Одиночные операции Аполлона-15

Во время миссии «Аполлона-15» на Луну в 1971 году и трехдневного исследования лунной поверхности Дэвидом Скоттом и Джеймсом Ирвином у пилота командного модуля (CMP) Эла Уордена был напряженный график наблюдений. «Аполлон-15» был первой миссией с отсеком модуля научных приборов (SIM), который содержал панорамную камеру, гамма-спектрометр , картографическую камеру, лазерный высотомер и масс-спектрометр . Уордену приходилось управлять затвором и объективами камер, а также включать и выключать различные инструменты. Во время возвращения на Землю он совершит выход в открытый космос, чтобы забрать кассеты с пленкой из камер.

Огибающая орбитальной траектории, ближняя сторона

дальняя сторона

День 1

Многие из его наблюдений касались дальних сторон, которые не были замечены в мельчайших подробностях. Панорамная камера представляла собой модифицированную версию ВВС США камеры KA-80A для спутников-шпионов и использовала объектив 610 мм f/3,5. Эта конкретная камера была похожа на те, что использовались на Lockheed U-2 , A-12 Oxcart и SR-71 Blackbird . Он мог видеть на поверхности Луны объекты размером до 3 футов (1 м) в поперечнике. Потребуются длинные полоски поверхности размером 205 на 13 миль (330 на 21 км) на полосах пленки размером 3,8 на 4,5 дюйма (114,8 на 11,4 см). За время миссии потребуется сделать 1529 пригодных для использования изображений, экспонируя 2 км пленки. Кассета с пленкой весила 55 фунтов (25 кг).

Другая камера в отсеке для SIM-карты была картографической камерой. Он состоял из двух камер: метрической камеры и звездной камеры. Метрическая камера сняла квадратные кадры пленки, охватывающие около 27 000 км. ² лунной поверхности с разрешением около 20 м. Используя звездную камеру, пластины Резо (которые добавляли к фотографиям Аполлона знакомые кресты) и другие данные, предоставленные лазерным альтиметром, удалось определить точное положение на лунной поверхности сделанной фотографии. Всего было изготовлено 2240 фотографий, пригодных для использования.

Лазерный альтиметр мог измерять высоту CSM над поверхностью Луны с точностью до одного метра. Он использовал импульсный рубиновый лазер с длиной волны 694,3 нанометра и импульсами мощностью 200 миллиджоулей длительностью 10 наносекунд. Звездная камера использовалась во время запусков лазерного альтиметра на ночной стороне Луны. Он будет показывать точное положение лазерного луча для калибровки результатов высотомера.

Во время своего первого пролета над местом приземления после приземления Уорден попытался увидеть Сокола, с 28-кратным увеличением используя секстант . Он добился успеха, улучшив позиции сайта. Это оказало большую помощь планировщикам миссий, поскольку помогло им уточнить планирование походов Скотта и Ирвина, а также помогло с фотографической интерпретацией с поверхности.

Другой эксперимент, проведенный на Аполлоне-15, включал использование радиосигнала « Индевора» и получил название « Эксперимент с бистатическим радаром нисходящей линии связи» по определению диэлектрической проницаемости поверхностного материала. Во время 17-го пролета ближней стороны, пока Уорден обедал, космический корабль был ориентирован так, чтобы его радиосигнал отражался от Луны и был принят Землей. Сила этого сигнала зависит от угла падения . — Угол Брюстера это самый слабый сигнал, который зависит от диэлектрической проницаемости.

Перед сном Уорден наилучшим образом сориентировал космический корабль для различных экспериментов в отсеке SIM, в частности, со спектрометрами.

Гамма-спектрометр зарегистрировал излучение с энергией от 1 МэВ до 10 МэВ. Когда гамма-лучи проходили через цилиндр с легированным натрия йодидом , они излучали свет, который регистрировался фотоумножителем . Другой фотоумножитель обнаружил заряженные частицы, прошедшие через пластиковый экран вокруг цилиндра. Все это находилось на конце стрелы длиной 25 футов (7,6 м), которая периодически развертывалась и убиралась во время миссии. Он располагался на конце стрелы, чтобы его не заразил космический корабль.

Спектрометр альфа-частиц измерял альфа-частицы, испускаемые поверхностью, в частности газообразные радон -222 и радон-220. Он был оптимизирован для обнаружения частиц с энергиями от 4,7 до 9,1 МэВ. Он был встроен в тот же корпус, что и рентгеновский спектрометр.

Рентгеновский спектрометр использовался для исследования свойств верхних слоев лунной поверхности. Когда солнечные рентгеновские лучи падают на поверхность, они заставляют элементы флуоресцировать рентгеновские лучи с четко определенной энергией. Спектрометр мог бы измерить их и определить состав лунной поверхности.

День 2

Первый полный день сольных операций Уордена был почти таким же, как и предыдущий день. Большую часть своего времени он проводил, включая и выключая различные эксперименты и фотографируя интересующие цели на поверхности Луны.

Даже после одного дня на орбите ученые миссии были чрезвычайно довольны данными, полученными спектрометрами. Однако из-за орбитальной механики они будут получать данные только с той части Луны, которая находится вдоль их орбитального пути. За шесть дней на лунной орбите Луна повернулась лишь примерно на 20%, а орбита космического корабля наклонилась всего на 26°. Таким образом, на самом деле была покрыта лишь небольшая часть лунной поверхности. В идеале для ученых миссию следовало бы разместить на месяц на полярной орбите, откуда она могла бы наблюдать за всей лунной поверхностью.

Лунные учёные особенно интересовались горными породами, которые имели более высокие концентрации самария , урана , тория , калия и фосфора . Они дали этим породам аббревиатуру KREEP (калий (атомный символ K), редкоземельные элементы (REE) и фосфор (P)). Гамма-спектрометр был разработан для обнаружения этих типов горных пород. Они были обнаружены на «Аполлона-12» и «Аполлона-14» площадках посадки , но не на площадке «Аполлона-11» , которая находилась примерно в 1000 км к востоку от площадки «Аполлона-14». Во времена Аполлона-15 учёных интересовало, были ли породы KREEP найдены по всей Луне или только в районе 12 и 14 лет. Считается, что KREEP представляют собой последние химические остатки «океана магмы» после лунной коры. сформировался. KREEPs всплыли на поверхность, потому что их составные элементы «несовместимы», то есть не включились в компактные кристаллические структуры. В конце 1990-х годов результаты Prospector гамма-спектрометра Lunar показали, что породы, содержащие KREEP, сконцентрированы в Ободок Моря Имбриума , ближайшие моря и возвышенности возле Имбриума и бассейна Маре Ингении Южный полюс-Эйткен и распространены на более низком уровне в высокогорье. Распределение, наблюдаемое Lunar Prospector, подтверждает идею о том, что удар, образовавший Море Дождей, привел к раскопкам богатых KREEP пород и выбросу их над Луной, а удар Южный полюс-бассейн Эйткен также обнажил материал, богатый KREEP.

Одним из наиболее личных поступков, которые Уорден сделал во время миссии, было то, как он приветствовал Центр управления полетами после того, как снова появлялся из-за Луны на каждой орбите. Он и Фарук Эль-Баз решили использовать фразу «Привет, Земля; Привет от Индевора », но на разных языках, от арабского до испанского .

Проблемы возникли с панорамной камерой. Он использовал так называемый датчик «V-over-H» для измерения движения поверхности под ним, на основе которого определялось, как перемещать камеру, чтобы компенсировать это движение. С самого начала этот сенсор начал давать сбои: только около 80% изображений были без некоторого размытия. На камеру это не сильно повлияло бы, но раздражало.

Одной из целей, представляющих особый интерес, был кратер Аристарх . В 1963 году Джим Гринакр увидел в этом районе красноватое свечение. Это подтвердили еще четыре наблюдателя, включая тогдашнего директора обсерватории Лоуэлла . «Аполлон-15» был первым пилотируемым космическим кораблем, пролетевшим над этим местом. В то время он не находился под прямыми солнечными лучами, а был освещен светом, отраженным от Земли — Earthshine . Уорден не видел никаких сияний, хотя и описал его как «такое яркое в Earthshine, кажется, оно почти такое же яркое, как и при солнечном свете. Очень, очень яркий кратер».

Постоянной задачей экипажа были тренировки . Его обнаружили даже на непродолжительных полетах, экипажи ослабели из-за отсутствия гравитации. Exergym представлял собой банджи-шнур , за который экипаж тянул, чтобы держать плечи и руки сильными. Уорден также складывал центральный диван и бегал на остановке. Другие упражнения, которые, по мнению экипажа, они могли выполнять, заключались в том, чтобы расположиться между переборкой и диванами и сгибать колени, опираясь на руки. Во время технического отчета в конце миссии экипаж рассказал, что, хотя планировалось, что все они проделают одинаковое количество упражнений, Уорден сделал вдвое больше, так как всю миссию находился в невесомости , а двое других проведет три дня в атмосфере, составляющей одну шестую гравитации Луны.

Во время пролета над районом Литтроу Уорден сообщил, что видел «маленькие конусы почти неправильной формы», которые, по его словам, были похожи на шлаковые конусы . Это наблюдение стало одной из главных причин поехать туда на «Аполлоне-17» . Оказалось, что один из этих «шлаковых конусов» был всего лишь ударным кратером, когда его посетили Джин Сернан и Харрисон Шмитт на «Аполлоне-17», и что на самом деле он видел молодые кратеры с темным слоем выброса . Доказательства вулканической активности в Шорти действительно появились, когда там была обнаружена оранжевая почва. Он состоял из оранжевых стеклянных бусинок, которые были распылены в расплавленном виде из фумаролы или лавового фонтана 3,64 миллиарда лет назад.

День 3

В течение третьего дня пребывания на лунной орбите у Уордена начались проблемы с масс-спектрометром. Он был расположен на конце стрелы, которую периодически выдвигали и убирали на протяжении всей миссии. Часто инструменты в КМ указывали на то, что ему не удалось втянуться. Чтобы заставить его правильно втягиваться, ему пришлось несколько раз включить переключатель втягивания/развертывания. Во время выхода в открытый космос по возвращении на Землю он осмотрел корпус и обнаружил, что направляющие штифты едва проходят через направляющую прорезь. Далее выяснилось, что проблемы с втягиванием всегда возникали после того, как корпус находился в тени космического корабля, но полностью убирался после нахождения на солнечном свете. Это было вызвано остановкой двигателя, а это означает, что части стрелы деформировались из-за теплового расширения . Чтобы предотвратить это, в инструменты, используемые на Аполлоне-16 и Аполлоне-17, было внесено несколько модификаций .

Через 146 часов после запуска Уорден расположил космический корабль так, чтобы он мог сфотографировать область « неба » напротив Солнца, в надежде увидеть gegenschein . Считается, что это слабое свечение вызвано крошечными частицами в межпланетной среде, отражающими свет обратно на наблюдателя. Из-за ошибок прицеливания никаких полезных данных получено не было. нелунными целями были зодиакальный свет и корона Солнца Другими .

День 4

Четвертый одиночный день оказался чрезвычайно напряженным для обеих команд. Скотту и Ирвину предстояло пятичасовое пребывание в ЛЕВА и старт с Луны. Затем Уордену придется провести сближение и стыковку с LM.

Прежде чем все это, Уордену пришлось выполнить пересадку самолета. За три дня орбитальная траектория « Индевора» сместилась так, что больше не проходила над местом приземления. Таким образом, без этого ожога рандеву было бы затруднено. Это было 18-секундное включение SPS, произошедшее сразу после того, как «Индевор» снова появился из-за Луны на ее 45-й орбите.

Затем Уорден попытался увидеть « Сокол» на поверхности. Это было сделано для предоставления точной информации о новой орбите CSM и облегчения предстоящей встречи. Однако у него возникли трудности из-за того, что Солнце поднялось выше, из-за чего рельеф стал намного меньше, а поверхность - намного ярче.

Ссылки

Чайкин, Андрей (1994). Человек на Луне: Путешествия астронавтов Аполлона . Викинг. ISBN 0-670-81446-6 .
Харланд, Дэвид М. (1999). Исследование Луны: экспедиции Аполлона . Спрингер/Издательство Praxis. ISBN 1-85233-099-6 .
Центр пилотируемых космических кораблей НАСА (1972 г.). Предварительный научный отчет Аполлона-15 . Научно-техническое бюро НАСА.
Журнал полетов Аполлона-15 . Проверено 17 июня 2005 г.
Мунпорт: История стартовых комплексов и операций Аполлона . Проверено 17 июня 2005 г.