Пакет пассивных сейсмических экспериментов
 Пакет пассивных сейсмических экспериментов на Луне | |
| Акроним | ПСЭП |
|---|---|
| Известные эксперименты | Миссия Аполлона-11 |
| изобретатель |
|
| Производитель |
|
Пакет пассивных сейсмических экспериментов ( PSEP ) — научный эксперимент, проведенный на поверхности Луны астронавтами Аполлона-11 в рамках пакета ранних наземных экспериментов Аполлона (EASEP). Целью эксперимента было определение структуры, тектонической активности , физической природы и состава Луны . [ 1 ] PSEP был первым сейсмометром, установленным на планете, отличной от Земли . [ 1 ]
Фон
[ редактировать ]Калифорнийский технологический институт участвовал в многочисленных предыдущих попытках измерить сейсмическую активность Луны, предоставив инструменты для «Рейнджера 3» , «Рейнджера 4» и «Рейнджера 5» . Все три посадочных модуля, участвовавшие в этих миссиях, не смогли успешно достичь места назначения. [ 2 ] Отдельно исследовательская группа Геологической обсерватории Ламонта-Доэрти разработала сейсмометр для полетов на посадочных модулях, входивших в программу Surveyor . Из-за уменьшенной грузоподъемности и решения НАСА отдать приоритет экспериментам, которые могли бы предоставить передаваемые знания, связанные с высадкой экипажа на Луну, зонды не имели сейсмометров. [ 2 ]
Инструмент
[ редактировать ]Электроэнергия для этого эксперимента обеспечивалась EASEP через панели солнечных батарей, и операции эксперимента были ограничены лунным днем. [ 2 ] В более поздних миссиях Аполлона в рамках пакета экспериментов на лунной поверхности Аполлона питание для сейсмических экспериментов этих пакетов обеспечивалось через радиоизотопный термоэлектрический генератор . [ 2 ]
Сенсорная система эксперимента состояла из двух частей:
- три низкочастотных сейсмометра, расположенных ортогонально по трем осям для регистрации горизонтального и вертикального перемещения. [ 2 ]
- один одноосный высокочастотный сейсмометр, который измерял только вертикальное движение. [ 2 ]
Развертывание и эксплуатация
[ редактировать ]PSEP был размещен на высоте 16,8 метров (55 футов) от лунного модуля Аполлона-11 на базе «Спокойствие» 21 июля 1969 года. [ 1 ] Набор из 15 различных команд может быть отправлен в экспериментальный пакет из центра управления полетом на Земле, чтобы управлять двигателями нивелирования и калибровки инструмента. [ 1 ]
Температура прибора достигла максимума 190 °F (88 °C), что на 50 °F (28 °C) превысило ожидаемый максимум 140 °F (60 °C). Эта более высокая, чем ожидалось, температура привела к незначительным эффектам, таким как прерывистые переходные сигналы на низкочастотных сейсмометрах, но не оказала существенного влияния на работу прибора. [ 1 ] В последние два дня низкочастотные сейсмометры вышли за пределы рабочего диапазона, и их не удалось откалибровать повторно, поскольку комплекс не мог получать команды. [ 1 ]
На сейсмометры особенно повлиял уровень сейсмического шума, исходящего от лунного модуля. Этот сейсмический шум был результатом вентиляции, циркуляции жидкости и реакции лунного модуля на изменения температуры. Будущие миссии будут стремиться разместить сейсмометры на как можно более дальнем расстоянии от лунного модуля. [ 1 ]
Измерения и наука
[ редактировать ]Фоновый сейсмический уровень на Луне оказался очень низким, намного ниже, чем тот, который измерялся любым известным прибором на Земле в то время. Несмотря на большие температурные колебания, обусловленные суточным циклом, это не приводит к сильному фоновому шуму. Другая гипотеза предполагала, что на Луну будут постоянно воздействовать метеороиды, что приведет к высокому фоновому шуму, но это было аналогичным образом опровергнуто. [ 3 ] Наиболее важной гипотезой, к которой привели эти наблюдения, было знание того, что на Луне отсутствуют какие-либо значительные тектонические процессы, наблюдаемые в земной коре. [ 4 ]
Пакетом приборов были идентифицированы семь типов сигналов. L-события были единственной классификацией сигналов с предполагаемым происхождением на лунной поверхности, а их основные характеристики описывались как имеющие большую продолжительность (<1 часа) и внезапное инициирование. Эти события будут создавать сигнал, который будет медленно нарастать до своего пика, а затем медленно затухать до фонового уровня. Их характер и возникновение имели большую изменчивость, регистрируемую как долгопериодными, так и короткопериодными сейсмометрами. Этот тип сигнала был обнаружен 83 раза во время миссий Аполлона-11, в среднем 4 раза в день. [ 2 ] Было высказано предположение, что источником этих сигналов являются удары метеороидов или неглубокие лунные землетрясения , и их частота соответствовала ранее сделанным предсказаниям. [ 3 ] [ 5 ] Было высказано предположение, что I-события и X-события являются результатом либо снятия напряжений в корабле из-за теплового расширения, либо результата воздействия микрометеороидов либо на лунный модуль, либо на экспериментальный комплекс. [ 1 ] [ 3 ]
А-события имели антропогенное происхождение. Пока астронавты Аполлона-11 находились на Луне, PSEP обнаружил множество сейсмических сигналов, связанных с их деятельностью, в основном на короткопериодном/высокочастотном вертикальном сейсмографе. Сюда входили шаги астронавтов по поверхности Луны или при прямом физическом контакте с Лунным модулем, в том числе когда Нил Армстронг поднимался по лестнице модуля. [ 3 ] Преобладающая частота многих сигналов типа А, возможно, была вызвана резонансом Лунного модуля. [ 1 ] Предметы, которые были либо расходными, либо просто ненужными для обратного пути, были выброшены из лунного модуля как мусор, образуя первую лунную «зону выброса» в непосредственной близости как к посадочному модулю, так и к PSEP. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Некоторые из этих предметов, такие как подлокотники и портативные системы жизнеобеспечения , при ударе о лунную поверхность генерировали сейсмические сигналы, обнаруженные прибором. [ 1 ]
Предполагалось, что B-события возникли в самом Лунном модуле и были вызваны циркуляцией газа или жидкостей через корабль и в портативных системах жизнеобеспечения. Преобладающая частота этих сигналов увеличивалась во время пребывания Лунного модуля на поверхности, и предполагается, что это было результатом использования расходных материалов на протяжении всей миссии. [ 1 ] М-события были длительными по продолжительности и с большими амплитудами, но имели схожий спектр с В-событиями и могли иметь схожее происхождение из Лунного модуля. [ 1 ] Т-события не имели определенного происхождения. [ 1 ]
Отказ прибора
[ редактировать ]Эксперимент был прекращен 27 августа 1969 года, когда пакет эксперимента не смог получить и выполнить команды с Земли. [ 1 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н «Аполлон-11: предварительный научный отчет. НАСА SP-214» (PDF) . Специальное издание НАСА . 214 . 1 января 1969 года. Бибкод : 1969NASSP.214...... Архивировано (PDF) из оригинала 4 апреля 2023 года . Проверено 17 апреля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Лэтэм, Дж; Юинг, М; Пресс, Ф; Саттон, Дж. (1969). «Пассивный сейсмический эксперимент Аполлона» . Наука . 165 (3890): 241–250. Бибкод : 1969Sci...165..241L . дои : 10.1126/science.165.3890.241 . hdl : 2060/19790013804 . ПМИД 17814819 . Архивировано из оригинала 16 апреля 2023 года . Проверено 16 апреля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Лэтэм, Гэри В.; Юинг, Морис; Пресс, Фрэнк; Саттон, Джордж; Дорман, Джеймс; Накамура, Ёсио; Токсоз, Нафи; Виггинс, Ральф; Дерр, Джон; Дуэнебье, Фредерик (30 января 1970 г.). «Пассивный сейсмический эксперимент» . Наука . 167 (3918): 455–457. Бибкод : 1970Sci...167..455L . дои : 10.1126/science.167.3918.455 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17781450 . S2CID 39004597 . Архивировано из оригинала 17 апреля 2023 года . Проверено 17 апреля 2023 г.
- ^ Лэтэм, Л; Юинг, М; Пресс, Ф; Саттон, Дж; Дорман, Дж; Накамура, Ю; Токсов, Н; Виггинс, Р.; Дерр, Дж; Дуэнебье, Ф (1970). «Пассивный сейсмический эксперимент Аполлона-11» . Дополнение Geochimica et Cosmochimica Acta . 1 : 2309–2320. Бибкод : 1970GeCAS...1.2309L . Архивировано из оригинала 17 апреля 2023 года . Проверено 17 апреля 2023 г.
- ^ МакГарр, А; Лэтэм, ГВ; Голт, Делавэр (1969). «Удары метеоритов как источники сейсмичности на Луне» . Журнал геофизических исследований . 74 (25): 5981–5994. Бибкод : 1969JGR....74.5981M . дои : 10.1029/JB074i025p05981 . S2CID 129790741 . Архивировано из оригинала 17 апреля 2023 года . Проверено 17 апреля 2023 г.
- ^ Горман, Алиса (2016). «Культура на Луне: тела во времени и пространстве» . Археологии . 12 (1): 110–128. дои : 10.1007/s11759-015-9286-7 . ISSN 1555-8622 . S2CID 255375499 .
- ^ Смит, Киона Н. «Астронавты Аполлона-11 оставили на Луне много мусора» . Форбс . Архивировано из оригинала 18 апреля 2023 года . Проверено 21 мая 2023 г.
- ^ Гарбер, Меган (19 декабря 2012 г.). «Мусор, который мы оставили на Луне» . Атлантика . Архивировано из оригинала 9 апреля 2022 года . Проверено 21 мая 2023 г.