Pakiet Eksperymentów na Księżycu Apollo — Apollo Lunar Surface Experiments Package

ALSEP misji Apollo 16

Pakiet Apollo Lunar Surface Experiments Package ( ALSEP ) składał się z zestawu instrumentów naukowych umieszczonych przez astronautów w miejscu lądowania każdej z pięciu misji Apollo, aby wylądować na Księżycu po Apollo 11 (Apollos 12 , 14 , 15 , 16 i 17). ). Apollo 11 pozostawił mniejszy pakiet o nazwie Early Apollo Scientific Experiments Package lub EASEP .

Tło

Oprzyrządowanie i eksperymenty, które obejmowałyby ALSEP zostały ustalone w lutym 1966. W szczególności eksperymenty, instytucje odpowiedzialne oraz główni badacze i współbadacze to:

ALSEP został zbudowany i przetestowany przez Bendix Aerospace w Ann Arbor w stanie Michigan . Instrumenty zostały zaprojektowane do autonomicznego działania po odejściu astronautów i prowadzenia długoterminowych badań środowiska księżycowego. Ustawiono je wokół stacji centralnej, która dostarczała energię generowaną przez radioizotopowy generator termoelektryczny (RTG) do obsługi instrumentów i komunikacji, dzięki czemu dane zebrane przez eksperymenty mogły być przekazywane na Ziemię. Kontrolę termiczną uzyskano dzięki elementom pasywnym (izolacja, reflektory, powłoki termiczne) oraz rezystorom rozpraszającym moc i grzałkom. Dane zebrane z instrumentów zostały przekonwertowane na format telemetryczny i przesłane na Ziemię.

Rozlokowanie

ALSEP był przechowywany w Zatoce Sprzętu Naukowego (SEQ) modułu Lunar Module w dwóch oddzielnych podpakietach. Podstawę pierwszego subpakietu stanowiła Stacja Centralna, natomiast podstawa drugiego subpakietu wchodziła w skład RTG. Podpaleta była również dołączona do drugiego podpakietu, który zwykle zawierał jeden lub dwa eksperymenty i zespół kardanowy anteny. W przypadku Apollo 12, 13 i 14 drugi podpakiet zawierał również Lunar Hand Tool Carrier (HTC). Dokładne rozmieszczenie eksperymentów różniło się w zależności od misji. Poniższe zdjęcia pokazują typową procedurę z Apollo 12.

Zdjęcie Opis
ALSEP AS12-47-6913.jpg Pete Conrad otwiera drzwi zatoki SEQ za pomocą systemu smyczy i bloczków.
ALSEP AS12-46-6783.jpg Alan Bean usuwa drugi podpakiet z zatoki SEQ. Udało się to osiągnąć za pomocą wysięgnika, który można zobaczyć w stanie wysuniętym, oraz systemu kół pasowych do ustawienia go na ziemi. W Apollo 17 astronauci uważali, że użycie systemu wysięgnika i koła pasowego komplikuje operację. W związku z tym cały system został usunięty dla Apollo 17. W Apollo 11 Buzz Aldrin zdecydował się nie korzystać z systemu z powodu braku czasu.
ALSEP AS12-46-6784.jpg Pierwszy podpakiet, który Conrad usunął wcześniej z zatoki SEQ.
ALSEP AS12-46-6786.jpg Bean opuszcza beczkę RTG do pozycji, w której ma do niej dostęp.
ALSEP AS12-46-6787.jpg Bean zaczyna zdejmować kopułę z beczki RTG. Używa specjalistycznego narzędzia o nazwie Dome Removal Tool (DRT). Zwróć uwagę, jak przygotował już RTG do tankowania i wdrożył już HTC. Conrad usunął już podpaletę z podpakietu RTG.
ALSEP AS12-46-6788.jpg Bean wyrzuca kopułę z wciąż podłączonym DRT. Żaden z nich nie miał potem zastosowania.
Wkładanie paliwa Plutonium 238 do SNAP 27.jpg Bean próbuje usunąć element paliwowy z beczki za pomocą narzędzia do przenoszenia paliwa (FTT). Zwróć uwagę na jedno z uniwersalnych narzędzi ręcznych (UHT) dołączone do podpakietu RTG. W Apollo 12 element paliwowy utknął w beczce z powodu rozszerzalności cieplnej (Bean mógł wyczuć ciepło przez skafander). Conrad uderzył młotkiem w bok beczki, podczas gdy Bean z powodzeniem ją poluzował. Następnie włożył go do RTG i wyrzucił FTT.
ALSEP AS12-46-6792.jpg Bean dołącza podpakiet RTG do belki nośnej w ramach przygotowań do przejazdu do miejsca rozmieszczenia ALSEP. Nośnik będzie później używany jako maszt anteny na Dworcu Centralnym.
ALSEP AS12-46-6793.jpg Podczas podróży do miejsca rozmieszczenia ALSEP Conrad zrobił to zdjęcie. Jego cień wskazuje, że niesie podpaletę z jednym z dwóch UHT.
ALSEP AS12-46-6807.jpg Bean przenosi ALSEP do miejsca wdrożenia.
ALSEP AS12-47-6919.jpg Conrad trzyma uchwyt w lewej ręce, uwalniając zespół anteny gimbala za pomocą UHT.
ALSEP Ap13-70-HC-77.jpg To zdjęcie pokazuje trening Jima Lovella dla Apollo 13. Obecnie rozmieszcza makietę Dworca Centralnego. Stacja była zasilana sprężyną. Po zwolnieniu śrub Boyda górna część stacji podniosłaby się, rozkładając ją. Zwróć uwagę na różne lokalizacje na górze, w których znajdowały się niektóre eksperymenty przed wdrożeniem. Przytrzymywano je również śrubami Boyda, które zostały uwolnione za pomocą UHT.

Pospolite elementy

Każda stacja ALSEP miała kilka wspólnych elementów.

Nazwa Diagram Zdjęcie Opis
Dworzec Centralny Dworzec Centralny.jpg Stacja centralna ALSEP Apollo 16. Na zdjęciu Dworzec Centralny z ALSEP Apollo 16.
Dworzec Centralny był zasadniczo centrum dowodzenia dla całej stacji ALSEP. Otrzymywał polecenia z Ziemi, przesyłał dane i rozdzielał moc do każdego eksperymentu. Komunikację z Ziemią zapewniała zmodyfikowana antena osiowo-śrubowa o długości 58 cm i średnicy 3,8 cm, zamontowana na szczycie Stacji Centralnej i skierowana przez astronautów na Ziemię. W obrębie Stacji Centralnej umieszczono nadajniki, odbiorniki, procesory danych i multipleksery. Dworzec Centralny był 25-kilogramowym pudełkiem o pojemności 34 800 cm sześciennych. Ponadto, na Apollo 12 do 15, na stacji centralnej zamontowano detektor kurzu, który mierzył nagromadzenie pyłu księżycowego.
Radioizotopowy generator termoelektryczny (RTG) ALSEP RTG ALSEP.png ALSEP Apollo 14 RTG.jpg Na zdjęciu RTG z Apollo 14 z Dworcem Centralnym w tle.
RTG był źródłem zasilania dla ALSEP. Wykorzystał ciepło pochodzące z rozpadu radioaktywnego plutonu-238 i termopar, aby wygenerować około 70 watów mocy. Podstawa RTG była podstawą drugiego podpakietu ALSEP.
Beczka RTG ALSEP Ap14-KSC-70P-508.jpg W beczce RTG przechowywano element paliwowy pluton-238. Znajdował się na lewo od zatoki SEQ. Beczka została zaprojektowana tak, aby wytrzymać eksplozję rakiety nośnej w przypadku przerwania lub ponownego wejścia w ziemską atmosferę (co miało miejsce na Apollo 13). Zdjęcie przedstawia Edgara Mitchella ćwiczącego usuwanie elementu paliwowego.

Lista eksperymentów

Nazwa Diagram Opis
Aktywny eksperyment sejsmiczny (ASE) Aktywny eksperyment sejsmiczny Thumper.png Za pomocą sejsmologii można było określić wewnętrzną strukturę Księżyca do kilkuset stóp pod ziemią. ASE składał się z trzech głównych komponentów. Astronauta z Dworca Centralnego ustawił w linii zestaw trzech geofonów w celu wykrycia eksplozji. Pakiet moździerza został zaprojektowany do rzucenia zestawu czterech materiałów wybuchowych z różnych odległości od ALSEP. Wreszcie, Thumper aktywowany przez astronautów został użyty do zdetonowania jednego z 22 ładunków, aby wywołać niewielki wstrząs. Schemat przedstawia urządzenie Thumper.
Eksperyment ze środowiskiem księżycowym naładowanych cząstek (CPLEE) CPLEE zaprojektowana do pomiaru strumienie naładowanych cząstek, takich jak elektronów i jonów .
Eksperyment z zimną katodą (CCGE) Eksperyment z zimną katodą.jpg CCGE była zasadniczo samodzielną wersją CCIG.
Wskaźnik jonów z zimną katodą (CCIG) Eksperyment CCIG został zaprojektowany do pomiaru ciśnienia atmosfery księżycowej . Pierwotnie został zaprojektowany jako część SIDE, ale jego silne pole magnetyczne powodowałoby zakłócenia. CCIG znajduje się po prawej stronie STRONY na schemacie.
Eksperyment z przepływem ciepła (HFE) HFE został zaprojektowany do wykonywania pomiarów termicznych podpowierzchni Księżyca w celu określenia szybkości, z jaką ciepło wypływa z wnętrza. Pomiary mogą pomóc w określeniu obfitości radioizotopów i pomóc w zrozumieniu ewolucji termicznej Księżyca. HFE składał się z pudełka z elektroniką i dwóch sond. Każda sonda została umieszczona w otworze przez astronautę, który został wywiercony na głębokość około 2,5 m.
Laserowy odbłyśnik dalmierza (LRRR) Laser Ranging Retrorflector.gif

Laserowy odbłyśnik dalmierza Apollo 15.gif


LRRR służy do odbijania wiązki laserowej od Ziemi, czas podróży w obie strony jest dokładnym wskaźnikiem odległości do Księżyca. Informacje są wykorzystywane do badania recesji Księżyca spowodowanej rozpraszaniem pływów i nieregularnym ruchem Ziemi. LRRR to jedyne eksperymenty, które są nadal w użyciu. Powyższy schemat przedstawia wersję Apollo 11 . Apollo 14 był podobny do Apollo 11. Dolny schemat przedstawia większą wersję Apollo 15.
Eksperyment dotyczący kompozycji atmosfery księżycowej (LACE) LACE został zaprojektowany do wykrywania składu atmosfery księżycowej.
Eksperyment z wyrzutami Księżyca i meteorytami (LEAM) ALSEP Eksperyment z wyrzutem księżyca i meteorytów.gif LEAM został zaprojektowany do wykrywania cząstek wtórnych wyrzuconych przez meteoryty na powierzchnię Księżyca oraz do wykrywania samych mikrometeorytów pierwotnych. Zobacz Ziemię Księżycową, aby uzyskać wyniki niektórych eksperymentów.
Eksperyment profilowania sejsmicznego Księżyca (LSPE) Eksperyment profilowania sejsmicznego Księżyca ALSEP Charge.gif
NASA Apollo17 LSPE wybuchowy.jpg
LSPE był podobny do ASE z tym wyjątkiem, że oczekiwana głębokość miała wynosić kilka kilometrów. Składał się z trzech głównych elementów. Astronauta ustawił w pobliżu ALSEP zestaw czterech geofonów. Do przesyłania sygnałów do podopiecznych wykorzystano antenę LSPE. Było osiem ładunków, każdy o różnej wielkości od 1/8 do 6 funtów. Ładunki zostały rozmieszczone podczas trawersów łazika .
Grawimetr powierzchni księżyca (LSG) ALSEP Gravimeter powierzchni księżyca.gif LSG został zaprojektowany do bardzo dokładnych pomiarów grawitacji księżycowej i jej zmian w czasie. Spodziewano się, że dane będą mogły zostać wykorzystane do udowodnienia istnienia fal grawitacyjnych .
Magnetometr powierzchni księżyca (LSM) Magnetometr powierzchni księżyca ALSEP.svg LSM został zaprojektowany do pomiaru pola magnetycznego Księżyca . Dane można wykorzystać do określenia właściwości elektrycznych podpowierzchni. Wykorzystano go również do badania interakcji plazmy słonecznej i powierzchni Księżyca.
Pasywny eksperyment sejsmiczny (PSE) Pasywny eksperyment sejsmiczny ALSEP.jpg PSE został zaprojektowany do wykrywania „ trzęsień księżyca ” stworzonych naturalnie lub sztucznie, aby pomóc w badaniu struktury podpowierzchniowej.
Pakiet pasywnych eksperymentów sejsmicznych (PSEP) ALSEP Passive Seismic Experiment Package.gif Podobny do PSE, tyle że samowystarczalny. Oznaczało to, że posiadał własne źródło zasilania ( tablice słoneczne ), elektronikę i sprzęt komunikacyjny. Ponadto PSEP posiadał również detektor kurzu.
Eksperyment ze spektrometrem wiatru słonecznego (SWS) Spektrometr wiatru słonecznego ALSEP-en.svg SWS został zaprojektowany do badania właściwości wiatru słonecznego i jego wpływu na środowisko księżycowe.
Eksperyment z ponadtermicznym detektorem jonów (SIDE) SIDE został zaprojektowany do pomiaru różnych właściwości jonów dodatnich w środowisku Księżyca, dostarczania danych na temat interakcji plazmy między wiatrem słonecznym a Księżycem oraz do określania potencjału elektrycznego powierzchni Księżyca.

Lista misji

Każda misja miała inny zestaw eksperymentów.

Apollo 11 (EASEP)

W Apollo 11 Buzz Aldrin po prostu przeniósł EASEP do miejsca wdrożenia za pomocą uchwytów. Różni się to od belki nośnej używanej w późniejszych misjach.

Ze względu na ryzyko wczesnego przerwania ciąży na Księżycu geolodzy przekonali NASA, aby zezwoliła tylko na eksperymenty, które można by przygotować lub zakończyć w 10 minut. W rezultacie Apollo 11 nie pozostawił pełnego pakietu ALSEP, ale pozostawił prostszą wersję o nazwie Early Apollo Surface Experiments Package (EASEP). Ponieważ zaplanowano tylko jedną EVA na 2 godziny i 40 minut, załoga nie miałaby wystarczająco dużo czasu na rozmieszczenie pełnego ALSEP, co zwykle trwało od jednej do dwóch godzin. Oba opakowania były przechowywane w zatoce SEQ LM.

Inżynierowie zaprojektowali EASEP tak, aby można go było uruchomić za pomocą jednego ściskanego uchwytu, a retroreflektor laserowy (LRRR) można również uruchomić w ciągu dziesięciu minut. Pomimo prostszej konstrukcji sejsmometr był wystarczająco czuły, aby wykryć ruchy Neila Armstronga podczas snu.

Nazwa Zdjęcie Uwagi
LRRR Eksperyment z laserowym zasięgiem księżycowym Apollo 11.jpg Przezroczysta osłona przeciwpyłowa została już zdjęta i znajduje się 3–4 m dalej w prawo. Metalowy reflektor odbija czarne niebo.
PSEP ALSEP AS11-40-5951.jpg Niepowodzenie po 21 dniach.

Apollo 12

Układ dla ALSEP Apollo 12
Nazwa Zdjęcie Uwagi
LSM ALSEP AS12-47-6920.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
PSE ALSEP AS12-47-6917.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
SWS ALSEP AS12-46-6812.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
STRONA/CCIG ALSEP AS12-47-6922.jpg Składowany na drugim podpalecie w ramach podpalety.
CCIG widać na lewo od STRONY. CCIG zawiodło już po 14 godzinach.

Zespół kardanowy anteny był przechowywany na subpalecie. Stołek dla PSE, narzędzi ALSEP, carrybar i HTC był przechowywany w drugim podpakietu.

Apollo 13

Planowany układ dla ALSEP Apollo 13
Nagranie uderzenia Apollo 13 S-IVB na powierzchnię Księżyca, wykrytego przez pasywny eksperyment sejsmiczny Apollo 12.

Z powodu przerwanego lądowania nie przeprowadzono żadnego z eksperymentów. Jednak stopień Apollo 13 S-IVB został celowo rozbity na Księżycu, aby dostarczyć sygnał do Apollo 12 PSE.

Nazwa Uwagi
CPLEE Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
CCGE Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
Tylko wtedy, gdy poleciało CCGE.
HFE Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
PSE Przechowywany na pierwszym podpakiecie.

Zespół gimbala antenowego był przechowywany na pierwszym podpakiecie. Taboret na PSE, narzędzia ALSEP, belka nośna i wiertło Lunar były przechowywane na podpalecie. HTC był przechowywany na drugim podpakietu.

Apollo 14

Układ dla ALSEP Apollo 14
Nazwa Zdjęcie Uwagi
ASE ALSEP AS14-67-9361.jpg
ALSEP AS14-67-9374.jpg
Powyższe zdjęcie przedstawia urządzenie z zaprawą. Niższy pokazuje pilota modułu księżycowego Edgara Mitchella obsługującego Thumpera.
Moździerz, geofony i Thumper były przechowywane w pierwszym podpakietu.
Trzynaście z dwudziestu dwóch ładunków Thumpera zostało oddanych pomyślnie. Ze względu na obawy związane z rozmieszczeniem moździerza, żaden z czterech materiałów wybuchowych nie został wystrzelony. Próbowano je zwolnić pod koniec okresu eksploatacji ALSEP, ale ładunki nie zadziałały po tak długim okresie uśpienia.
CPLEE ALSEP AS14-67-9364.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
LRRR ALSEP AS14-67-9386.jpg Przechowywane w Quad I LM i dostarczane osobno do zakładu ALSEP.
PSE ALSEP AS14-67-9362.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
STRONA/CCIG ALSEP AS14-67-9373.jpg Składowany na podpalecie.
SIDE znajduje się w lewym górnym rogu, podczas gdy CCIG znajduje się na środku obrazu.

Zespół kardanowy anteny był przechowywany na subpalecie. Stołek dla PSE, narzędzi ALSEP, carrybar i HTC był przechowywany w drugim podpakietu.

Apollo 15

Układ ALSEP Apollo 15
Nazwa Zdjęcie Uwagi
HFE ALSEP AS15-92-12416.jpg Środek obrazu przedstawia skrzynkę z elektroniką i dwa przewody prowadzące do każdej z sond.
Przechowywany na drugim podpakiecie.
Podczas operacji wiercenia dla każdego z otworów napotkano większy opór niż oczekiwano. W rezultacie sondy nie mogły zostać wprowadzone na zaplanowaną głębokość. Dokładnych danych naukowych nie można było uzyskać z eksperymentu Apollo 15, dopóki nie można ich porównać z danymi Apollo 17.
LRRR ALSEP AS15-85-11468.jpg Przechowywany w Quad III LM i przywieziony na teren ALSEP przez łazik Lunar.
LSM ALSEP AS15-86-11588.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
PSE ALSEP AS15-86-11591.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
SWS ALSEP AS15-86-11593.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
STRONA/CCIG ALSEP AS15-86-11596.jpg SIDE znajduje się po lewej stronie, a CCIG po prawej.
Składowany na podpalecie.
Zwróć uwagę na nachylenie BOKU. Było to konieczne ze względu na szerokość geograficzną miejsca lądowania Apollo 15. Zwróć też uwagę na wysięgnik łączący SIDE i CCIG. To przeprojektowanie zostało wykonane, ponieważ wcześniejsze załogi skarżyły się na trudności z rozmieszczeniem SIDE/CCIG, gdy tylko przewody łączyły oba eksperymenty.

Zespół kardanowy anteny był przechowywany na subpalecie. Na drugim podpakietu znajdowały się narzędzia ALSEP, poręcz i taboret dla PSE.

Apollo 16

Układ dla ALSEP Apollo 16
Nazwa Zdjęcie Uwagi
ASE ALSEP AS16-113-18377.jpg Apollo 14 Joe Engle szkolenie.jpg Na zdjęciach widać worek moździerza (na górze) i łobuz (na dole). Zwróć uwagę na nową podstawę moździerza użytą do ulepszenia eksperymentu po napotkaniu problemów z Apollo 14.
Moździerz, geofony i Thumper były przechowywane w pierwszym podpakietu. Podstawa skrzyni z zaprawą była przechowywana na drugim podpakiecie.
Po pomyślnym wystrzeleniu trzech materiałów wybuchowych czujnik nachylenia zniknął z skali. Postanowiono wtedy nie odpalać czwartego materiału wybuchowego. Z powodzeniem wystrzelono dziewiętnaście ładunków Thumpera.
HFE ALSEP AS16-113-18369.jpg Zdjęcie przedstawia jedną sondę przepływu ciepła, która została pomyślnie wdrożona.
Przechowywany na drugim podpakiecie.
Po pomyślnym rozmieszczeniu jednej z sond komandor John Young niechcący złapał stopę na kablu prowadzącym do eksperymentu z Dworca Centralnego. Kabel został wyciągnięty ze złącza na Dworcu Centralnym. Chociaż niektórzy technicy i astronauci na Ziemi wierzyli, że naprawa jest możliwa, kontrola misji ostatecznie zdecydowała, że ​​czas potrzebny na naprawę można lepiej wykorzystać na inne prace, i dlatego eksperyment został przerwany.
LSM ALSEP AS16-113-18374.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.
PSE ALSEP AS16-113-18346.jpg Przechowywany na pierwszym podpakiecie.

Apollo 17

Układ ALSEP Apollo 17
Nazwa Zdjęcie Uwagi
HFE ALSEP AS17-134-20497.jpg Jedna z sond jest widoczna na pierwszym planie, podczas gdy skrzynka z elektroniką i druga sonda są widoczne w tle.
SZNURÓWKA ALSEP AS17-134-20498.jpg
LEAM ALSEP AS17-134-20500.jpg LEAM jest na pierwszym planie. Naukowa słuszność tego eksperymentu została zakwestionowana z powodu pewnych dziwnych danych.
LSPE ALSEP AS17-136-20704.jpg
ALSEP AS17-143-21936.jpg
Geofony NASA LSPE Apollo17.jpg
Górny obraz pokazuje antenę dla LSPE na pierwszym planie. Środkowy obrazek przedstawia jeden z zarzutów. Dolny obraz przedstawia geofony.
LGW ALSEP AS17-134-20501.jpg Z powodu błędu projektowego eksperyment nie mógł osiągnąć tego, do czego został zaprojektowany.

Po Apollu

System i instrumenty ALSEP były kontrolowane przez polecenia z Ziemi. Stacje trwały od rozmieszczenia do zakończenia operacji wsparcia w dniu 30 września 1977 r., głównie ze względów budżetowych. Dodatkowo, do 1977 r. zasilacze nie mogły obsługiwać zarówno nadajnika, jak i żadnego innego przyrządu, a pomieszczenie kontrolne ALSEP było potrzebne do próby reaktywacji Skylab . Jednak nadajniki nie zostały wyłączone, a wszystkie 5 ALSEP było obserwowanych przez sowiecki radioteleskop RATAN-600 między 18 października a 28 listopada 1977, po oficjalnym zakończeniu misji.

Systemy ALSEP są widoczne na kilku zdjęciach wykonanych przez Lunar Reconnaissance Orbiter podczas jego orbitowania nad lądowiskami Apollo.

Zobacz też

Uwagi

^ Strona Encyclopedia Astronautica, wpis z 14 lutego 1966.

Bibliografia

Bibliografia

  • Brzostowski, mgr i Brzostowski, AC, Archiwizacja aktywnych danych sejsmicznych Apollo , The Leading Edge, Society of Exploration Geophysicists, kwiecień 2009.

Zewnętrzne linki