다 반사율을 연구하고, 캡슐 분리 및 역추진 로켓 점화 시점을 결정하는 데 사용될 예정이었다.
- 지진계: 달 표면에 강하게 충돌하며 착륙(경착륙)할 것을 대비해 설계된 캡슐 안에 탑재되었다.
지진계가 포함된 캡슐은 충격으로부터 내부 장비를 보호하기 위해 발사 목재 안에 떠 있는 형태로 설계되었으며, 내부에는 프레온 가스가 채워져 있었다. 지진계 패키지에는 증폭기, 50 mW 출력의 통신기, 전압 제어기, 턴스타일 안테나, 그리고 30일 동안 작동 가능한 6개의 은-카드뮴 배터리가 포함되어 있었다. 이 캡슐은 130km/h 에서 160km/h의 속도로 달 표면에 충돌해도 내부 장비가 손상되지 않도록 설계되었다.[1]
2. 2. 전력 시스템
레인저 5호의 전력은 기반대에 부착된 두 개의 날개 모양 태양 전지판에서 공급되었다. 이 태양 전지판은 폭이 약 5.2m였으며, 발사 후 비행 초기에 펼쳐지도록 설계되었다.[1] 각 태양 전지판에는 총 8,680개의 태양 전지 셀이 장착되어 있었다.[1] 여기서 생산된 전력은 무게 11.5kg, 용량 1 kWh의 충전 가능한 은-아연 전지 배터리에 저장되어 발사 시 및 비상 백업용으로 사용되었다.[1]2. 3. 제어 및 통신 시스템
레인저 5호의 제어는 내장된 디지털 컴퓨터와 시퀀서, 그리고 지구의 임무 관제소에서 보내는 명령을 통해 이루어졌다.[1] 우주선의 자세를 제어하기 위해 6개의 태양 센서와 1개의 지구 센서, 자이로스코프, 그리고 피치(pitch) 및 롤(roll) 제어를 위한 질소 가스 제트가 사용되었다.[1]지구와의 통신은 960 MHz 주파수 대역을 사용하는 두 종류의 통신 시스템을 통해 이루어졌다. 하나는 지름 1.5m 크기의 고이득 접시형 안테나를 사용하는 3W 출력의 송신기였고, 다른 하나는 전방향 안테나를 사용하는 50 mW 출력의 송신기였다.[1]
이러한 제어 및 통신 시스템에 필요한 전력은 두 개의 날개 모양 태양 전지판(총 8,680개의 태양 전지 셀 포함, 펼쳤을 때 폭 5.2m)에서 생산되었다. 생산된 전력은 11.5kg 무게의 은-아연 전지 (배터리)에 저장되었으며, 이 배터리는 1 kWh의 전력을 저장할 수 있었다.[1] 시스템의 안정적인 작동을 위해 흰색 페인트, 금 및 크롬 도금, 그리고 역추진 로켓을 감싸는 은색 플라스틱 시트를 이용한 열 제어 방식이 적용되었다.[1]
2. 4. 탑재 장비
레인저 5호에는 달 탐사를 위한 여러 과학 장비들이 실려 있었다.[1] 주요 장비는 다음과 같다.- '''비디콘 텔레비전 카메라''': 달 표면 근접 사진 촬영 및 전송용.[1] (자세한 내용은 아래 문단 참조)
- '''감마선 분광계''': 1.8m 길이의 붐 끝에 달린 지름 300mm 크기의 공 안에 장착되었다. 달 표면의 감마선을 측정하여 구성 성분을 분석하는 데 사용될 예정이었다.[1]
- '''레이다 고도계''': 달 표면의 레이다 반사율을 연구하고, 탐사선 캡슐의 분리 시점과 역추진 로켓 점화 시점을 결정하는 데 사용되도록 설계되었다.[1]
- '''지진계''': 달 캡슐 안에 탑재되어 달 표면에 착륙한 후 달의 지진 활동을 감지하기 위한 장비였다.[1] (자세한 내용은 아래 문단 참조)
지진계가 포함된 캡슐은 시속 130 ~ 160 km/h의 속도로 달 표면에 충돌해도 견딜 수 있도록 설계되었다.[1]
2. 4. 1. 비디콘 텔레비전 카메라
레인저 5호에 탑재된 비디콘 텔레비전 카메라는 달 표면에 가까이 접근했을 때 사진을 찍어 전송하기 위한 장비였다. 이 카메라는 10초 만에 하나의 완전한 이미지 프레임을 만들어내는 스캔 방식을 사용했다.2. 4. 2. 지진계
지진계는 레인저 5호의 실험 장비 중 하나로, 달 표면에 거칠게 착륙하여 달의 지진 활동 유무를 조사하는 것이 목적이었다. 이 지진계는 달 캡슐 안에 탑재되었으며, 증폭기, 50mW 송신기, 전압 제어 장치, 턴스타일 안테나, 그리고 6개의 은-카드뮴 배터리로 구성되었다. 이 배터리는 달 캡슐 송신기를 약 30일간 작동시킬 수 있는 용량이었다. 지진계가 포함된 기기 패키지는 130km/h에서 160km/h 사이의 속도로 달 표면에 충돌하여 착륙하도록 설계되었다. 충격 완화를 위해 발사나무 구체 내부에 프레온 액체 위에 떠 있는 형태로 탑재되었다.3. 임무
레인저 5호는 레인저 계획의 일환으로, 달 표면에 지진계가 포함된 캡슐을 착륙시키고 충돌 전까지 달 표면 사진을 전송하는 것을 목표로 한 블록 II 설계의 탐사선이었다.[1] 임무 계획은 아틀라스/아제나 로켓으로 발사되어 달로 향하고, 중간 궤도 수정을 통해 달 표면에 충돌하며, 충돌 직전 캡슐을 분리하여 연착륙시키는 것이었다.[1]
1962년 10월 18일 발사 후 달 전이 궤도에 성공적으로 진입했으나, 약 15분 만에 원인 불명의 고장으로 태양 전지판의 전력 공급이 중단되었다.[1] 탐사선은 배터리 전력으로 전환되었지만 복구되지 못했고, 예정된 중간 궤도 수정도 실행할 수 없었다.[1]
결국 발사 8시간 44분 후 배터리가 소진되어 모든 시스템이 정지되었다.[1] 레인저 5호는 1962년 10월 21일, 달 표면에서 약 725km 떨어진 지점을 통과하여 충돌에 실패하고 태양 주회 궤도에 진입했다.[1]
시스템 정지 전까지 약 4시간 동안 감마선 데이터를 전송했으며,[1] 임무 관제소는 약 130만 km 거리까지 탐사선을 추적했다.[1] 이 임무 실패는 레인저 계획의 블록 II 탐사선의 연속적인 실패였으며, 이후 탐사선 전력 시스템의 전면적인 재설계로 이어졌다.[1]
3. 1. 발사 준비

레인저 5호는 본래 1962년 6월에 발사될 예정이었으나, NASA는 우주선 문제를 해결할 시간을 더 확보하기 위해 블록 I 레인저 설계를 기반으로 한 마리너 금성 탐사선을 먼저 발사하기로 결정했다. 그러나 마리너 1호가 발사 직후 실패하여 대서양에 추락하면서, NASA의 행성 탐사 계획은 미국 의회의 감시를 받게 되었다. 특히 공화당 소속 제임스 풀턴 하원의원은 NASA 프로그램 책임자 J.J. 와이어트에게 마리너 1호 실패로 미국 납세자들이 1400만달러의 손실을 입었다고 지적하며, 반복되는 발사 실패에 대한 변명의 여지가 없다고 비판했다. 1962년 7월 말까지 미국은 1958년부터 총 12번의 행성 탐사를 시도했지만, 모든 임무 목표를 달성한 것은 파이어니어 4호와 파이어니어 5호 단 두 번뿐이었다. 당시 경쟁 상대였던 소련 역시 행성 탐사 성공률이 높지 않았지만, 실패 사실을 철저히 비밀에 부쳤기 때문에 정부가 국민에게 책임을 질 필요가 없었다는 점은 미국에게 작은 위안거리였다.[1]


1962년 8월 27일 마리너 2호가 성공적으로 발사되면서 NASA와 JPL에 대한 비판은 잠시 수그러들었고, 이는 레인저 우주선의 기본 설계가 건전하다는 것을 입증하는 계기가 되었다. 한편, JPL 엔지니어들은 이전 임무였던 레인저 4호의 컴퓨터 고장 원인을 규명하기 위해 노력했다. 레인저 4호는 지상 테스트를 문제없이 통과했음에도 불구하고, 지상 추적 범위를 벗어난 상태에서 고장이 발생했다. 원격 측정 기록 분석 결과, 고장은 탐사선이 아게나 로켓 상단에서 분리될 때 발생한 것으로 추정되었다. 탐사선이 내부 전원으로 전환되는 과정에서 변압기나 인버터 오작동이 있었을 가능성이 제기되었으며, 이는 아게나와 탐사선을 연결하는 전원 커넥터 핀의 느슨한 금속 코팅이 접촉하여 단락을 일으켰기 때문일 수 있었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 레인저 5호에는 몇 가지 수정 사항이 적용되었다. 주 컴퓨터 고장 시에도 원격 측정 시스템이 계속 작동하도록 백업 타이머가 추가되었고, 자세 제어 시스템의 가스 압력을 줄이기 위해 질소 병이 추가되었으며, 중간 궤도 수정 엔진에는 추가적인 파이로 기술 점화기가 장착되었다. 가장 중요한 개선 사항은 또 다른 단락을 방지하기 위해 전기 회로에 추가적인 다이오드와 퓨즈를 설치한 것이었다.[1]
레인저 5호는 이전 레인저 3호, 4호와 마찬가지로 지구 미생물에 의한 달의 오염을 방지하기 위해 열 살균 처리를 거쳤다. 그러나 살균 프로그램을 담당했던 롤프 할스트럽은 이 과정이 민감한 전자 장비를 손상시킬 수 있다고 확신하며 공개적으로 반대 의사를 표명했다. 그는 패서디나에 있는 JPL 경영진에게 레인저 4호의 살균 처리가 주 컴퓨터 시퀀서와 타이머에 심각한 손상을 입혔을 가능성이 높으며, 우주선의 신뢰성을 확보하기 위해 살균 절차를 중단해야 한다고 주장했다. JPL 경영진은 레인저 6호와 레인저 7호가 이미 살균 처리되었기 때문에, 레인저 8호부터 살균을 중단하는 데 동의했다.[1]
레인저 5호는 1962년 8월 20일 캘리포니아를 출발하여 플로리다로 운송되었고, 마리너 2호가 발사된 당일 도착했다. 발사체인 아틀라스 215D와 아게나 6005도 그 주 후반에 도착하여 발사 전 점검이 시작되었다. 초기 준비 과정은 레인저 탐사선 자체만큼이나 많은 문제를 일으켰던 발사체에 집중되었다. 아틀라스-아게나 로켓 조합은 NASA가 사용한 6번의 발사 중 4번이나 오작동했으며, 케이프커내버럴에 인도된 모든 부스터는 발사 전에 수정 또는 수리가 필요했다. 레인저 1호와 마리너 2호 발사 사이의 1년 동안 아틀라스-아게나 로켓의 품질 관리는 전혀 개선되지 않았다. 이전 레인저 발사가 발사체 문제로 지연된 경험이 있었기 때문에, 기술자들은 레인저 5호 임무가 지연되지 않도록 발사체 준비에 만전을 기했다.[1]
이 기간 동안 마리너 2호 추적이 계속 진행 중이었는데, NASA의 심우주 네트워크가 두 탐사선을 동시에 처리할 능력이 부족했기 때문에 상대적으로 임무 기간이 짧은 레인저 5호에 우선적으로 자원을 집중하기로 결정했다.[1]
두 차례의 발사 시도가 각각 탐사선의 전기적 단락 문제와 악천후로 인해 중단된 후, 마침내 1962년 10월 18일에 발사 허가가 내려졌다. 동부 표준시 기준 오후 12시 59분에 발사가 이루어졌고, 아틀라스 로켓은 레인저 5호를 싣고 흐린 하늘 속으로 성공적으로 발사되었다.[1]
3. 2. 설계 변경 및 보완
이전 임무였던 레인저 4호의 실패 원인을 분석하는 과정에서, 탐사선이 아제나 로켓에서 분리될 때 단락이 발생했을 가능성이 제기되었다. 이는 전원 연결부의 핀에 느슨한 금속 코팅이 접촉하면서 변압기나 인버터에 오작동을 일으켰을 것으로 추정되었다.[1] JPL 엔지니어들은 이러한 분석 결과를 바탕으로 레인저 5호의 설계를 보완했다.
레인저 4호의 실패 원인 분석을 바탕으로 레인저 5호에는 다음과 같은 설계 변경 및 보완이 이루어졌다.[1]
- 주 컴퓨터가 고장 나더라도 원격 측정 시스템이 계속 작동할 수 있도록 백업 타이머를 추가했다.
- 자세 제어 시스템의 가스 압력을 줄이기 위해 질소 병을 추가했다.
- 중간 궤도 수정 엔진의 점화 신뢰성을 높이기 위해 파이로 기술 점화기를 추가했다.
- 가장 중요한 변경 사항으로, 레인저 4호에서 발생했을 것으로 추정되는 단락 문제를 방지하기 위해 전기 회로에 다이오드와 퓨즈를 추가했다.
한편, 레인저 5호는 이전 탐사선들과 마찬가지로 지구 미생물에 의한 달 오염을 방지하기 위해 발사 전 열 살균 처리를 거쳤다. 그러나 살균 프로그램을 담당했던 기술자는 이 과정이 탐사선의 민감한 전자 장비를 손상시킬 수 있다고 공개적으로 문제를 제기했다. 그는 레인저 4호의 컴퓨터 고장 역시 살균 과정 때문일 수 있다고 주장하며 절차 중단을 요구했다. 패서디나의 JPL 경영진은 이 주장을 일부 받아들여, 이미 살균 처리가 완료된 레인저 6호와 레인저 7호 이후의 탐사선인 레인저 8호부터는 살균 절차를 중단하기로 결정했다.[1]
3. 3. 발사 및 궤도 진입
레인저 5호는 본래 1962년 6월 발사 예정이었으나, NASA는 레인저 블록 I 설계를 기반으로 한 마리너 금성 탐사선을 먼저 발사하기로 결정하면서 발사가 연기되었다. 이는 레인저 우주선의 기술적 문제를 해결할 시간을 벌기 위함이었다. 그러나 마리너 1호가 발사 실패로 대서양에 추락하자, NASA는 행성 탐사 프로그램의 연이은 실패로 의회의 감시를 받게 되었다. 특히 공화당 소속 제임스 풀턴 하원의원은 NASA 프로그램 책임자에게 마리너 1호 실패로 1400만달러의 비용이 소요되었음을 지적하며 반복되는 실패를 질타했다. 1958년부터 1962년 7월까지 12번의 행성 탐사 시도 중 단 두 번(파이어니어 4호, 파이어니어 5호)만이 모든 목표를 달성한 상황이었다. 당시 소련 역시 행성 탐사 성공률이 높지 않았지만, 실패 사실을 비밀에 부쳤기 때문에 NASA와 달리 실패에 대한 책임을 추궁받지 않았다.[1]
1962년 8월 27일 마리너 2호가 성공적으로 발사되면서 NASA와 JPL에 대한 비판은 잠시 수그러들었고, 레인저 설계의 기본적인 건전성이 입증되는 듯했다. 한편 JPL 엔지니어들은 레인저 4호의 컴퓨터 고장 원인을 규명하려 노력했다. 레인저 4호는 지상 테스트를 문제없이 통과했으나, 지상 추적 범위를 벗어난 시점에 고장이 발생했다. 원격 측정 기록 분석 결과, 고장은 탐사선이 아제나 로켓에서 분리될 때 발생한 것으로 추정되었다. 특히 탐사선이 내부 전원으로 전환되는 과정에서 변압기나 인버터 오작동이 있었을 가능성이 제기되었는데, 이는 아제나와 탐사선을 연결하는 전원 커넥터 핀의 느슨한 금속 코팅이 접촉하여 단락을 일으켰을 수 있다. 이러한 분석을 바탕으로 레인저 5호에는 몇 가지 수정 사항이 적용되었다. 주 컴퓨터 고장 시에도 원격 측정 시스템이 계속 작동하도록 백업 타이머가 추가되었고, 자세 제어 시스템의 가스 압력을 줄이기 위해 질소 병이 추가되었으며, 중간 궤도 수정 엔진용 파이로 점화 장치도 보강되었다. 가장 중요한 개선은 전기 라인에 추가 다이오드와 퓨즈를 설치하여 단락 가능성을 줄인 것이었다.[1]
레인저 5호는 이전 탐사선들과 마찬가지로 지구 미생물에 의한 달 오염을 막기 위해 열 살균 처리를 거쳤다. 그러나 살균 프로그램을 담당했던 롤프 할스트럽은 이 과정이 민감한 전자 장비를 손상시킬 수 있다고 공개적으로 반대하며, 레인저 4호의 컴퓨터 고장 역시 살균 과정 때문일 가능성이 높다고 주장했다. JPL 경영진은 그의 주장을 받아들여, 이미 살균 처리가 완료된 레인저 6호와 레인저 7호 이후의 탐사선부터는 살균 절차를 중단하기로 결정했다.[1]
1962년 8월 20일, 레인저 5호는 캘리포니아를 출발하여 마리너 2호 발사 당일 플로리다에 도착했다. 발사체인 아틀라스 215D와 아제나 6005 로켓도 곧 도착하여 발사 전 점검에 들어갔다. 당시 아틀라스-아제나 로켓 조합은 신뢰성 문제가 심각하여, NASA가 발사한 6번 중 4번이나 오작동했으며 케이프커내버럴에 인도된 모든 로켓이 비행 전 수정 및 수리를 필요로 했다. 레인저 1호와 마리너 2호 발사 사이 1년 동안 품질 관리 개선도 거의 이루어지지 않았다. 기술자들은 이전 레인저 임무들이 로켓 문제로 지연되었던 점을 고려하여 레인저 5호 발사에 차질이 없도록 서둘러 준비했다.[1] 당시 마리너 2호 추적이 진행 중이었으나, NASA의 DSN이 두 탐사선을 동시에 처리할 수 없어 상대적으로 임무 기간이 짧은 레인저 5호에 우선순위를 두기로 결정했다.[1]
두 차례의 발사 시도가 탐사선 전기 단락 문제와 악천후로 중단된 후, 1962년 10월 18일 동부 표준시 오후 12시 59분에 마침내 발사가 이루어졌다. 아틀라스 로켓은 성공적으로 이륙하여 흐린 하늘 속으로 사라졌다. 발사 후 93초(T+93초) 시점에 유도 시스템의 속도 측정 비콘 오작동으로 추적 데이터에 노이즈가 발생했지만, 레인저 3호 때와 달리 유도 시스템은 명령을 제대로 수신하고 실행했다. 아제나 상단 로켓은 성공적으로 지구 주차 궤도에 진입했고, 레인저 5호를 달 전이 궤도로 보내기 위한 연소를 시작했다.[1]
그러나 아제나 연소 직후 탐사선의 컴퓨터 시스템에서 고온이 감지되었고, 정상 작동 15분 만에 알 수 없는 고장으로 태양 전지판에서의 전력 생산이 중단되었다. 탐사선은 배터리 전력으로 전환되었으나 정상 상태로 복구되지 못했다. 감마선 검출기는 정상 작동했지만, 컴퓨터는 탐사선의 자세를 지구 방향으로 정렬하라는 명령을 수행하지 못했다. 또한 호주와 남아프리카의 추적 기지에서 수신된 원격 측정 데이터가 불안정했다. 분석 결과, 전기적 단락으로 인해 태양 전지판이 비활성화되었음이 명확해졌고, 이는 레인저 5호가 배터리 전력만으로 작동하며 몇 시간 내에 작동을 멈출 것임을 의미했다.[1]
JPL 기술자들은 중간 궤도 수정 엔진을 점화하여 탐사선을 달에 충돌시키는 부분적인 임무 성공이라도 거두려 했으나, 시간이 촉박했다. 지상 관제소는 고이득 안테나를 펼치고 중간 궤도 수정을 위해 탐사선 자세를 정렬하라는 명령을 보냈다. 하지만 이 과정에서 추가적인 전기 단락이 발생한 것으로 추정되며 원격 측정 신호가 잠시 중단되기도 했다. 중간 궤도 수정 엔진은 점화되었으나, 연소 도중 약 8시간 44분 만에 배터리 전력이 완전히 소진되었다. 무선 송수신기와 원격 측정 신호가 끊기면서 탐사선은 통제 불능 상태에 빠졌다.[1]
결국 첫 번째 중간 궤도 수정은 이루어지지 못했고, 레인저 5호는 1962년 10월 21일, 달 표면에서 약 724km (450마일) 떨어진 지점을 통과하여 태양 주회 궤도로 진입했다.[1] 임무 관제소는 탐사선을 약 1,271,381km 거리까지 추적했으며, 신호가 완전히 끊기기 전까지 약 4시간 분량의 감마선 데이터를 수신했다.[1] 작은 지진계 캡슐에서는 탐사선이 지구에서 너무 멀어져 신호가 사라질 때까지 계속 신호가 수신되었다.[1]
레인저 5호의 실패 이후, 탐사선의 전력 공급 장치는 뉴저지 주 East Windsor Township, New Jersey|이스트윈저 타운십eng에 위치한 RCA의 우주 전자 부문에서 전면 재설계되었다. 이 재설계는 성공적이어서 이후 레인저 탐사선들은 달 표면 사진을 성공적으로 전송했고, 이는 NASA가 유인 달 착륙 지점을 선정하는 데 중요한 정보를 제공했다.[1]
3. 4. 임무 실패 및 결과
레인저 5호는 블록 II 설계의 탐사선으로 달 표면 충돌을 목표로 한 세 번째 시도였다.[1] 임무 계획은 아틀라스/아제나 로켓으로 발사된 후, 중간 궤도 수정을 거쳐 달에 충돌하고, 충돌 직전 작은 계측기 캡슐을 분리하는 것이었다.
그러나 지구 주차 궤도에서 달 전이 궤도로 진입한 지 약 15분 후, 원인 불명의 고장이 발생하여 태양 전지판을 통한 전력 공급이 중단되었다.[1] 탐사선은 즉시 배터리 전력으로 전환되었으나, 고장은 복구되지 않았다. 실패의 정확한 원인은 밝혀지지 않았지만, 이전 레인저 4호의 사례처럼 아제나 로켓과의 분리 과정에서 발생한 단락 등 전기 시스템 문제가 유력하게 거론되었다. 또한 발사 전 탐사선에 실시된 열 살균 절차가 민감한 전자 부품에 손상을 주었을 가능성도 제기되었으나, NASA는 레인저 8호 이전까지 이 절차를 계속 진행했다.
지상 관제소는 중간 궤도 수정 엔진을 점화하여 임무를 일부라도 구제하려 했으나, 엔진이 작동하는 도중 배터리가 완전히 소진되어 수정은 실패로 끝났다. 결국 발사 8시간 44분 후, 배터리 전력이 모두 소진되어 탐사선의 모든 시스템이 작동을 멈췄다.[1]
이로 인해 레인저 5호는 1962년 10월 21일, 달 표면에서 약 725km 떨어진 지점을 통과하며 충돌에 실패했고, 이후 태양 주회 궤도에 진입하여 태양 주위를 도는 인공 행성이 되었다.[1] 시스템 정지 전 마지막 4시간 동안 감마선 관측 데이터를 지구로 전송하는 데는 성공했으며,[1] 임무 관제소는 약 130만 km (정확히 1,271,381 km) 거리까지 탐사선을 추적했다.[1]
레인저 5호의 실패는 마리너 2호의 성공으로 잠시 수그러들었던 NASA와 JPL에 대한 비판 여론을 다시 불러일으켰다. 특히 미국 의회 내 일부 공화당 의원들은 반복되는 실패와 예산 낭비를 강하게 지적하며 NASA를 압박했다. 레인저 계획의 연이은 실패 이후, NASA는 뉴저지주 East Windsor Township|이스트윈저 타운십eng에 위치한 RCA사에 후속 탐사선의 전력 시스템 재설계를 의뢰했다.[1] RCA가 재설계한 전력 시스템은 이후 레인저 6호부터 탑재되어 성공적으로 작동했으며, 이를 통해 전송된 달 표면 사진들은 아폴로 계획의 유인 달 착륙 지점 선정에 중요한 자료가 되었다.[1]
3. 5. RCA의 재설계
레인저 5호는 발사 후 15분 만에 태양 전지에서 전기가 공급되지 않는 고장이 발생했다.[1] 이로 인해 배터리가 8시간 만에 방전되어 모든 장치가 멈추었고, 탐사선은 달을 724km 떨어진 곳에서 지나쳐 태양 주회 궤도로 들어갔다.[1]이러한 발사 실패가 반복되자, 다음 레인저 탐사선의 전력 공급 장치는 뉴저지주 윈저 동쪽에 위치한 'RCA의 천체 전자기 사업부'에서 새로 설계하게 되었다.[1] RCA의 재설계는 성공적이어서, 이후 발사된 탐사선들은 기대대로 작동했다. 이 탐사선들은 달 표면 사진을 성공적으로 지구로 전송했으며, 이는 NASA가 달 착륙선을 보낼 적절한 장소를 결정하는 데 중요한 정보를 제공했다.[1]
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