Лунный траверсный гравиметр

Лунный траверсный гравиметр
	Фотография траверсного гравиметра без синей внешней крышки, сделанная в предполетной лаборатории Аполлона-17.
Акроним	ЛТГ
Другие имена	Траверс-гравиметр, эксперимент с лунным траверс-гравиметром
Использование	Гравитационное обследование лунной поверхности
Известные эксперименты	Аполлон-17
Производитель	Лаборатория Дрейпера

Гравиметр лунного перемещения — лунный научный эксперимент, развернутый астронавтами на поверхности Луны в 1972 году в рамках космического корабля «Аполлон-17» . Цель эксперимента заключалась в том, чтобы использовать измерения относительной силы тяжести, чтобы сделать выводы о потенциальных характеристиках геологического субстрата вблизи места посадки Аполлона-17.

Фон

Идея эксперимента заключалась в том, чтобы использовать проверенную технологию и методологию морских гравиметрических исследований и разработать инструмент, которым астронавт мог бы мобильно управляться на поверхности Луны. Непосредственным источником вдохновения для создания этого прибора послужил гравиметр надводных кораблей MIT с вибрирующей струной. Это устройство было создано на основе акселерометров, первоначально произведенных Bosch , которые эксплуатировались на межконтинентальной баллистической ракете SM-65 Atlas . ^[1]^[2]

Этот тип акселерометра представлял собой маятниковый акселерометр , в котором изменения силы тяжести приводят к мельчайшим изменениям натяжения подвешенной вибрирующей струны. Эти изменения натяжения струны приводят к изменению гармонического резонанса струны, который можно измерить с помощью индуцированного напряжения, когда струна проходит через постоянное магнитное поле. ^[1]

Акселерометры с инерционным наведением, такие как акселерометры в межконтинентальных баллистических ракетах, особенно подходили для использования в качестве поперечного гравиметра, управляемого космонавтом, благодаря трем основным характеристикам: большому диапазону чувствительности, сравнительно небольшим размерам и весу и возможности калибровать прибор при низких температурах. Условия ускорения. ^[3]

Инструмент

Созданный Лабораторией Дрейпера , прибор весил около 25 фунтов, имел высоту около 20 дюймов и ширину 11 дюймов. ^[4] Питание прибора обеспечивалось внутренней батареей напряжением 7,5 В, способной выдавать до 340 ватт-часов в течение 15 дней. ^[5]

Основным датчиком, использованным в приборе, был акселерометр с вибрирующей струной Bosch Arma D4E. Датчик объединял две струны, ориентированные в противоположных направлениях и соединенные друг с другом. Это было выгодно, поскольку две струны и точки измерения, действующие противоположно, противодействовали бы любым центростремительным силам или силам натяжения, создаваемым постоянными магнитными полями датчиков. ^[3] Интеграция датчика, конструкция корпуса и крепления прибора были предприняты лабораторией Дрейпера Массачусетского технологического института . ^[6] Для обеспечения выравнивания датчик был прикреплен к раме, которая располагалась на двухосном подвесе. ^[2] Датчики управляли двигателями, которые выравнивали подвес в правильном направлении. ^[7]

Акселерометр с вибрирующей струной был чрезвычайно чувствителен к изменениям температуры, поэтому прибор имел ряд механизмов терморегулирования. Датчик был помещен в две вложенные друг в друга печи, которые работали вместе, активно обеспечивая поддержание температуры датчика 322 градуса Кельвина с точностью 0,01 Кельвина. ^[7] Устройство было обернуто термоодеялом для обеспечения изоляции. ^[7] Устройство также было оснащено радиатором, который можно было открывать и закрывать в зависимости от того, используется устройство или нет. ^[7]

Эксплуатация и развертывание

Измерения с помощью лунного траверсного гравиметра проводились в двух вариантах размещения: когда гравиметр устанавливался на задней части лунного вездехода , и когда гравиметр размещался на поверхности Луны. ^[7] Прибор должен был работать в пределах 15 градусов по вертикали, чтобы облегчить выравнивание датчика. Измерение прибором заняло примерно три минуты, в течение которых эксперимент нельзя было помешать. ^[7] Измерения, сделанные на Луне, будут сравниваться с показаниями, полученными на Земле, чтобы получить относительную меру гравитации Луны. ^[7]

Ручка в верхней части инструмента облегчала переноску инструмента вручную, а три ножки в нижней части устройства позволяли размещать устройство непосредственно на реголите Луны. ^[7] Чтобы регулировать температуру устройства, когда оно не используется на поверхности Луны, устройство будет помещено в тень с открытым радиатором, излучающим тепло, отводящее его в космос. ^[7] Прибор был способен обеспечить считывание измеренной силы тяжести в течение двух минут. ^[4]

Наука

Всего за время миссии «Аполлон-17» прибор собрал 26 показаний. Для определения теплового состояния прибора снимались три показания прибора, один раз в начале каждого выхода в открытый космос, без сбора данных о гравитации. Измерения проводились в двух разных положениях, чтобы помочь «нормализовать» другие измерения. Это включало измерения с перевернутым инструментом, как на лунном вездеходе, так и вне его. ^[7] Во время трех миссий выхода в открытый космос было проведено 6 измерений на месте посадки лунного модуля , а также 11 измерений в различных местах. В двух местах также были проведены повторные измерения с помощью прибора лунного вездехода. ^[7] 25-е измерение могло быть прервано из-за того, что поддон распахнулся и вызвал проблемы с прибором. ^[7]

Результаты

Эксперимент показал, что место посадки Лунного модуля имело силу тяжести 162694,6 ± 5 мггал. На краях долины, проксимальной к месту приземления, сила тяжести была примерно на 25 мг ниже, чем у места приземления. Эти результаты интерпретируются как представляющие слой вулканического базальта толщиной 1 км, заполняющий долину. По оценкам, плотность этого базальта составляла 0,8 г/см. ³ больше, чем окружающие стены долины. ^[7] Было обнаружено, что инструмент был особенно чувствителен к ударам, когда его снимали с лунохода и помещали на поверхность Луны. ^[6] Это привело бы к заметным изменениям в показаниях прибора, и эффект был кумулятивным. ^[6]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Винг, Чарльз Г. (15 ноября 1969 г.). «Гравиметр надводного корабля с вибрирующей струной МИТ» . Журнал геофизических исследований . 74 (25): 5882–5894. Бибкод : 1969JGR....74.5882W . дои : 10.1029/JB074i025p05882 .
^ Jump up to: ^а ^б Бак, Юго-Запад (1 апреля 1973 г.). «Траверсный гравиметрический эксперимент» .
^ Jump up to: ^а ^б Бак, С.; Харпер, Дж. Б. (1 августа 1970 г.). «Промежуточный отчет об исследовании лунного гравиметра» .
^ Jump up to: ^а ^б Мамон, Гленн (1972). «Траверсный гравиметр для лунной поверхности» . Транзакции IEEE по геолого-геофизической электронике . 10 (1): 64–72. Бибкод : 1972ИТГЭ...10...64М . дои : 10.1109/TGE.1972.271303 . hdl : 2060/19720005707 . ISSN 0018-9413 .
^ Мамон, Г. (1 августа 1971 г.). «Траверсный гравиметр для лунной поверхности» . Встреча: Инст. Из Элека. И Электрон. инженер Геосци. Электрон. Симп. – через репозиторий NASA STI.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Эксперимент с траверсным гравиметром Аполлона-17» . www.nasa.gov . Проверено 30 января 2024 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м «ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ АПОЛЛОНА-17» (PDF) . НАСА.gov . 1973 год . Проверено 30 января 2024 г.

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Винг, Чарльз Г. (15 ноября 1969 г.). «Гравиметр надводного корабля с вибрирующей струной МИТ» . Журнал геофизических исследований . 74 (25): 5882–5894. Бибкод : 1969JGR....74.5882W . дои : 10.1029/JB074i025p05882 .

[:5-2] Jump up to: ^а ^б Бак, Юго-Запад (1 апреля 1973 г.). «Траверсный гравиметрический эксперимент» .

[:1-3] Jump up to: ^а ^б Бак, С.; Харпер, Дж. Б. (1 августа 1970 г.). «Промежуточный отчет об исследовании лунного гравиметра» .

[:3-4] Jump up to: ^а ^б Мамон, Гленн (1972). «Траверсный гравиметр для лунной поверхности» . Транзакции IEEE по геолого-геофизической электронике . 10 (1): 64–72. Бибкод : 1972ИТГЭ...10...64М . дои : 10.1109/TGE.1972.271303 . hdl : 2060/19720005707 . ISSN 0018-9413 .

[5] Мамон, Г. (1 августа 1971 г.). «Траверсный гравиметр для лунной поверхности» . Встреча: Инст. Из Элека. И Электрон. инженер Геосци. Электрон. Симп. – через репозиторий NASA STI.

[:4-6] Jump up to: ^а ^б ^с «Эксперимент с траверсным гравиметром Аполлона-17» . www.nasa.gov . Проверено 30 января 2024 г.

[:2-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м «ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ АПОЛЛОНА-17» (PDF) . НАСА.gov . 1973 год . Проверено 30 января 2024 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

v т и Аппаратное обеспечение программы Аполлон
Ракеты-носители	Маленький Джо II Сатурн I Сатурн ИБ Сатурн V
Ракета-носитель компоненты	двигатель Ф-1 двигатель Дж-2 Приборный блок Цифровой компьютер ракеты-носителя
Космический корабль	Аполлон Командный модуль Аполлона Колумбия Сервисный модуль Аполлона Лунный модуль Аполлона Орел
Космический корабль компоненты	Система управления прерыванием полета Apollo Стыковочный механизм Аполлона Компьютер управления Аполлоном Эксперимент с лунным зондом Основная система наведения, навигации и управления Крепление для телескопа Аполлон Телевизионная камера Аполлона Спускающаяся двигательная установка Двигательная установка подъема Ятаганная антенна
Космические костюмы	Аполлон/Скайлэб A7L Бета ткань Тепловая одежда из микрометеороида
Лунная поверхность оборудование	Портативная система жизнеобеспечения Лунный вездеход Эксперимент по лунной лазерной локации список светоотражателей Эксперимент по составу солнечного ветра Пакет экспериментов «Аполлон» на лунной поверхности Активный сейсмический эксперимент Пассивный сейсмический эксперимент «Аполлон-12» Пассивный сейсмический эксперимент «Аполлон-14» Эксперимент с заряженными частицами в лунной среде Эксперимент по лунному выбросу и метеоритам Эксперимент со спектрометром солнечного ветра Транспортер модульного оборудования Эксперимент по лунному сейсмическому профилированию Гравиметр лунной поверхности Лунный магнитометр Лунный траверсный гравиметр Эксперимент с датчиком холодного катода Эксперимент по тепловому потоку Эксперимент с детектором надтепловых ионов
Наземная поддержка	Мобильная пусковая установка Запуск пуповинной башни Гусеничный транспортер Лунная исследовательская машина Мобильный карантинный пункт
Церемониальный	Лунная бляшка Ассамблея Лунного Флага Падение космонавта Послания доброй воли Аполлона-11
Связанный	Лунные системы эвакуации Симулятор стыковки рандеву Музей Луны
Категория: Программное обеспечение Apollo