Пакет экспериментов «Аполлон» на лунной поверхности
Пакет экспериментов на лунной поверхности «Аполлона» ( ALSEP ) включал в себя набор научных инструментов, размещаемых астронавтами на месте приземления каждой из пяти миссий «Аполлона», которые должны были приземлиться на Луну после «Аполлона-11» («Аполлон- 12» , « 14» , «15» , «16» и «17» ). ). Аполлон-11 оставил после себя меньший пакет под названием « Пакет ранних научных экспериментов Аполлона» или EASEP .
Фон
[ редактировать ]Приборы и эксперименты, которые будут включать ALSEP, были определены в феврале 1966 года. В частности, эксперименты, ответственные учреждения, а также главные исследователи и соисследователи были: [1]
- Пассивный лунный сейсмический эксперимент: Массачусетский технологический институт , Фрэнк Пресс ; Колумбийский университет , Джордж Саттон; Технологический институт Джорджии , Роберт Хостетлер
- Магнитометр поверхности Луны : Исследовательский центр Эймса , К. П. Сонетт; Центр космических полетов Маршалла , Джерри Модизетт.
- средней энергии Солнечный ветер : Лаборатория реактивного движения , К.В. Снайдер и М.М. Нойгебауэр.
- Обнаружение надтепловых ионов : Университет Райса , Дж. У. Фриман-младший; Центр космических полетов Маршалла, Курт Мишель .
- Эксперимент по тепловому потоку : Колумбийский университет, М. Лангсет; Йельский университет , С. Кларк.
- Низкоэнергетический солнечный ветер: Университет Райса, Б. Дж. О'Брайен.
- Активный сейсмический эксперимент : [1] [2] Стэнфордский университет , Р.Л. Ковач; Геологическая служба США , Дж. С. Уоткинс.
- Система изотопного питания SNAP-27: [3] Национальные лаборатории Сандиа , Джим Леонард
ALSEP был построен и испытан компанией Bendix Aerospace в Анн-Арборе, штат Мичиган . Приборы были предназначены для автономной работы после ухода астронавтов и проведения долгосрочных исследований лунной среды. Они были расположены вокруг центральной станции, которая поставляла электроэнергию, вырабатываемую радиоизотопным термоэлектрическим генератором (РТГ), для работы инструментов и связи, чтобы данные, собранные в ходе экспериментов, могли быть переданы на Землю. Тепловой контроль достигался с помощью пассивных элементов (изоляция, отражатели, тепловые покрытия), а также резисторов рассеивания мощности и нагревателей. Данные, собранные с приборов, были преобразованы в формат телеметрии и переданы на Землю.
Развертывание
[ редактировать ]ALSEP хранился в лунного модуля отсеке научного оборудования (SEQ) в двух отдельных субпакетах. Базой первого субпакета была Центральная станция, а основой второго субпакета была часть РТГ. Ко второму комплекту также прикреплялся дополнительный поддон, на котором обычно находились один или два эксперимента и узел подвеса антенны. На «Аполлоне-12», «13» и «14» во втором пакете также хранился лунный переносчик ручных инструментов (HTC). Точное проведение экспериментов различалось в зависимости от миссии. На следующих изображениях показана типичная процедура Аполлона-12.
| Картина | Описание |
|---|---|
 | Пит Конрад открывает двери отсека SEQ с помощью системы ремешков и шкивов. |
 | Алан Бин удаляет второй подпакет из отсека SEQ. Это было достигнуто за счет использования стрелы, которую можно увидеть выдвинутой, и системы шкивов для ее установки на землю. К «Аполлону-17» астронавты почувствовали, что использование системы стрелы и шкивов усложняет операцию. Таким образом, вся система была удалена для «Аполлона-17». На «Аполлоне-11» Базз Олдрин решил не использовать систему из-за нехватки времени. |
 | Первый подпакет, который Конрад ранее удалил из отсека SEQ. |
 | Бин опускает контейнер с РИТЭГом в положение, позволяющее получить к нему доступ. |
 | Бин начинает снимать купол с контейнера РИТЭГ. Он использует специальный инструмент под названием Dome Removal Tool (DRT). Обратите внимание, как он уже подготовил РТГ к заправке и уже развернул ХТК. Конрад уже удалил субподдон из комплекта RTG. |
 | Бин выбрасывает купол с все еще прикрепленным DRT. Ни один из них впоследствии не пригодился. |
 | Бин пытается извлечь топливный элемент из контейнера с помощью инструмента для перекачки топлива (FTT). Обратите внимание на один из универсальных ручных инструментов (UHT), входящих в комплект поставки RTG. На «Аполлоне-12» топливный элемент застрял в контейнере из-за теплового расширения (Бин чувствовал тепло через свой скафандр). Конрад стучал по бочонку молотком, а Бин успешно его высвободил. Затем он вставил его в РТГ и выбросил FTT. |
 | Бин прикрепляет комплект RTG к переносной балке, готовясь к переходу к месту развертывания ALSEP. Переносная штанга позже будет использоваться в качестве мачты для антенны на Центральной станции. |
 | Во время перехода к месту дислокации ALSEP Конрад сделал этот снимок. Его тень указывает на то, что он несет поддон с одним из двух UHT. |
 | Бин переносит ALSEP на место развертывания. |
 | Конрад держит перекладину в левой руке и освобождает узел подвеса антенны с помощью UHT. |
 | На этой фотографии изображен Джим Ловелл , тренирующийся перед полетом на Аполлон-13. В настоящее время он развертывает макет Центральной станции. Станция была подпружинена. После отпускания болтов Бойда верхняя часть станции поднялась, развернув ее. Обратите внимание на различные места на его вершине, где перед развертыванием проводились некоторые эксперименты. Они также удерживались болтами Бойда, которые были освобождены с помощью UHT. [4] |
Общие элементы
[ редактировать ]Каждая станция ALSEP имела некоторые общие элементы.
| Имя | Диаграмма | Картина | Описание |
|---|---|---|---|
| Центральный вокзал |  |  | На снимке изображена Центральная станция ALSEP Аполлона-16. Центральная станция по сути была командным центром всей станции ALSEP. Он получал команды с Земли, передавал данные и распределял энергию для каждого эксперимента. Связь с Землей осуществлялась через модифицированную аксиально-спиральную антенну длиной 58 см и диаметром 3,8 см, установленную на вершине центральной станции и направленную астронавтами на Землю. Передатчики, приемники, процессоры данных и мультиплексоры размещались на центральной станции. Центральная станция представляла собой 25-килограммовый ящик с положенным объемом 34 800 куб. см. Кроме того, на Аполлонах с 12 по 15 на центральной станции был установлен детектор пыли, который измерял накопление лунной пыли. |
| Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ) |  |  | На снимке изображен ритэг с корабля «Аполлон-14» на фоне Центральной станции. РИТЭГ был источником энергии для ALSEP. Он использовал тепло радиоактивного распада плутония-238 и термопар для выработки примерно 70 Вт мощности. Основой RTG стала основа второго подпакета ALSEP. |
| Бочка РИТГ |  | В контейнере РИТЭГ хранился твэл плутоний-238. Он располагался слева от отсека SEQ. Корпус был спроектирован так, чтобы выдержать взрыв ракеты-носителя в случае прерывания полета или повторного входа в атмосферу Земли (что и произошло на Аполлоне-13). На снимке Эдгар Митчелл практикуется в извлечении топливного элемента. |
Список экспериментов
[ редактировать ]| Имя | Диаграмма | Описание |
|---|---|---|
| Активный сейсмический эксперимент (ASE) |  | С помощью сейсмологии можно было определить внутреннюю структуру Луны на глубине нескольких сотен футов под землей. ASE состоял из трех основных компонентов. Комплект из трёх геофонов выстроил в ряд космонавт Центральной станции для обнаружения взрывов. [5] Минометный комплект был предназначен для сброса комплекта из четырех взрывчатых веществ с разного расстояния от ALSEP. Наконец, активированный астронавтом Тампер был использован для взрыва одного из 22 зарядов, чтобы создать небольшой шок. На схеме показано устройство Thumper. |
| Эксперимент с заряженными частицами в лунной среде (CPLEE) | CPLEE был разработан для измерения потоков заряженных частиц, таких как электроны и ионы . | |
| Эксперимент с датчиком холодного катода (CCGE) или ионным датчиком с холодным катодом (CCIG) | Эксперимент CCGE был предназначен для измерения давления лунной атмосферы . Первоначально он был спроектирован как часть SIDE, но его сильное магнитное поле могло вызвать помехи. CCIG находится справа на схеме. | |
| Эксперимент по тепловому потоку (HFE) | HFE был разработан для проведения тепловых измерений подповерхности Луны, чтобы определить скорость, с которой тепло выходит из недр. [6] Измерения могут помочь определить содержание радиоизотопов и помочь понять тепловую эволюцию Луны. HFE состоял из блока электроники и двух датчиков. Каждый зонд был помещен астронавтом в яму, пробуренную на глубину около 2,5 м. | |
| Лазерный дальномерный ретрорефлектор (LRRR) | 
| LRRR используется для отражения лазерного луча от Земли, время прохождения луча туда и обратно является точным показателем расстояния до Луны. Информация используется для изучения рецессии Луны из-за приливной диссипации и нерегулярного движения Земли. LRRR — единственные эксперименты, которые используются до сих пор. На диаграмме выше показана версия Аполлона-11 . Аполлон-14 был похож на Аполлон-11. На нижней диаграмме показана более крупная версия Аполлона-15. |
| Эксперимент по составу лунной атмосферы (LACE) | LACE был разработан для определения состава лунной атмосферы. | |
| Эксперимент по лунному выбросу и метеоритам (LEAM) |  | LEAM был разработан для обнаружения вторичных частиц, выброшенных метеоритами на поверхность Луны, а также для обнаружения самих первичных микрометеоритов. [7] См. «Лунный грунт», где приведены результаты некоторых экспериментов. |
| Эксперимент по лунному сейсмическому профилированию (LSPE) |   | LSPE был похож на ASE, за исключением того, что ожидаемая глубина должна была составлять несколько километров. Он состоял из трех основных компонентов. Рядом с ALSEP космонавт разложил комплект из четырех геофонов. [5] Антенна LSPE использовалась для подачи сигналов на заряды. Было предъявлено восемь обвинений, каждое из которых имело различные размеры: от 1 ⁄ От до 6 фунтов (от 0,06 до 2,72 кг). Заряды были задействованы во время движения марсохода . |
| Гравиметр лунной поверхности (LSG) |  | LSG был разработан для очень точных измерений лунной гравитации и ее изменения с течением времени. Была надежда, что эти данные можно будет использовать для доказательства существования гравитационных волн . |
| Лунный поверхностный магнитометр (LSM) |  | LSM был разработан для измерения магнитного поля Луны . Эти данные могут быть использованы для определения электрических свойств недр. Его также использовали для изучения взаимодействия солнечной плазмы и поверхности Луны. |
| Пассивный сейсмический эксперимент Аполлон-12 (PSE) |  | PSE был разработан для обнаружения « лунных землетрясений », как естественных, так и искусственно созданных, чтобы помочь изучить структуру недр. |
| Пакет пассивных сейсмических экспериментов (PSEP) |  | Похож на PSE, за исключением того, что он был самоокупаемым. Это означало, что у него был собственный источник энергии ( солнечные батареи ), электроника и коммуникационное оборудование. Кроме того, PSEP также имел детектор пыли. |
| Эксперимент со спектрометром солнечного ветра (SWS) |  | SWS был разработан для изучения свойств солнечного ветра и его воздействия на лунную среду. |
| Эксперимент с детектором надтепловых ионов (СТОРОНА) | SIDE был разработан для измерения различных свойств положительных ионов в лунной среде, предоставления данных о взаимодействии плазмы солнечного ветра и Луны, а также для определения электрического потенциала лунной поверхности. |
Список миссий
[ редактировать ]В каждой миссии был свой набор экспериментов.
Аполлон-11 (EASEP)
[ редактировать ]
Из-за риска раннего прерывания работы на Луне геологи убедили НАСА разрешить только те эксперименты, которые можно было бы организовать или завершить за 10 минут. [8] В результате Аполлон-11 не оставил полный пакет ALSEP, а оставил более простую версию, названную Ранним пакетом наземных экспериментов Аполлона (EASEP). Поскольку был запланирован только один выход в открытый космос продолжительностью 2 часа 40 минут, у экипажа не было достаточно времени для развертывания полного ALSEP, на развертывание которого обычно уходило от одного до двух часов. Оба пакета хранились в отсеке SEQ LM.
Инженеры разработали EASEP для развертывания одной рукояткой, а ретро-рефлектор лазерной локации (LRRR) также развертывается в течение десяти минут. Несмотря на более простую конструкцию, сейсмометр оказался достаточно чувствительным, чтобы обнаружить Нила Армстронга во время сна. движения [8]
| Имя | Картина | Примечания |
|---|---|---|
| ЛРРР |  | Прозрачный пыльник уже снят и находится правее на 3–4 м. Металлический отражатель отражает черное небо. |
| ПСЭП |  | Не удалось через 21 день. |
Аполлон-12
[ редактировать ]
| Имя | Картина | Примечания |
|---|---|---|
| ЛСМ |  | Хранится в первом субпакете. |
| ПОЧЕМУ |  | Хранится в первом субпакете. |
| СВС |  | Хранится в первом субпакете. |
| СТОРОНА / CCGE |  | Хранится на второй упаковке как часть субподдона. CCIG можно увидеть слева от СТОРОНЫ. CCIG потерпел неудачу всего через 14 часов. |
Антенный подвес в сборе хранился на поддоне. Табурет для PSE, инструменты ALSEP, переноска и HTC хранились во втором пакете.
Аполлон-13
[ редактировать ]
Из-за прерванной посадки ни один из экспериментов не был проведен. Однако ступень S-IVB Аполлона-13 была намеренно разбита на Луне, чтобы подать сигнал для PSE Аполлона-12.
| Имя | Примечания |
|---|---|
| CPLEE | Хранится в первом субпакете. |
| CCGE | Хранится в первом субпакете. |
| HFE | Хранится в первом субпакете. |
| ПОЧЕМУ | Хранится в первом субпакете. |
Антенный стабилизатор в сборе хранился в первой упаковке. Табурет для PSE, инструменты ALSEP, переносная перекладина и дрель Lunar хранились на поддоне. HTC хранился на втором субпакете.
Аполлон-14
[ редактировать ]
| Имя | Картина | Примечания |
|---|---|---|
| АСЭ |   | На изображении выше показано минометное устройство. На нижнем изображен пилот лунного модуля Эдгар Митчелл, управляющий «Тампером». Миномет, геофоны и Thumper хранились в первой упаковке. Тринадцать из двадцати двух зарядов Тампера были успешно выпущены. [5] Из-за опасений по поводу применения миномета ни одно из четырех взрывных устройств не было использовано. Была попытка уволить их в конце срока службы ALSEP, но заряды не сработали после столь долгого бездействия. |
| CPLEE |  | Хранится в первом субпакете. |
| ЛРРР |  | Хранится в Quad I LM и переносится на сайт ALSEP отдельно. |
| ПОЧЕМУ |  | Хранится в первом субпакете. |
| СТОРОНА / CCGE |  | Хранится на поддоне. СТОРОНА находится в верхнем левом углу, а CCIG — в центре изображения. |
Антенный подвес в сборе хранился на поддоне. Табурет для PSE, инструменты ALSEP, переноска и HTC хранились во втором пакете.
Аполлон-15
[ редактировать ]
| Имя | Картина | Примечания |
|---|---|---|
| HFE |  | В центре изображения показан блок электроники и два провода, идущие к каждому из датчиков. Хранится во втором субпакете. Во время бурения каждой из скважин было встречено большее сопротивление, чем ожидалось. В результате зонды не удалось ввести на запланированную глубину. Точные научные данные не могли быть получены в ходе эксперимента «Аполлон-15» до тех пор, пока их не удалось сравнить с данными «Аполлона-17». |
| ЛРРР |  | Хранится в Quad III LM и доставляется на площадку ALSEP лунным вездеходом. |
| ЛСМ |  | Хранится в первом субпакете. |
| ПОЧЕМУ |  | Хранится в первом субпакете. |
| СВС |  | Хранится в первом субпакете. |
| СТОРОНА / CCGE |  | СТОРОНА находится слева, а CCIG прикреплен справа. Хранится на поддоне. Обратите внимание на наклон СТОРОНЫ. Это было необходимо из-за широты места посадки Аполлона-15. Также обратите внимание на стрелу, соединяющую SIDE и CCIG. Эта модернизация была сделана потому, что предыдущие команды жаловались на трудности с развертыванием SIDE/CCIG, когда два эксперимента соединялись только проводами. |
Антенный подвес в сборе хранился на поддоне. Инструменты ALSEP, переноска и табурет для PSE хранились во втором дополнительном пакете.
Аполлон-16
[ редактировать ]
| Имя | Картина | Примечания |
|---|---|---|
| АСЭ [1] |   | На фотографиях изображен минометный ранец (вверху) и ударник (внизу). Обратите внимание на новую минометную базу, использованную для улучшения эксперимента после того, как с Аполлоном-14 возникли проблемы. Миномет, геофоны и Thumper хранились в первой упаковке. Основание минометного ящика хранилось на втором субпакете. После того, как три взрывчатки были успешно выпущены, датчик тангажа зашкалил. Тогда было решено не запускать четвертую взрывчатку. Девятнадцать зарядов Тампера были успешно сняты. [5] |
| HFE |  | На снимке показан один успешно установленный датчик теплового потока. Хранится во втором субпакете. После успешного развертывания одного из зондов командир Джон Янг случайно зацепился ногой за кабель, ведущий к эксперименту с Центральной станции. Кабель был выдернут из разъема на Центральной станции. Хотя некоторые технические специалисты и астронавты на Земле считали, что ремонт возможен, управление полетами в конечном итоге решило, что время, необходимое для ремонта, можно лучше использовать для других работ, и поэтому эксперимент был прекращен. |
| ЛСМ |  | Хранится в первом субпакете. |
| ПОЧЕМУ |  | Хранится в первом субпакете. |
Аполлон-17
[ редактировать ]
| Имя | Картина | Примечания |
|---|---|---|
| HFE |  | Один из датчиков можно увидеть на переднем плане, а блок электроники и другой датчик — на заднем плане. |
| КРУЖЕВО |  | |
| ЛИМ |  | LEAM находится на переднем плане. Научная обоснованность этого эксперимента была поставлена под сомнение из-за некоторых странных данных. |
| ЛСПЕ |    | На верхнем изображении показана антенна LSPE на переднем плане. На среднем изображении показано одно из обвинений. На нижнем изображении показаны геофоны. [5] |
| МСУ |  | Из-за ошибки проектирования эксперимент не смог достичь того, для чего он был задуман. |
После Аполлона
[ редактировать ]Система и инструменты ALSEP управлялись командами с Земли. Станции работали с момента развертывания до прекращения вспомогательных операций 30 сентября 1977 года, главным образом, по бюджетным соображениям. Кроме того, к 1977 году было установлено, что блоки питания по крайней мере одной станции не могут работать как с передатчиком, так и с каким-либо другим инструментом. Однако передатчики не были выключены. [9] и все пять ALSEP наблюдались советским радиотелескопом РАТАН-600 в период с 18 октября по 28 ноября 1977 г., после официального завершения их миссии. [10]
Системы ALSEP видны на нескольких изображениях, сделанных лунным разведывательным орбитальным аппаратом во время его витка над местами посадки Аполлона.
Фотография LRO , показывающая ALSEP Аполлона-17 (научный пакет)
Фотография LRO, на которой виден Аполлон-12 ALSEP.
См. также
[ редактировать ]
- Программа Аполлон
- Эксперимент по лунной лазерной локации
- Гексанитростильбен , стабильное в вакууме взрывчатое вещество, используемое в ALSEP.
- Лунный вездеход
- Список искусственных объектов на Луне
Примечания
[ редактировать ]↑ Веб-сайт Энциклопедии Astronautica, запись от 14 февраля 1966 г.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б миссии Аполлон-16 Научные эксперименты - Институт активной сейсмики, Луны и планет (по состоянию на 11 декабря 2015 г.)
- ^ Экспериментальные операции во время выхода Аполлона в открытый космос (по состоянию на 11 декабря 2015 г.)
- ^ Labs, Сандия (15 июля 2019 г.). «Национальные лаборатории Сандии: 23 мая 1969 года: Сандия помогает в лунной программе Аполлон» . Сандия Лабс . Проверено 18 июля 2019 г.
- ↑ Бойд Болтс. Архивировано 17 октября 2011 г. в Wayback Machine (Журнал поверхности Луны Аполлона).
- ^ Jump up to: а б с д и Бжостовский и Бжостовский, стр. 414-416.
- ^ Сара Стэнли (25 июня 2018 г.). «Дело о недостающих данных о лунном тепловом потоке наконец раскрыто» . Журнал геофизических исследований: Планеты . Проверено 9 июля 2018 г. - через Eos (журнал) .
- ↑ Лунный выброс и метеориты. Архивировано 17 мая 2008 г., в Wayback Machine.
- ^ Jump up to: а б Стенограмма устной истории Дона Л. Линда , Проект устной истории Космического центра имени Джонсона НАСА, 27 мая 2005 г.
- ^ Чарльз Редмонд . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства Центр Линдона Б. Джомона Спеке. Хьюстон, Техас 77058 AC713 483-5111 Чарльз Редмонд НОМЕР ВЫПУСКА: 77-47. 12 сентября 1977 г. стр. 5. «...Даже несмотря на то, что эксперименты будут прекращены, передатчики продолжат служить Земле ориентиром в астрономии. Лаборатория реактивного движения продолжит использовать сигналы передатчиков ALSEP для помощи в работе лаборатории по дальнему космосу, включая геодезические и астрометрические исследования и навигацию космических кораблей. Кроме того, движение лунной орбиты будет точно отслеживаться на фоне внегалактических звезд для проверки гравитационных теорий».
- ^ Naugolnaia, M. N.; Spangenberg, E. E.; Soboleva, N. S.; Fomin, V. A. Determination of selenographic coordinates of objects by RATAN-600. Pisma v Astronomicheskii Zhurnal, vol. 4, Dec. 1978, p. 562-565. (Soviet Astronomy Letters, vol. 4, Nov.-Dec. 1978, p. 302-303).
Библиография
[ редактировать ]- Бжостовский М.А. и Бжостовский А.К. Архивирование активных сейсмических данных Аполлона , The Leading Edge, Общество геофизиков-исследователей, апрель 2009 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Сайт астронавтики
- Страница NSSDC «Аполлон»
- Справочник данных научных экспериментов Аполлона
- Отчет о прекращении деятельности ALSEP
- Каталог экспериментальных операций Аполлона
- Пакет экспериментов «Аполлон» на лунной поверхности, обзор сертификации дизайна (1971)
- Архив документов ALSEP из Института Луны и Планет.
