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Die Surveyor Raumsonden

Einleitung

Das amerikanische Apollo Programm machten erst drei Programme mit Sonden möglich: Ranger übermittelte zahlreiche Aufnahmen der Oberfläche bis die Sonden auf der Oberfläche zerschellten. Lunar Orbiter sollte die geplanten Landeplätze für Apollo in hoher Auflösung kartieren und Surveyor sollte weich auf der Oberfläche landen und diese untersuchen.

Die Ursprünge des Surveyor Programms

Schon im Jahre 1959 wurde das Surveyor Programm propagiert, obgleich zu diesem Zeitpunkt noch nicht an eine Mondlandung zu denken war. Die USA hatten einfach dafür keine Trägerrakete zur Verfügung. Man dachte damals an ein sehr lang angelegtes Projekt der Mondforschung. Das aus einem Surveyor Lander und einem Orbiter bestand. Trägerrakete wäre eine Saturn 1 gewesen. Einem Block I Lander wäre ein Block II Typ mit einem Rover gefolgt. Orbiter und die beiden Lander hätten zwei Dutzend verschiedene Experimente mitgeführt. Ein offizielles Programm wurde es Nach einer Vorstudie die im Mai 1960 begann erst 1961.

In dieser frühen Phase war auch geplant eine Variation zu bauen die nicht landet, sondern in einen 100 km hohen kreisförmigen Mondorbit einschwenkt um von dort aus mit den Kameras die Oberfläche zu erfassen. Diese Surveyor B kam jedoch nicht über das Konzeptstadium heraus. Russland setzte diesen Ansatz dagegen mit den Mondorbitern Luna 10 bis 12 und 14 um bei denen man den Lander durch einen Instrumenteneinheit ersetzte. Diese Surveyor B wurde nie gebaut. Nach den Planungen bei Projektbeginn im Mai 1960 hätte die erste Surveyor schon 1963 starten sollen.

Im Jahre 1962/63 wandelte sich das Programm von einem ehrgeizigen Mondforschungsprogramm zu einem Apollo Unterstützungsprogramm. Aus den Surveyor Orbitern wurde nun Lunar Orbiter. Dieser war deutlich kleiner als der Surveyor Orbiter und kam so mit einer Atlas-Agena anstatt einer Atlas Centaur Rakete aus. Auch Surveyor war als Landemission deutlich einfacher ausgelegt als das ursprüngliche Programm. Trotzdem war Surveyor von den drei Apollo-Vorbereitungsprogrammen (Ranger, Lunar Orbiter und Surveyor) das kostspieligste. Mit Gesamtkosten von 469 Millionen US-Dollar kostete es mehr als Ranger (260 Millionen US-Dollar) und Lunar Orbiter (200 Millionen US-Dollar) zusammen.

Gebaut wurden die sieben Surveyor Sonden von der Hughes Aircraft Corporation zwischen 1961 und 1965. Hughes bekam den Auftrag am 19.1.1961.

Die Mission

Die Surveyor Mondsonden wurden von der Erde direkt zum Mond geschickt. Anders als Apollo traten Sie nicht zuerst in eine Umlaufbahn ein. Das kritische an der Mission war es die Geschwindigkeit auf den Punkt genau auf Null zu reduzieren. Die Sonden mussten eine Geschwindigkeit von 2.6-2.7 km/s abbauen und zwar so, dass sie mit geringer Geschwindigkeit landeten. Schafften sie dies nicht, so zerschellten Sie auf der Oberfläche wegen zu hoher Geschwindigkeit oder ihnen ging in einer großen Höhe der Treibstoff aus. Dies machte einige neue Technologien notwendig, wie Radar Abstandsmessung mit Rückkopplung auf die Steuerung des Antriebs. Es war ein sehr leistungsfähiges Triebwerk nötig, denn dieses würde den größten Teil der Masse des Raumschiffs ausmachen. Jedes Kilo zählte. Zudem brauchte man eine sehr starke Trägerrakete. Surveyor war die erste Mondsonde, die mit der Centaur Oberstufe gestartet werden würde, die man seit 1959 entwickelte.

Nachdem das Apollo Unternehmen beschlossen war, bekam Surveyor eine neue Aufgabe. Es ging nun nicht mehr um die langfristige Erforschung des Mondes, sondern um eine Apollo Unterstützungsmission. Für Apollo war es wichtig potentielle Landeplätze zu erkunden. Surveyor sollte bei möglichen Landeplätzen niedergehen und diese fotografieren. So würde man wissen ob dort die Umgebung sehr zerkratert oder mit Felsen überdeckt ist. Weiterhin gab es damals eine Unsicherheit über die Mondoberfläche. Da der Mond über keine Atmosphäre verfügt, verglühen kleine Meteorite nicht sondern fallen auf die Oberfläche. Auf der Erde haben normalerweise nur Felsbrocken von mehren Metern Größe eine Chance die Atmosphäre zu passieren. Bei den seltenen Eisenmeteoriten reicht auch ein Meteorit von Baseballgröße. Der Mond hingegen sammelt alle kleineren Meteorite bis hin zum Staub. Die Meteorite zerkleinern durch ihren Aufschlag aber auch jedes größere Felsengestein. Summiert man diese Effekte über Jahrmilliarden so müsste die Oberfläche mit einer Staubschicht, dem Regolith bedeckt sein. Doch wie dick ist diese? Man hatte damals noch keine Möglichkeit dies zu sagen. Die Meinungen gingen von einigen Zentimetern bis zu 10 m. Die Propagandisten der hohen Werte befürchteten sogar, eine Landefähre könnte im Regolith versinken. Surveyor sollte also auch die Beschaffenheit der Mondoberfläche feststellen und klären ob diese tragfähig für den Apollo Lander ist.

Die Atlas Centaur Trägerrakete

Die Surveyor Mondsonden erforderten eine neue Oberstufe, da sie 1000-1100 kg wogen. Dies lag weit jenseits der Kapazität der Atlas Agena, die etwa 400 kg zum Mond befördern sollte, Dazu wurde die Centaur Oberstufe geschaffen. Sie war mehr als doppelt so schwer wie die Agena Oberstufe. Vor allem aber verwandte sie eine energiereichere Treibstoffkombination; Erstmals wurde Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff verbrannt. Die Tatsache, das Wasserstoff nur bei -253 Grad C flüssig bleibt und er auch als Kühlmittel für die Brennkammer dienen sollte machte den Bau schwierig und teuer: Über 450 Millionen US-Dollar gab man für die Entwicklung der Stufe aus. Zum Vergleich: Eine Atlas Trägerrakete kostete damals nur 10 Millionen US-Dollar. Seit dem 1.1.1958 arbeitete Pratt & Whitney an dem Triebwerk RL-10. Zwei dieser Triebwerke trieben die Stufe an.

• Am 8.Mai 1962 fand der erste Testflug einer Atlas-Centaur statt. Er scheiterte durch Isolationsprobleme der Atlas. Die Rakete verlor Treibstoff und wurde in einer Höhe von 6 km gesprengt.
• Der zweite Testflug fand erst ein Jahr später am 27.11.1963 statt. Er beförderte eine Dummy Nutzlast in einen geostationären Transfer Orbit.
• Auch beim dritten Testflug am 30.6.1964 bei dem ein "Massen-Modell" der Surveyor Mondsonde an Bord war, scheiterte der Flug. Diesmal versagte die Hydraulik der Centaur Die Rakete erreichte nur eine Scheitelhöhe von 500 km und verglühte wieder.
• Der vierte Testflug am 11.12.1964 gelangte dagegen ein zweites Massemodell in ein elliptische Umlaufbahn.
• Dies galt auch für die beiden folgenden Tests mit Dummy Surveyor Sonden am 2.3.1965 und 11.8.1965.
• Der letzte Test am 8.4.1966 brachte zwar die Nutzlast in eine Umlaufbahn, jedoch durch ein Treibstoffleck in eine falsche. Die zweite Zündung der Centaur im Orbit scheiterte.

Nach diesen sieben Testflügen, von denen viererfolgreich gelaufen waren, galt die Rakete als flugqualifiziert. Ihre Entwicklung hatte sich aber stark verzögert. Bemerkenswert für die damalige Zeit sind die großen Abstände zwischen den Starts. Anstatt nach einem Fehlschlag (wie bei anderen Programmen) die nächste Rakete zu starten wurde der Fehler gesucht und eliminiert. Bei anderen Programmen ging man erheblich hektischer vor so z.B. bei den ersten Aufklärungssatelliten. Dadurch hielt die lange Erprobung der Centaur aber das Surveyor Programm auf.

Sehr früh in der Entwicklung musste die Performance der Centaur reduziert werden. Ursprünglich sollte die Centaur 2700-2800 Pfund zum Mond befördern (1224-1270 kg). Doch schon vor dem ersten Start musste man die Performance auf 2500 Pfund senken. (1133 kg). Soviel sollten auch die Surveyor wiegen. Als am 8.5.1962 der erste Flug der Centaur scheiterte musste man die Centaur verbessern und sie wurde schwerer. Nun lag die maximale Nutzlast bei 2100 Pfund (952 kg) und die Surveyor Sonden mussten mit einem Kostenaufwand von 20 Millionen US-Dollar umkonstruiert werden. Später gelang es wieder die Sollnutzlast zu erreichen.

1962 reduzierte man die wissenschaftliche Nutzlast auf 52 kg. Dafür sollte ein SNAP-11 Radioisotopen-Thermogenerator (RTG) 18,6 W Dauerhafte Leistung für einen Betrieb über 90 Tage liefern. Durch die Verzögerungen sollten die sieben Surveyor A ab Ende 1964 starten, gefolgt von fünf Surveyor B (in einen Mondorbit) ab 1965.

1962 war auch das Jahr in dem alle drei Ranger Block II Sonden scheiterten. Im gleichen Jahr zeigte auch die Mariner 2 Sonde die auf den Rangern basierte zahlreiche Probleme bei ihrem Flug zur Venus. Man schrieb dieses Versagen dem JPL zu und so erarbeitete das Langley Forschungszentrum der NASA auf Anweisung der NASA-Zentrale einen Alternativplan zu Surveyor B. Eine neue Version der Atlas Agena D konnte eine höhere Nutzlast zum Mond befördern und unter Verwendung des schon in den Corona Spionagesatelliten erprobten Systems der Belichtung von Film entstand das Konzept von Lunar Orbiter als einfachere Alternative zu Surveyor B. Das Konzept wurde im März 1963 genehmigt und die Surveyor B wurden gestrichen.

Es gab auch Pläne für eine Ranger Block V Version die einen kleinen Lander - gebaut von Northrop - auf der Mondoberfläche absetzen sollte. Damit wäre auch Surveyor A gestorben. Doch dazu kam es nie. Dafür wurde nun Surveyor zu einem reinen Apollo-Vorbereitungsprogramm. Weitere wissenschaftliche Untersuchungen wurden gestrichen. Die ersten vier Surveys waren als Testflüge gedacht, gefolgt von drei operationellen Geräten. Ende 1963 fixierte man die Startmasse auf 975 kg bei nur 30 kg wissenschaftlicher Nutzlast. Parallel wurde an dem Konzept von drei Surveyor Block II gearbeitet mit 1.200 kg Startmasse und einem kleinen 70 kg schweren Rover. Diese hohe Nutzlast wäre mit einer Version der Centaur möglich gewesen sie eine Mischung von Fluor und Sauerstoff (FLOX) als Oxydator einsetzte.

Im Jahre 1965 verliefen Tests der Atlas Centaur mit zwei Surveyor-Massmodellen erfolgreich, damit war die Atlas Centaur bereit um in den Dienst zu gehen. Da die Probleme in der Flugerprobung aber auf den Reststarts der Centaur in der Parkbahn kreisten würde Restartfähigkeit weiter untersucht werden und später sollten probeweise eingebaute Systeme wieder entfernt bzw. auf ihre nötige Kapazität reduziert werden um die Nutzlast zu erhöhen. Bis dahin sollten Raumsonden auf direkten Bahnen ohne Parkbahn gestartet werden. Davon unabhängig beschloss man 1965 die sieben Surveyor A identisch zu bauen, ohne eine weitere Ausrüstung für die letzten drei Flüge, dafür wären alle operationelle Exemplare. Block II wurde auf unbestimmte Zeit verschoben.

Die Surveyor Sonde

Die Surveyor Sonde sah mehr wie ein Insekt als wie eine Raumsonde aus. Zentraler Teil war das Abbremstriebwerk. Es sollte den Großteil der Geschwindigkeit aufbringen und bestand aus einem Feststofftriebwerk. Dieses verfügte mit einem spezifischen Impuls von 2746 m/s über die damals beste Leistung eines Feststofftriebwerks. Es machte auch den Großteil der Masse aus. Später ging aus diesem Antrieb der Feststoffmotor TE-364 hervor. Dieser Antrieb kam in der letzten Delta Stufe zum Einsatz und verlieh auch Helios, Pioneer 10+11 und Voyager Sonden die nötige Geschwindigkeit zu ihren fernen Zielen.

Die Surveyor Raumsonde wog beim Start 995-1038 kg und war auf dem Mond noch etwa 280-290 kg schwer. Voll entfaltet hatte sie eine Spannweite von 4.3 m und eine Höhe von 3.2 m nach der Landung und 3.7 m mit Bremstriebwerk.

Rund um das Feststofftriebwerk wurde ein aus Streben konstruierter Rahmen in Form eines abgeschnittenen Tetraeders konstruiert. An ihm waren alle anderen Teile angebracht. Er wog nur 27 kg.

Von den 995 kg Startmasse, die Surveyor 1 beim Start wog, entfiel der größte Teil auf diesen Feststoffantrieb. Er wog bei dieser Sonde 625 kg, davon waren 564.1 kg Treibstoff. Der mittlere Schub betrug 40 kN und die Brenndauer 38.5 Sekunden. Er zündete gesteuert von einem Radar Höhenmesser in 70-84 km Höhe über der Mondoberfläche und reduzierte die Landegeschwindigkeit von 2590 bis 2640 m/s auf 110 bis 159 m/s, die in <40 km Höhe erreicht war.  Das Triebwerk hatte einen Durchmesser von 0.93 m, eine Länge von 1.33 m, worauf alleine 0.74 m auf die Düse entfielen. Die Düse des Antriebs hatte ein Entspannungsverhältnis von 50:1. Der Schub schwankte zwischen 36.3 und 45.4 kN. Der Treibstoff bestand aus einer Mischung von Pulybutadien-Acrylnitrid (PBAN) mit Aluminium als Brennstoff und Ammoniumperchlorat als Oxydator. Das Gehäuse bestand aus der Aluminiumlegierung 7075-T6. Das Raketentriebwerk  war aus dem Gemini Programm übernommen und weiterentwickelt worden.

Der Star TE-364 Antrieb wurde nachdem er für Surveyor entwickelt wurde in der Delta-Trägerrakete als "Burner 2" Oberstufe eingesetzt. Eine weiterentwickelte Form, der Star 37 FM wird bis heute eingesetzt z.B. in der Minotaur 5.

Nach dem Ausbrennen des Feststofftriebwerks folgte eine frei Fallphase. Am Ende dieser wurde das Triebwerk abgeworfen. mit dem Radarhöhenmesser und Geschwindigkeitsmesser abgeworfen. Diese Zeit diente wahrscheinlich dadurch noch Gase von Treibstoffresten entweichen zu lassen und so eine Beschädigung oder Verschmutzung der Sonde zu vermeiden. Das Abtrennen folgte dann in ungefähr 7 km Höhe.

Danach übernahmen drei Verniertriebwerke mit einem Regelungsbereich von je 140-470 Newton Schub das weitere Abbremsen. Hier wurde der Schub durch den 0.7 kg schweren Radar Höhenmesser geregelt. Die Regelung war so ausgelegt, dass Surveyor in etwa 4 m Höhe die Triebwerke abschaltete. Den Rest der Strecke legte sie im freien Fall zurück. Durch die geringe Mondanziehungskraft entsprach dies aber nur einer Aufsetzgeschwindigkeit von 13 km/h. Dies entspricht dem Fall aus 70 cm Höhe auf der Erde. Die maximale Brennzeit der Landetriebwerke betrug 100 sec. Sie wurden mit den Treibstoff Monomethylhydrazin / Stickstofftetroxid (90 % N2O4, 10 % Stickoxid) angetrieben. Das Feinkorrektursystem wog 85 kg, wobei etwa 70 kg auf den Treibstoff entfielen der in sechs Behältern untergebracht war. Die nominelle Betriebsdauer betrug 100 Sekunden. Der Treibstoff wurde durch Helium Druckgas gefördert. Leer wogen die Sonden Surveyor je nach Instrumentenzuladung zwischen 287 und 306 kg.

Während der Flugphase bis kurz vor der Landung wurde ein zweites System zur Lagekontrolle eingesetzt. Es setzte Stickstoff-Druckgas ein. Die sechs Düsen hatten einen nominellen Schub von 280 N. 5,05 kg Stickstoff waren zur Lageregelung verfügbar. Die Lageregelung auf dem Flug zum Mond erfolgte durch zwei Sonnen- und je einen Erd- und Kanopussensor. Diese wogen 2.2 kg. Die Genauigkeit der Ausrichtung betrug 0.1 Grad. Dazu kamen Gyroskope als Inertialsysteme.

Das Ausschalten in 4 m Höhe sollte verhindern, dass der Landeplatz durch die Triebwerksgase verändert wurde. Zugleich sollte dies verhindern, dass Surveyor nach dem Landen nochmals abhebt oder umkippt. Trotzdem kam dies bei Surveyor 3 vor. Die Restgeschwindigkeit von 11-13 km/h wurde von Aluminium Waben in den drei Landebeinen aufgefangen. Diese konnten maximal eine Masse von 800 kg abfedern. Mess-Sensoren an den Beinen erlaubten Rückschlüsse über die Härte und Tragfähigkeit der Bodens durch Veränderung der Waben bei der Landung. Die Kraftübertragung von dem Motor und den Landebeinen geschah über einen Rahmen aus Aluminium in Tetraederform.

An einem zentralen Mast befand sich ein Solarpanel mit 0.855 m² Fläche belegt mit 3960 Solarzellen in 792 Modulen mit einer Gesamtfläche von 0.75 m² bei einer Solarzellenfläche (mit Leitung von 0.84 m²). Diese lieferten maximal 89 Watt Strom. (Der Strom nahm bei zunehmenden Mondtag durch die Erhitzung ab auf 77 Watt bei 60°C und 57 W bei 115 ° C). An diesem Mast war auch die Antenne angebracht, die zur Erde zeigte. Die Planarantenne hatte bei einer Sendeleistung von 0.1 bis 10 Watt eine Datenrate von 4400 Baud, eine zweite ungerichtete Antenne eine von 1100 Baud.  Neben den Fernsehbildern wurden 200 technische Werte vorwiegend digital übermittelt. Die Datenrate bei Telemetrie zur Erde lag je nach Modus und Sendeleistung bei 17.1875, 137.5, 550, 1100 und 4400 Bit/sec. Gesendet wurde im PCM Verfahren. Die Bandbreite der Richtantenne lag bei 220 kHz, die der Rundstrahlantenne ein 1.2 kHz. Telemetrie und Daten wurden bei 2295 MHZ im S-Band übertragen und die maximal 25 Kommandos bei 2113 MHz empfangen. Die Datenrate war in mehreren Stufen von 17,5 bis 4400 Bit/s wählbar. Je nach Datenrate wurde ein Sender mit 0,1 oder 10 Watt Sendeleistung eingesetzt

Eine aus 14 Zellen bestehende Silber-Zink Primärbatterie war aufladbar, eine zweite Reservebatterie ebenfalls aus Silber-Zink war dies nicht. Die Leistung der Primärbatterie lag bei 3800 Wh, die der Reservebatterie bei 800-1000 Wh.

Die Wärmeregulation wurde erreicht indem die Sonde weiß angestrichen wurden und Metallteile aus Aluminium blank poliert wurden. Damit strahlte die Sonde die meiste Energie die sie von der Sonne und der Mondoberfläche aufnahm wieder ab. Die beiden Boxen die die Elektronik aufnahmen wurden beheizt. Zwei Heizelemente gab es. Das eine hielt einen Temperaturbereich von 0 bis 50 Grad Celsius ein und befand sich bei der Stromversorgungs- und der Kommunikationselektronik. Sie enthielt die Sender mit 10 Watt Sendeleistung, den Empfänger und die Batterie sowieso die Stromveteilungselektronik.Das zweite Element hielt eine Temperatur von -20 bis +50 Grad Celsius ein und befand sich bei der zweiten Box mit dem Kommandoempfänger und der Signalverarbeitungselektronik. Die Sonden waren nicht ausgelegt die kalte Mondnacht zu überleben.

Die Surveyors waren nicht ausgelegt mehr als einen Mondtag lang zu arbeiten. Ihre Energieversorgung bestand nur aus Solarzellen. Es gab keinerlei Möglichkeit Elektronik, Experimente oder andere Systeme durch das Auskühlen während der Mondnacht zu schützen. Der Mond hat eine Tag/Nachtzyklus von 29,5 Tagen. Es ist also maximal 14,75 Erdtage lang "Tag" mit Sonnenlicht. Während der genauso langen Nacht sinkt bedingt durch die fehlende Atmosphäre die Temperatur stark ab und kann -130 bis -160°C erreichen. Trotzdem konnten einige Sonden nach einer Mondnacht reaktiviert werden, sie lieferten dann aber deutlich weniger Bilder und andere Daten als in der ersten Nacht, was schon auf Schäden hindeutet.

Experimente

Eines, was der Umkonstruktion um Gewicht zu sparen, zum Opfer fiel, waren die Experimente. Ursprünglich sollte eine Sonde 340 Pfund (154 kg) an Experimenten mitführen. Nach der Gewichtsreduktion war diese Menge nicht mehr möglich. Man entschloss sich daher recht früh zuerst eine Serie von vier einfach instrumentieren Surveyors zu bauen und dann eine zweite Serie von drei Sonden (Block II), die schwerer waren und mehr Instrumente mitführte.

Ursprünglich war eine Startmasse von 1.130 kg mit 154 kg Nutzlast geplant, darunter vier Kameras, ein Bohrer, der bis in 1,5 m Tiefe bohren konnte, ein Seismometer, Magnetometer und Sensoren für die Oberflächengravitation, Atmosphäre und zur Bestimmung von Oberflächeneigenschaften. Allerdings hatten auch die Sonden selbst Übergewicht, weshalb die Instrumentierung zusammengestrichen wurde.

Es gab schließlich nur eine Instrumentierung von 30 kg Gewicht. Das meiste entfiel auf verschiedene Messsensoren die (da man die Raumsonden ja auf die "Testversion" reduziert hatte) 200 Parameter an verschiedenen Teilen der Sonde wie Temperatur, Beschleunigung, Neigung, Druck maßen. Obwohl nicht dafür gedacht konnte man aus den Werten auch nach der Landung einige Daten über die Mondoberfläche und die dort herrschenden Bedingungen ableiten.

TV-System

Alle Surveyor Sonden hatten zwei Experimente an Bord: Eine TV Kamera mit zwei Objektiven von 25 und 100 mm Brennweite. Diese war 16 Grad zur Achse des Raumfahrzeuges geneigt. Ein beweglicher Spiegel erlaubte Schwenks von 360 Grad in der Horizontalen und 40 Grad über bzw. 65 Grad unter den Horizont. Das Objektiv konnte scharfe Bilder aus mindestens 1.2 m Entfernung machen. In 4 m Entfernung betrug die Auflösung 1 mm, in 500 m Entfernung etwa 1 m. Die Zeilenzahl pro Bild betrug 200 Zeilen beim Senden über die ungerichtete und 600 Zeilen beim Senden über die gerichtete Antenne. Die Sendezeiten betrugen 61.8 für 200 Zeilen mit der ungerichteten Antenne und 3.6 Sekunden für 600 Zeilen mit der gerichteten Planarantenne. Die benutzte Bandbreite betrug 1.2 bzw. 220 kHz, dadurch konnten die hochauflösenden Bilder schneller übertragen werden, da die Bandbreite 100 mal höher war, der Informationsgehalt der Bilder jedoch nur 9 mal. Die Belichtungszeit betrug 0.15 Sekunden. Die Fotos hatten Abmessungen von 25.4 x 25.4 und 6.4 x 6.4 Grad.

Auf der Erde wurden diese normalen Fernsehbilder auf TV Monitoren mit besonders lang nachleuchtendem Phosphor dargestellt und auf Videobändern archiviert. Durch Rot- Grün und Blaufilter konnten Farbaufnahmen angefertigt werden, es gibt allerdings wenige Farbaufnahmen von Surveyor. Verfügbar waren 5 Filter: Je ein Klarer, Rot, Grün, Blau und ein polarisierender Filter. Zusammengesetzt zu Mosaiken konnten ein Panorama erstellt werden, wobei mehr Details als mit dem menschlichen Auge sichtbar waren. Die beiden Kameras wogen zusammen 7,6 kg. Es waren ursprünglich zwei identische Paare gedacht, wobei das zweite Paar so montiert war, das es vor der Landung nach unten schaute. Die Idee war die Kameras in 1.600 km Höhe, rund 800 s vor der Landung in betrieb zu nehmen und anhand der Fernsehbilder dann die Sonde an einen sicheren Landepunkt zu steuern. Man kam davon ab und entfernte das zweite Paar.

Das zweite Experiment waren Beschleunigungssensoren und Gyros die bei der Landung Werte über die Härte und Tragfähigkeit der Mondoberfläche lieferten. Dies wurde durch Dehnungsmesstreifen bei den Landebeinen ergänzt. Diese bestimmten die Festigkeit des Mondbodens.

Soil Mechanics Surface Sampler (SMSS)

Ab Surveyor 3 gab es einen Greifarm, der nach dem Prinzip der Nürnberger Schere arbeitete. Er grub Furchen in die Mondoberfläche und schüttete das Material auf. Die gleichzeitige Verfolgung durch die TV Kamera erlaubte Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften des Mondbodens. Der Arm konnte aus der 58 cm langen Ausgangsposition mit einem Motor bis zu 1.53 m weit ausgefahren werden. Der zweite Motor bewegte den Arm in einem Azimut von +40 bis -72 Grad. Die Tiefe wurde gesteuert durcheinen dritten Motor der ihn um maximal 45 cm senken konnte. Die Maße der Baggerschaufel betrugen 5 × 13 cm. Damit konnte man die Materialeigenschaften des Regolith bestimmen. Das Experiment wog 3,8 kg, die dazugehörige Elektronik 2,9 kg. Es ersetzte die gestrichene Abstiegs-TV Kamera. Es gab keine Sensoren an der Schaufel, alle Daten wurden durch die Beobachtung der Arbeit durch die TV-Kamera gewonnen die das Garben nahezu in Echtzeit verfolgen konnte.

Ab Surveyor 5 kam als drittes Instrument ein Alphastrahlen Spektrometer dazu. Aus einer 1 cm großen Öffnung emittierte eine Curium 242 Quelle Alpha Partikel. Dahinter erfassten zwei Partikeldetektoren die vom Boden zurück gestreute Protonenstrahlung. Diese ließ grobe Rückschlüsse über das Vorhandensein und die Menge von Elementen ab Atommasse 24 zu. Das Instrument mit 15 cm Kantenlänge wurde zur Analyse auf den Mondboden abgesenkt. Anders als der Greifer konnte es nicht im Umkreis der Sonde bewegt werden.

Eine Fläche von 1000 cm² Fläche mit zwei Dünnfilm-Kondensatoren und einem Mikrofon diente ab Surveyor 5 zur Bestimmung der Zahl, Masse und Geschwindigkeit von Mikrometeoriten.

Mondbeben wollte man durch eine federnd aufgehängte Masse und eine Magnetspule bestimmen.

Die Startmasse der Surveyor Sonden stieg im Laufe der Entwicklung an. Surveyor 1 wog 995 kg beim Start, Surveyor 7 1038 kg. Die Landemasse auf dem Mond betrug zwischen 280 und 310 kg. Leer, ohne Treibstoffe wog Surveyor 1 noch 269 kg. Das Gewicht der Experimente nahm von 29.1 kg bei Surveyor 1 auf 50 kg bei Surveyor 7 zu. Die Surveyor Sonde hatte auf dem Mond eine Höhe von 3.0 m und einen maximalen Durchmesser von Fuß zu Fuß von 4.20 m.

Typische Landesequenz

Im folgenden soll die Landung von Surveyor 1 als ein typisches Beispiel für den Ablauf beschrieben werden. 38 Minuten vor der Zündung der Triebwerke drehte sich die Sonde um die Roll- und Gierachse, so dass die Triebwerke auf den Landepunkt ausgerichtet werden. Den Beginn der Sequenz initiierte ein "Mark" Signal des Radars, wenn eine bestimmte Höhe erreicht waren. Zuerst zündeten die Flüssigkeitstriebwerke um die Sonde vor dem Zünden des Feststoffantriebs zu stabilisieren. Dann zündet der Thiokol Feststoffantrieb nach 1.1 Sekunden in einer Höhe von 246.635 ft (75.174 m) Höhe bei einer Geschwindigkeit von 8.565 ft/s (2.579 m/s). Das Ausbrennen des Feststoffantriebs geschah bei einer Geschwindigkeit von 428 ft/s (130 m/s). Dies geschah in typisch 25.000 Fuß ( 7,62 km Höhe). Diese große Höhe lies viel Spielraum falls das Triebwerk zu spät zündet oder die Brenndauer länger ist als vorgesehen. Danach wurde er abgetrennt und die Sonde setzte ihren Abstieg mit den Hydrazintriebwerken alleine fort, deren Schub durch Rückkopplung der Radardaten gesteuert wurde. Das Ausschalten der Triebwerke erfolgte in einer Höhe von 12 Fuß (3.60 m) bei einer Geschwindigkeit von 4 ft/s (1.2 m/s). Dieses letzte Stück fiel die Sonde. Dies entspricht auf der Erde einem Fall aus nur 60 cm Höhe.

Die Missionen

Wie bei den Ranger und Lunar Orbiter Sonden wurde nicht eine Sonde, sondern eine kleine Flotte von Raumsonden gebaut. Insgesamt wurden 7 Flugexemplare gebaut. Dazu kamen Mockups für die Testflüge der Atlas-Centaur. Nachdem die NASA bei dem Ranger Programm kritisiert hatte, dass JPL die Raumsonden selbst baute, bekam nun den Auftrag Hughes Aircraft & Co. Das JPL war nur das Management zuständig.

Surveyor 1

Surveyor 1 wurde am 30.5.1966 gestartet und landete nach einem Mittkurskorrekturmanöver um 20.8 m/s nach 16 Stunden 40 Minuten Flugzeit bei -2.45 Grad Süd und 43.22 Grad West im Mare Procellarum. Aus Sicherheitsgründen wurde die Raumsonde mit der Atlas Centaur 10 direkt zum Mond geschickt. Die dadurch nötige Kurskorrektur war daher relativ groß, da Surveyor 1 rund 400 km vom Kurs abgekommen war. Surveyor 1 war nur als Testexemplar gewesen - wäre die Raumsonde sicher gelandet ohne auch nur ein Bild zu senden so hätte sie schon das erste und zweite Missionsziel (Start in die Vorgegebene Bahn und Kommunikation mit der Erde, Sichere Landung als zweites Ziel) erfüllt.

In 75.2 km Höhe wurde der Retroantrieb bei einer Geschwindigkeit von 2589 m/s aktiviert. Nach 40 Sekunden Brennzeit hatte er die Sonde in 11 km Höhe auf 130 m/s abgebremst. Er wurde in 7500 m Höhe abgeworfen. Sie Verniertriebwerke übernahmen und bremsten Surveyor ab bis eine konstante Fallrate von 1,3 m/s erreicht wurde.  In einer Höhe von 4,3 m wurden die Triebwerke abgeschaltet. Surveyor 1 landete mit 13 km/h auf dem Mond. Die drei Landebeine hatten innerhalb von 19 ms Bodenkontakt mit vollständiger Abbremsung (Die Sonde hüpfte nur 6,5 cm in die Höhe) und damit war schon ein Missionsziel erfüllt: Es war damit klar, dass auch das LM von Apollo würde landen können. Surveyor 1 hatte anders als spätere Sonden zwei TV Kameras an Bord. Eine davon sollte während des Abstiegs Fotos machen. Sie wurde allerdings nicht aktiviert. Der Landepunkt war nur 16 km vom Zielpunkt nahe des Kraters Flamstedt E entfernt.

Das Surveyor 1 ohne Probleme landen würde war durchaus nicht sicher. Denn die Sonde hatte nach internen Untersuchungen nur eine rechnerische Zuverlässigkeit die Mission zu erfüllen von 51%, weit unter den geforderten 75%. Anders ausgedrückt: Es bestand rechnerisch aufgrund der bisherigen Erfahrungen beim Bau der Sonde und der Einsatzhistorie der Atlas-Centaur eine 49% Wahrscheinlichkeit, das ein Sondensystem vor der Landung ausfiel oder die Trägerrakete die Sonde nicht zum Mond beförderte. Ein Gutteil entfiel davon auf die bisher schlechte Bilanz der Atlas-Centaur.

Das erste Bild von dem Landebein wurde nach 35 Minuten über die unidirektionale Antenne übertagen. Es zeigte das dieser Fuß nur 2,5 cm tief versunken war. Surveyor 1 übermittelte bis zum Sonnenuntergang am 14.6.1966 insgesamt 10.338 Aufnahmen vom Mond, darunter 1000 die mit Farbfiltern (Rot, Grün und Blau) gemacht wurden. Zum Sonnenuntergang hin machte man langzeitbelichtete Aufnahmen der Sterne. Sie sollten genutzt werden um die genaue Orientierung und Position des Landers zu finden. Als die Sonne schließlich unterging machte man Aufnahmen der soalren Korona und des Horizonts und entdeckte dabei ein Leuchten des Horizontes, das man sich nicht erklären konnte, hat der Mond doch keine Atmosphäre.

Es war nicht erwartet worden, dass Surveyor 1 die 14 Tage im Schatten der Mondnacht überleben würden, da die Sonden dann sehr stark auskühlten. Zuerst schien dem auch so. Als am 28.6.1966 die Sonne wieder aufging bekam man keinen Kontakt. Surveyor 1 konnte aber am 7. Juli 1966 wieder aktiviert werden als die Sonne höher stand und übermittelte weitere 812 Aufnahmen bis zum 14.7.1967, als die Spannung in der Batterie nach dem Sonnenuntergang dramatisch abfiel. Ingenieure riefen noch bis zu 7.1.1968 die Daten der Messfühler der Sonde ab. Weitere Bilder wurden wegen der sich verschlechternden Zustands der Batterie aber nicht mehr gewonnen.

Surveyor 1  empfing insgesamt über 297 Kommandos auf dem Weg zum Mond und 134.216 Kommandos auf dem Mond. 11.150 Aufnahmen wurden gemacht, Die fotografischen Auswertungen der Eindringtiefe der Landebeine ergaben eine Oberflächenfestigkeit von 2.5 - 7 kg/cm² und damit ausreichend hohe Werte für das Apollo LM. Surveyor 1 wog beim Start 994.6 kg, davon entfielen nur 29.1 kg auf die Nutzlast.

Mit dieser ersten Mission hatte man Russland überholt: Die russische Raumsonde Luna 9 war zwar am 3.2.1966 also vier Monate früher gelandet, hatte aber gerade mal ein Panorama des Landeortes geliefert und nur wenige Tage lang gearbeitet.

Surveyor 2

Surveyor 2 wurde am 20.9.1966 gestartet. Sie sollte in einem weiteren potentiellen Mondlandeplatz niedergehen. Bei Surveyor 2 gelang eine Bahnkorrektor um 1,2 m/s zur Festlegung des Zielgebietes nicht. Eine der drei Vernier Düsen zündete nicht und Surveyor 2 geriet in eine unkontrollierbare taumelnde Bewegung. Sie rotierte mit 58 U/Min. Alle Versuche die Sonde wieder unter Kontrolle zu bringen scheiterten. Man gab auf, als man mehr als die Hälfte des Stickstoff-Kaltgases verbraucht hatte. So war eine Zündung des Feststoffantriebs nicht möglich.  Am 22.9.1966 schlug Surveyor 2 bei 4 Grad Nord und 11 Grad West im Sinus Medii auf. Daraufhin startete man Surveyor 3 später als geplant und nutzte die Zeit nach dem Fehler zu suchen und ihn zu eliminieren.

Surveyor 3

Surveyor 3 hatte als zusätzliches Experiment den Soil Mechanics Surface Sampler (SMSS) an Bord, als Folge der Streichung der Surveyor Block II Geräte mit weiteren Experimenten. Man versuchte nun von den schon entwickelten Experimenten so viele wie möglich in die erste Generation zu integrieren. Mit einer Steigerung der Nutzlast der Atlas Centaur war dies auch möglich. Surveyor 3 wog mehr als ihre beiden Vorgänger. Zwei weitere Änderungen waren zwei 25 x 23 und 24 x 9 cm große Spiegel aus blankpoliertem Beryllium an einem der beiden Landebeine. Über sie konnte die TV-Kamera auf den Boden unter der Sonde schauen. Damit wollte man die Menge des aufgewirbelten Materials bestimmen.

Nach dem Start am 17.4.1967 landete Surveyor 3 am 20.4.1967 bei 3.01 Grad Süd und 23.42 Grad West. Man hatte auf die zweite TV Kamera für den Abstieg verzichtet. Dafür kam der Greifarm als neues Experiment hinzu. In 75.3 km wurde durch das Radar der Retroantrieb aktiviert. Er bremste die Sonde von 2.626 auf 137 m/s ab.

Alles lief gut doch kurz vor der Landung verlor Surveyor 3 den Radarkontakt und der Computer schaltete die Sonde um in einen anderen Modus. Ohne Radarkontakt unterblieb das automatische Abschalten der Verniertriebwerke in 4,2 m Höhe.

Da die Vernierdüsen nicht abschalteten absolvierte die Sonde drei kleine Hüpfer auf der Mondoberfläche. Der erste Hüpfer dauerte 24 s und ließ die Sonde etwa 20 m seitwärts mit 0,8 m/s weiter driftend landen. Der zweite Hüpfer 12 s und weitere 11 bis 14 m und der letzte dann noch einen weiteren Meter - man hatte die Triebwerke durch Bodenkommando nach 34 s abgeschaltet, doch bis das Signal Surveyor erreichte waren weitere 1,3 s vergangen (+1,3 die jede Meldung zur Erde brauchte).

Der Verlust des Radarkontaktes war durch die unterschiedliche Reflexion der Radarstrahlen am Rande eines Kraters verursacht worden. Die Sonde landete im Inneren eines Kraters mit 200 m Durchmesser. Es kamen drei Signale mit unterschiedlicher Zeitverzögerung an, so dass Surveyor 3 meinte, in größerer Höhe zu sein. Die Vernierdüsen hatten die Sonde aber während der Hüpfer stabilisiert, sodass sie immer senkrecht landete und nicht umkippte. Das ganze hatte 6,8 kg zusätzlichen Treibstoff verhaucht. Die fotographische Erfassung der Eindrücke während der ersten drei Sprünge erlaubte weitere Rückschlüsse über die Struktur und Tragfähigkeit der Mondoberfläche. Bis zum 4.5.1967 übermittelte die Sonde 6315 Aufnahmen vom Mond. Surveyor 3 landete nur 4 km vom Zielgebiet entfernt. Die Aufnahmen zeigten zwar nur das innere des Kraters konnten durch die tiefe Stellung aber am Horizont beim Sonnenuntergang eine Aufhellung durch Staub feststellen, die mit anderen Messungen zeigten, dass vom Mond durch Mikrometeoriten Staub bis in über 20 km Höhe aufgewirbelt wird. Dies führte 40 Jahre später zur Mission LADEE.

Der Bagger grub einen 18 cm tiefen Graben und hob später Material aus, welches er auf eines der Landebeine ablegte und dort zerdrückte. Dann schaltete man die Kaltgasdüsen ein und trieb damit das Material wieder von dem Landeteller weg. Zuletzt wurde die Schaufel in 75 m Höhe gehoben und dann fallen gelassen. Dies wurde von der Fernsehkamera gefilmt. Die Auswertung dieser Experimente ergab, dass der Mondboden auch für die Apollo Missionen ausreichend tragfähig war. Es gab insgesamt acht Messungen der Oberflächenrauigkeit und 14 der Festigkeit. Vier Gräben wurden ausgehoben. Die Albedo wurde zu 8,5±2% ermittelt. Staub bis zu einer Größe von 1 mm konnte von der Kamera auf den Füßen ermittelt werden. Nach nur 18 Stunden hatte die Sonde ihre wesentlichen Missionsziele erfüllt. Man machte weitere Fotos über den ersten Mondtag, darunter das erste Bild der Erde von der Mondoberfläche und eine Sonnenfinsternis durch die Erde. Alle Versuche einen zweiten Kontakt während des zweiten Montags herzustellen scheiterten.

Am 19.11.1969 landete Apollo 12 mit einer Präzisionslandung nur 180 m neben Surveyor 3. Die Astronauten Charles Conrad, Jr. (Commander) und Alan L. Bean, (LEM Pilot) untersuchten Surveyor 3, die Umgebung, und demontierten mit einem Bolzenschneider 10 kg der Sonde, darunter das Kamerasystem. Man wollte feststellen, wie sich Materialen nach mehr als zwei Jahren auf dem Mond verändern oder altern. Auch war die Sonde zwei Jahre dem Sonnenwind und der kosmischen Strahlung ausgesetzt und so sollte sie mehr Partikel gesammelt haben als die Segel, die Apollo für wenige Stunden aussetzte. Daher wurden Teile der Sonde demontiert und zur Erde zurückgebracht. (Bild unten)

Innerhalb der Isolierung der Kamera konnte bei einer Nachuntersuchung auf der Erde eingetrockneter Schleim festgestellt werden. Wider Erwarten waren nach 2 Jahren darunter noch lebendige Streptococcus mitis Sporen. Sie keimten in einem Brutschrank aus. Das Bakterien über 2 Jahre im Vakuum bei starken Temperaturextremen und der kosmischen Strahlung dies überstehen konnten war damals eine Sensation. Siehe dazu auch den Artikel Suche nach außerirdischem Leben. Heute wird das Ergebnis wegen Fehlern bei der Probengewinnung und der Unterbrechung der sterilen Kette nach der Landung angezweifelt. Es gab aber auch andere Ergebnisse, so nahm die Transmission (Lichtdurchlässigkeit) der Frontlinse des Kamerasystems nach 945 Tagen auf dem Mond um 25% ab.

Surveyor 4

Surveyor 4 bekam einige Änderungen gegenüber Surveyor 3. Die Wichtigste war, dass man die elektronische Schaltung des Radarhöhenmessers überarbeitete, um einen erneuten Sprung zu verhindern. Daneben wurden an einem Fußteller zwei Metallstreifen angebracht. Einer war magnetisch, der andere nicht. Mit ihnen wollte man durch Kamerabilder die magnetischen Eigenschaften der Mondoberfläche untersuchen.

 Surveyor 4 war die letzte Raumsonde die in einer direkten Aufstiegsbahn zum Mond transportiert wurde. Die nun folgenden nutzten eine Parkbahn, nachdem man die Stabilsierungsprobleme der Centaur gelöst hatte. Eine Parkbahn erhöhte die Nutzlast und senkte die Abweichung von der Sollbahn ab.

Am 14.7.1967 startete Surveyor 4. Als am 17.7.1967 Surveyor 4 landen sollte, verstummte Sie 2.5 Minuten vor der Landung. Dies war 1,222 s vor Ende des Betriebs des Feststoffmotors. Surveyor 5 war in 14,98 km Höhe und sank mit 326 m/s. Die NASA versuchte dann die folgenden Stunden Kontakt herzustellen und sandte "blind" Kommandos die die Empfänger und Sender in allen möglichen Kombinationen aktiveren, man bekam aber keinen Funkkontakt mehr.

Ein Board sollte die Ursache klären konnte aber keine definitive Ursache finden. Es gab vier mögliche Ursachen die alle zum sofortigen Kontaktverlust geführt hätten: Eine Unterbrechung der Stromzufuhr durch einen Drahtbruch oder ähnliches, ein Aufreißen der Hülle des Feststoffantriebs, ein Druckerlust in einem der Treibstofftanks oder ein Ausfall des Senders. Selbst heute ist nicht bekannt ob die Sonde landete oder auf der Oberfläche zerschellt ist: Der LRO hat zwar alle sicher gelandeten Surveyors fotografiert aber es gibt kein eindeutiges Fotos das über Surveyor 4 Schicksal Auskunft gibt. Das Board empfahl keine Änderungen an den Sonden und so beschloss man den Start von Surveyor 5 vorzuziehen.. Surveyor 4 wog 1038 kg, der Feststoffantrieb alleine 663.6 kg. Die Instrumentierung war identisch zu Surveyor 3. Als Landepunkt war das Sinus Medii vorgesehen.

Surveyor 5

Surveyor 5 war die erste Sonde, die von einer Atlas Centaur über eine Parkbahn zum Mond geschickt wurde. Vorher war dies als zu riskant angesehen worden. Die am 8.9.1967 gestartete Surveyor 5 war die erste der zweiten Serie mit einer verbesserten Instrumentierung. Sie war nun auch mit dem Alphastrahlen Spektrometer ausgerüstet. Nach einem Korrekturmanöver zur genauen Landung am 9. September konnten die Ventile für den Heliumdrucktank nicht geschlossen werden und die Sonde verlor Helium. Man arbeitete einen Notfallplan aus und zündete die Vernierdüsen schon vorher um den Treibstofftank teilweise zu entleeren, so dass man genügend Helium einleiten konnte um einen ausreichenden Tankdruck aufzubauen. Man zündete den Retroantrieb erheblich später, so dass er erst in 1300 m anstatt 10.700 m Höhe ausgebrannt war. Die Restgeschwindigkeit betrug nun nur noch 30 m/s anstatt 120-150 m/s.

Surveyor 5 landete am 11.9.1967 im Mare Tranquillitatis, bei 1.41 Grad Nord und 23.18 Grad Ost. Die Abweichung vom geplanten Landepunkt betrug nur 3 km. (Allerdings 29 km von dem vor dem Notfallplan ausgewählten Ziel). Die Vermessung des Bodens mit dem Alphastrahlen Spektrometer ergab, dass die Zusammensetzung mit irdischem Basalt mit 10-12 % Magnetit und einem Eisengehalt von etwa 1 % vergleichbar ist. (53-63 % Sauerstoff, 15.5-21 % Silizium, 10.5 % Schwefel, Eisen, Nickel, 4.5-8.5 % Aluminium, kleine Mengen an Magnesium, Kohlenstoff und Natrium) 83 Stunden lang lieferte das Experiment Daten über die Zusammensetzung des Mondbodens während des ersten Mondtages.

Surveyor 5 übermittelte am ersten Mondtag insgesamt 18006 Aufnahmen. Surveyor 5 arbeitete über fünf Mondtage bis zum 17.12.1967. Aufnahmen wurden während des ersten, zweiten und vierten Mondtages gewonnen. Der erste Mondtag dauerte bis zum 24.9.1967. Dann wurde die Sonde bis zum 13.10.1967 abgeschaltet. Der zweite Mondtag dauerte bis zum 1.11.1967. Hier wurden 1048 Aufnahmen gewonnen und weitere 22 Stunden lang das Alphateilchenspektrometer betrieben. Am 18.10.1967 gab es für Surveyor 5 eine totale Sonnenfinsternis und man maß das Absinken der Temperatur während dieser. Insgesamt 19.118 Aufnahmen wurden übermittelt

Die fotographische Erfassung der Greifertätigkeit ergab, dass der Regolith weniger trockenem irdischem Sand als vielmehr Material hoher Kohäsion wie Schlamm entsprach. Furchen blieben im Material fest, ohne das die Kanten einbrachen Dies war natürlich für die Landung der Apollo Missionen wichtig, denn nun wusste man, dass auch die Astronauten sich sicher auf dem Mond würden bewegen können.

53 Stunden nach der Landung wurde das Triebwerk 0.55 Sekunden lang bei reduzierter Leistung gezündet, so dass die Sonde nicht abhob. Man untersuchte anschließend den Effekt der Düsen auf den Mondboden. Es zeigte sich dass kaum Material abgetragen wurde und das Material sich trotz der Trockenheit weniger wie Staub als vielmehr wie fester Ton verhielt. Eine Tatsache die bis heute einigen Verschwörungstheoretikern entgangen ist. Die Auswertung der TV Aufnahmen vor und nach dem Zünden zeigte außerdem , dass es keine Staubentwicklung gab. Das bestätigte, das Regolith zwar kein Wasser enthielt sich durch elektrische Aufladung nicht wie Staub sondern wie Ton oder Schlamm verhielt.

Surveyor 6

Am 7.11.1967 wurde die vorletzte Surveyor Sonde gestartet. Sie verfügte im wesentlichen über dieselbe Instrumentierung wie Surveyor 5, jedoch noch über Magneten bei einem Fuß, der magnetisches Material aufsammeln sollte, nachdem man größere Eisenmengen bei der Analyse der Surveyor 5 Daten fand. Die Kamera hatte nun zusätzliche Polarisationsfilter und wurde im Aufbau vereinfacht (2 anstatt 3 Hilfsspiegel).

Surveyor 6 landete am 10.11.1967 im Sinus Medii, bei 0.49 Grad Nord und 1.40 Grad West. Die Abweichung zum geplanten Landegebiet betrug 5 km. Bis zum 17.11.1967 machte die Sonde 14500 Aufnahmen. Danach wurden die Verniertriebwerke erneut für 2.5 Sekunden gezündet und Surveyor 6 erhob sich um 4 m und landete 2.5 m vom alten Landeplatz entfernt. Bereits 35 Minuten später gab es Aufnahmen des neuen Landeplatzes. Von dort machte sie weitere Aufnahmen bis zum 24.11.1967. Diese erlaubten die stereoskope Vermessung des Landeplatzes aus zwei Blickwinkeln. Außerdem konnten die Spuren beim Aufsetzen und die Abdrücke der Landebeine untersucht werden. Am 26.11.1967 wurde Surveyor 6 für die Mondnacht heruntergefahren. Am 14.12.1967 sollte sie reaktiviert werden, lieferte aber keine brauchbaren Daten mehr. Mit 29.950 Bildern hat diese Sonde die meisten Daten im Surveyor Programm übermittelt. Das Alphateilchen Spektrometer war für 30 Stunden aktiv.

Die Analyse der Erdproben ergab eine mit Surveyor 5 vergleichbare Zusammensetzung. Am 14.11.1967 maß Surveyor 6 die bislang höchste Temperatur an der Oberfläche: +120 Grad Celsius.

Surveyor 7

Am 7.1.1968 startete nach nur 19 Monaten die letzte Mondsonde der Amerikaner bis zum Jahre 1998. Die Instrumentierung war noch weiter verbessert worden. Man hatte noch mehr Magneten an verschiedenen Teilen der Sonde angebracht um magnetisches Material zu sammeln. Damit die Sonde diese unten liegenden Teile inspizieren konnte gab es zahlreiche Hilfsspiegel durch welche die Kamera die Magnete sehen konnte.

Bislang waren alle Sonden nahe des Äquators gelandet, wo auch die geplanten Landeplätze für Apollo lagen. Die letzte Sonde wollte man in einem wissenschaftlich interessanteren Gebiet niederbringen. Surveyor 7 landete am 10.1.1968 bei 40.53 Grad Süd und 11.26 Grad West nahe des Kraters Tycho. Es gelang zuerst nicht das Alphateilchen Spektrometer auszufahren. Dann benutzte man den Greifer um es auf den Boden zu drücken. Später nutzte man den Greifer um es auf einen Felsen und in einen ausgehobenen Graben zu stellen. Insgesamt 66 Stunden arbeitete das Instrument an den drei Plätzen über den ersten Mondtag.

Surveyor 7 arbeitete bis zum 26.1.1968 als die Mondnacht einbrach. Bis dahin hatte Sie 20.993 Bilder übermittelt. Sie konnte am 12.2.1968 wieder reaktiviert werden und arbeitete bis zum 21.2.1968 Weitere 45 Bilder wurden übermittelt und 34 Stunden lang gab es Daten des Alphateilchen Spektrometers. Insgesamt wurden 21.380 Bilder erhalten, es wurden weniger als bei Surveyor 6, da die Solarpanel wegen der hohen Breite die TV Kamera nicht mehr beschattete. Dadurch überhitzte die TV Kamera. Erstmalig wurden mehrere Polarisationsfilter bei der Kamera eingesetzt um Mineralien anhand ihres Brechungsindex zu identifizieren. Mit der Kamera an Bord wurden Laserblitze von der Erde aus aufgenommen und die Entfernung zur Erde auf 15 cm Genauigkeit festgestellt. Erstmalig blieben auch bei den Magneten an den Landebeinen Teilchen haften, was auf magnetisches Gestein hindeutete. Der Greifer hatte über 36 Stunden und 21 Stunden lang gearbeitet und dabei mehrere Gräben ausgehoben und vier kleinere Felsenstücke bewegt.

Zusammenfassung

Surveyor war ein sehr erfolgreiches Programm. Auch wenn zwei Sonden verloren gingen, so übermittelten die restlichen 5 doch über 90.000 Fotos von den Landeplätzen. Mehr noch: Man kannte jetzt die Oberfläche des Mondes und wusste, dass die tragfähig für den Apollo LM war. Die Befürchtung die Astronauten oder der Lander könnten im Regolith versinken konnte ausgeräumt werden. Auch die Landestrategie von Apollo die ähnlich funktionierte wie bei Surveyor (erst die Geschwindigkeit sehr schnell reduzieren und dann mit verringertem Schub sanft landen) konnte getestet werden und die eingesetzte Technologie eines Radarhöhenmessers war flugtauglich für Apollo. Surveyor bereitete daher Apollo den Weg. Man wusste nun dass die Landung am 21.7.1969 klappen konnte - dank Surveyor.

Startdaten

Links

NASA Histories Online: SP-168 EXPLORING SPACE WITH A CAMERA

NASA Histories Online: SP-480 Far Travelers: The Exploring Machines

NASA Histories Online: SP-4901 Unmanned Space Project Management Surveyor and Lunar Orbiter

http://www.drewexmachina.com/2016/05/30/surveyor-1-americas-first-lunar-landing/

http://www.drewexmachina.com/2017/07/14/surveyor-4-the-impact-of-a-low-probability-event/

http://www.drewexmachina.com/2017/04/17/surveyor-3-touching-the-face-of-the-moon/

Surveyor VII Mission Report Part 1

Artikel zuletzt aktualisiert am 19.8.2017

Bücher vom Autor über Raumsonden

Lang Zeit gab es von mir nur ein Buch über Raumsonden: die beiden Mars-Raumsonden des Jahres 2011, Phobos Grunt und dem Mars Science Laboratory. Während die russische Raumsonde mittlerweile auf dem Grund des Pazifiks ruht, hat für Curiosity die Mission erst bekommen. Das Buch informiert über die Projektgeschichte, den technischen Aufbau der Sonden und ihrer Experimente, die geplante Mission und Zielsetzungen. Die Mission von Curiosity ist bis nach der Landung (Sol 10) dokumentiert. Einsteiger profitieren von Kapiteln, welche die bisherige Marsforschung skizzieren, die Funktionsweise der Instrumente erklären aber auch die Frage erläutern wie wahrscheinlich Leben auf dem Mars ist.

2018 wurde dies durch zwei Lexika, im Stille der schon existierenden Bücher über Trägerraketen ergänzt. Jedes Raumsonden Programm wird auf durchschnittlich sechs bis acht Seiten vorgestellt, ergänzt durch eine Tabelle mit den wichtigsten zeitlichen und technischen Daten und Fotos der Raumsonde, bzw., Fotos die sie aufgenommen hat. Ich habe weil es in einen band nicht rein geht eine Trennung im Jahr 1990 gemacht. Alle Programme vorher gibt es in Band 1. Die folgenden ab 1990 gestarteten dann in Band 2. In Band 2 ist ein Raumsonden Programm meist eine Einzelsonde (Ausnahme MER). In Band 1 dagegen ein Vorhaben das damals zumeist aus Doppelstarts bestand, oft auch mehr wie z.B. neun Ranger oder sieben Surveyor. Beide Bänder sind etwa 400 Seiten stark. In Band 1 gibt es noch eine gemeinsame Einführung für beide Bände über Himmelsmechanik und Technik der Instrumente. Beide Bände haben einen Anhang mit Startlisten, Kosten von Raumsonden und Erfolgsstatistiken. Band 2 hatte Redaktionsschluss im Januar 2018 und enthält die für 2018 geplanten Missionen über die es genügend Daten gab.

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