Пакет Apollo Lunar Surface Experiments - Apollo Lunar Surface Experiments Package

ALSEP миссии Apollo 16

В Пакет Apollo Lunar Surface Experiments (ALSEP) состоял из набора научных инструментов, размещенных космонавты на посадочной площадке каждого из пяти Миссии Аполлона высадиться на Луну после Аполлон-11 (Аполлос 12, 14, 15, 16, и 17 ). Аполлон-11 оставил небольшой пакет под названием Пакет ранних научных экспериментов Apollo, или же EASEP.

Фон

В феврале 1966 г. было принято решение об оборудовании и экспериментах, которые будут входить в ALSEP. В частности, эксперименты, ответственные учреждения, а также главные исследователи и соисследователи включали:[1]

ALSEP был построен и протестирован Bendix Aerospace в Анн-Арбор, Мичиган. Инструменты были разработаны для автономной работы после ухода космонавтов и для длительных исследований лунной среды. Они были выстроены вокруг центральной станции, которая снабжала энергией радиоизотопный термоэлектрический генератор (RTG) для управления приборами и связью, чтобы данные, собранные в ходе экспериментов, могли быть переданы на Землю. Температурный контроль обеспечивался пассивными элементами (изоляция, отражатели, тепловые покрытия), а также резисторами рассеивания мощности и нагревателями. Данные, собранные с инструментов, были преобразованы в формат телеметрии и переданы на Землю.

Развертывание

ALSEP хранился в Лунный модуль «Научное оборудование» (SEQ) Bay в двух отдельных подпакетах. Основание первого подпакета составляло Центральную станцию, а основание второго подпакета было частью РИТЭГа. Подподдон был также прикреплен ко второму пакету, который обычно нес один или два эксперимента и сборку подвеса антенны. На Apollo 12, 13 и 14 во втором подпакете также хранился Lunar Hand Tool Carrier (HTC). Точное размещение экспериментов зависит от миссии. На следующих изображениях показана типичная процедура с Аполлона-12.

РисунокОписание
ALSEP AS12-47-6913.jpgПит Конрад открывает двери отсека SEQ с помощью системы шнурков и шкивов.
ALSEP AS12-46-6783.jpgАлан Бин удаляет второй подпакет из отсека SEQ. Это было достигнуто за счет использования выдвинутой стрелы и системы шкивов для установки ее на землю. После Аполлона-17 астронавты почувствовали, что использование стрелы и шкива усложняет операцию. Таким образом, вся система была удалена для Apollo 17. На Apollo 11 Базз Олдрин решил не использовать систему из-за нехватки времени.
ALSEP AS12-46-6784.jpgПервый подпакет, который Конрад удалил из отсека SEQ ранее.
ALSEP AS12-46-6786.jpgБин опускает контейнер с РИТЭГом в положение, где он может получить к нему доступ.
ALSEP AS12-46-6787.jpgБин начинает снимать купол с бочки с РИТЭГом. Он использует специальный инструмент под названием «Инструмент для удаления купола» (DRT). Обратите внимание, как он уже подготовил РИТЭГ к заправке и развернул HTC. Конрад уже удалил поддон из подпакета RTG.
ALSEP AS12-46-6788.jpgБин сбрасывает купол с прикрепленным DRT. Потом ни то, ни другое не использовалось.
Ввод топлива Плутоний-238 в SNAP 27.jpgБин пытается удалить топливный элемент из контейнера с помощью инструмента для переноса топлива (FTT). Обратите внимание на один из универсальных ручных инструментов (UHT), прикрепленный к субпакету RTG. На «Аполлоне-12» горючий элемент застрял в бочке из-за теплового расширения (Бин мог чувствовать тепло через свой костюм). Конрад ударил молотком по стенке бочки, а Боб успешно ее освободил. Затем он вставил его в RTG и выбросил FTT.
ALSEP AS12-46-6792.jpgБин прикрепляет субпакет RTG к несущей балке, готовясь к переходу к месту развертывания ALSEP. Несущая балка позже будет использоваться как мачта для антенны на центральной станции.
ALSEP AS12-46-6793.jpgВо время похода к месту дислокации ALSEP Конрад сделал этот снимок. Его тень указывает на то, что он несет поддон с одним из двух UHT.
ALSEP AS12-46-6807.jpgБин переносит ALSEP на место развертывания.
ALSEP AS12-47-6919.jpgКонрад держит переноску в левой руке, освобождая узел подвеса антенны с помощью УВТ.
ALSEP Ap13-70-HC-77.jpgЭто фото показывает Джим Ловелл тренировка для Аполлона 13. В настоящее время он развертывает макет Центрального вокзала. Станция была подпружиненной. После отпускания болтов Бойда верхняя часть станции поднималась, раскрывая ее. Обратите внимание на различные места наверху, где проводились некоторые эксперименты перед развертыванием. Они также удерживались болтами Бойда, которые были выпущены с помощью УВТ.[4]

Общие элементы

Каждая станция ALSEP имела некоторые общие элементы.

ИмяДиаграммаРисунокОписание
Центральная станцияCentral Station.jpgALSEP Apollo 16 Central Station.jpgНа снимке изображена Центральная станция с ALSEP Аполлона 16.
Центральная станция была по сути командным центром всей станции ALSEP. Он получал команды с Земли, передавал данные и распределял энергию по каждому эксперименту. Связь с Землей обеспечивалась с помощью модифицированной осево-спиральной антенны длиной 58 см и диаметром 3,8 см, установленной наверху Центральной станции и направленной астронавтами на Землю. Передатчики, приемники, процессоры данных и мультиплексоры были размещены на центральной станции. Центральный вокзал представлял собой ящик массой 25 кг и складным объемом 34 800 куб. Кроме того, на Аполлоне 12–15 на Центральной станции был установлен детектор пыли, который измерял накопление лунной пыли.
Радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ)ALSEP RTG ALSEP.pngALSEP Apollo 14 RTG.jpgНа снимке показан РИТЭГ с Аполлона-14 на фоне Центральной станции.
РИТЭГ был источником энергии для ALSEP. Он использовал тепло от радиоактивного распада плутоний-238 и термопары произвести примерно 70 Вт власти. Фундамент РИТЭГа стал базой второго подпакета ALSEP.
Контейнер RTGALSEP Ap14-KSC-70P-508.jpgВ контейнере РИТЭГа хранился топливный элемент плутоний-238. Он был расположен слева от отсека SEQ. Контейнер был спроектирован так, чтобы выдержать взрыв ракеты-носителя в случае прерывания или повторного входа в атмосферу Земли (что произошло на Аполлоне-13). На снимке Эдгар Митчелл тренируется по извлечению топливного элемента.

Список экспериментов

ИмяДиаграммаОписание
Активный сейсмический эксперимент (ASE)Активный сейсмический эксперимент Thumper.pngЗа счет использования сейсмология внутреннюю структуру Луны можно определить на глубине нескольких сотен футов под землей. ASE состоит из трех основных компонентов. Набор из трех геофоны был выстроен космонавтом с Центральной станции в линию для обнаружения взрывов.[5] Пакет из минометов был разработан для запуска набора 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)В CPLEE был разработан для измерения потоки заряженных частиц, таких как электроны и ионы.
Эксперимент с манометром с холодным катодом (CCGE)Датчик с холодным катодом Experiment.jpgCCGE был по существу автономной версией CCIG.
Ионный манометр с холодным катодом (CCIG)Эксперимент CCIG был разработан для измерения давления Лунная атмосфера. Первоначально он проектировался как часть СТОРОНЫ, но его сильное магнитное поле могло вызвать помехи. CCIG находится справа от СТОРОНЫ на диаграмме.
Эксперимент теплового потока (HFE)HFE был разработан для проведения тепловых измерений под поверхностью Луны, чтобы определить скорость, с которой тепло выходит изнутри.[6] Измерения могут помочь определить количество радиоизотопов и понять тепловую эволюцию Луны. HFE состоял из блока электроники и двух датчиков. Каждый зонд был помещен в яму космонавтом, пробуренную на глубину примерно 2,5 м.
Лазерный световозвращатель (LRRR)Лазерное измерение Retroreflector.gif

Лазерный рефлектор Apollo 15.gif

Основная статья: Лунный лазерный эксперимент

LRRR используется для отражения лазер Луч с Земли, время прохождения луча туда и обратно является точным измерителем расстояния до Луны. Информация используется для изучения отступления Луны из-за приливной диссипации и нерегулярного движения Земли. LRRR - единственные эксперименты, которые все еще используются сегодня. На приведенной выше диаграмме показан Аполлон-11 версия. Аполлон 14 был похож на Аполлон-11. На нижнем рисунке показана большая версия Apollo 15.
Эксперимент по составу лунной атмосферы (LACE)LACE был разработан для определения состава лунной атмосферы.
Лунный выброс и эксперимент с метеоритами (LEAM)ALSEP Lunar Ejecta and Meteorites Experiment.gifLEAM был разработан для обнаружения вторичных частиц, которые были выброшены метеоритами на поверхность Луны, и для обнаружения самих первичных микрометеоритов.[7] Видеть Лунный грунт для некоторых результатов эксперимента.
Эксперимент по лунному сейсмическому профилированию (LSPE)ALSEP Эксперимент по лунному сейсмическому профилированию Charge.gif
NASA Apollo17 LSPE explosive.jpg		LSPE был похож на ASE, за исключением того, что ожидаемая глубина должна была составлять несколько километров. Он состоял из трех основных компонентов. Комплект из четырех геофонов был выложен рядом с АЛСЕП космонавтом.[5] Антенна LSPE использовалась для передачи сигналов на заряды. Всего было восемь зарядов, каждый размером от 1/8 до 6 фунтов. Заряды были развернуты во время марсоход траверсы.
Лунный поверхностный гравиметр (LSG)ALSEP Lunar Surface Gravimeter.gifLSG был разработан для очень точных измерений лунной гравитации и ее изменения во времени. Была надежда, что эти данные могут быть использованы для доказательства существования гравитационные волны.
Магнитометр лунной поверхности (LSM)ALSEP Lunar Surface Magnetometer.svgLSM был разработан для измерения Лунное магнитное поле. Эти данные могут быть использованы для определения электрических свойств геологической среды. Он также использовался для изучения взаимодействия солнечной плазмы и поверхности Луны.
Пассивный сейсмический эксперимент (PSE)ALSEP Passive Seismic Experiment.jpgPSE был разработан для обнаружения "лунотрясения, "естественно или искусственно созданный, чтобы помочь изучить структуру недр.
Пакет пассивных сейсмических экспериментов (PSEP)Пакет пассивных сейсмических экспериментов ALSEP.gifАналогичен PSE, за исключением того, что он был самостоятельным. Это означало, что он имел собственный источник питания (солнечные батареи ), электроника и оборудование связи. Кроме того, PSEP также имел детектор пыли.
Эксперимент со спектрометром солнечного ветра (SWS)Спектрометр солнечного ветра ALSEP-en.svgSWS был разработан для изучения свойств солнечного ветра и его влияния на лунную среду.
Эксперимент с надтепловым ионным детектором (СТОРОНА)SIDE был разработан для измерения различных свойств положительных ионов в лунной среде, предоставления данных о взаимодействии плазмы между солнечным ветром и Луной, а также для определения электрического потенциала лунной поверхности.

Список миссий

В каждой миссии был свой набор экспериментов.

Аполлон-11 (EASEP)

Аполлон-11, Базз Олдрин просто переносил EASEP на место развертывания, используя ручки. Это отличается от переноски, используемой в более поздних миссиях.

Из-за риска преждевременного прерывания полета на Луне геологи убедили НАСА разрешить только эксперименты, которые можно было бы провести или завершить за 10 минут.[8] В результате Apollo 11 не оставил полный пакет ALSEP, а оставил более простую версию под названием Early Apollo Surface Experiments Package (EASEP). Поскольку был запланирован только один двухчасовой 40-минутный выход в открытый космос, у экипажа не было бы достаточно времени для развертывания полного ALSEP, на развертывание которого обычно уходило от одного до двух часов. Обе упаковки хранились в отсеке LM SEQ.

Инженеры разработали EASEP для развертывания с помощью одной ручки, а также лазерный ретро-отражатель дальнего действия (LRRR), который можно развернуть за десять минут. Несмотря на более простую конструкцию, сейсмометр был достаточно чувствительным, чтобы обнаруживать Нил Армстронг движения во сне.[8]

ИмяРисунокПримечания
LRRRApollo 11 Lunar Laser Ranging Experiment.jpgОбратите внимание, что черная пылезащитная крышка еще не снята.
PSEPALSEP AS11-40-5951.jpgНе удалось через 21 день.

Аполлон-12

Макет для ALSEP Аполлона 12
ИмяРисунокПримечания
LSMALSEP AS12-47-6920.jpgХранится в первом подпакете.
PSEALSEP AS12-47-6917.jpgХранится в первом подпакете.
SWSALSEP AS12-46-6812.jpgХранится в первом подпакете.
СТОРОНА / CCIGALSEP AS12-47-6922.jpgСохраняется во втором подпакете как часть подпаллета.
CCIG можно увидеть слева от СТОРОНЫ. CCIG вышел из строя всего через 14 часов.

Узел подвеса антенны хранился на поддоне. Табурет для PSE, инструментов ALSEP, планки переноски и HTC хранился во втором подпакете.

Аполлон-13

Планируемый макет для ALSEP Аполлона 13
Запись удара Apollo 13 S-IVB о поверхность Луны, обнаруженная пассивным сейсмическим экспериментом Apollo 12.

Из-за прерванной посадки ни один из экспериментов не был развернут. Однако Аполлон-13 S-IVB сцена была намеренно разбита на Луне, чтобы дать сигнал для Apollo 12 PSE.

ИмяПримечания
CPLEEХранится в первом подпакете.
CCGEХранится в первом подпакете.
Только раз, когда был запущен CCGE.
HFEХранится в первом подпакете.
PSEХранится в первом подпакете.

Узел подвеса антенны хранился на первом подпакете. Табурет для PSE, инструменты ALSEP, переноску и лунную дрель хранились на субподдоне. HTC хранился на втором подпакете.

Аполлон 14

Макет для ALSEP Аполлона 14
ИмяРисунокПримечания
ASEALSEP AS14-67-9361.jpg
ALSEP AS14-67-9374.jpg		На изображении выше показано устройство миномета. На нижнем изображен пилот лунного модуля. Эдгар Митчелл работает на Thumper.
Миномет, геофоны и тампер хранились в первом подпакете.
Тринадцать из двадцати двух зарядов Тампера были успешно выпущены.[5] Из-за опасений по поводу установки миномета ни одна из четырех взрывных устройств не была выпущена. Была попытка запустить их в конце срока службы ALSEP, но заряды не сработали после столь долгого бездействия.
CPLEEALSEP AS14-67-9364.jpgХранится в первом подпакете.
LRRRALSEP AS14-67-9386.jpgХранится в квадрате I LM и доставляется на сайт ALSEP отдельно.
PSEALSEP AS14-67-9362.jpgХранится в первом подпакете.
СТОРОНА / CCIGALSEP AS14-67-9373.jpgХранится на подпалете.
СТОРОНА находится в верхнем левом углу, а CCIG - в центре изображения.

Узел подвеса антенны хранился на поддоне. Табурет для PSE, инструментов ALSEP, планки переноски и HTC хранился во втором подпакете.

Аполлон 15

Макет ALSEP Аполлона 15
ИмяРисунокПримечания
HFEALSEP AS15-92-12416.jpgВ центре рисунка показан блок электроники и два провода, идущие к каждому из датчиков.
Хранится во втором подпакете.
Во время бурения каждой скважины было встречено большее сопротивление, чем ожидалось. В результате зонды не могли быть введены на запланированную глубину. Точные научные данные не могли быть получены из эксперимента «Аполлон-15» до тех пор, пока их нельзя было сравнить с данными «Аполлона-17».
LRRRALSEP AS15-85-11468.jpgХранится в квадрате III LM и доставляется на площадку ALSEP с помощью лунохода.
LSMALSEP AS15-86-11588.jpgХранится в первом подпакете.
PSEALSEP AS15-86-11591.jpgХранится в первом подпакете.
SWSALSEP AS15-86-11593.jpgХранится в первом подпакете.
СТОРОНА / CCIGALSEP AS15-86-11596.jpgСТОРОНА находится слева, а CCIG прикреплен справа.
Хранится на подпалете.
Обратите внимание на наклон СТОРОНЫ. Это было необходимо из-за широты места посадки Аполлона-15. Также обратите внимание на стрелу, соединяющую СТОРОНУ и CCIG. Этот редизайн был сделан, потому что предыдущие бригады жаловались на трудности с развертыванием SIDE / CCIG, когда только провода соединяли два эксперимента.

Узел подвеса антенны хранился на поддоне. Инструменты ALSEP, переноска и табурет для PSE хранились во втором подпакете.

Аполлон-16

Макет для ALSEP Аполлона 16
ИмяРисунокПримечания
ASE[1]ALSEP AS16-113-18377.jpg Аполлон-14, Джо Энгл training.jpgНа фотографиях показаны ступка (вверху) и грохот (внизу). Обратите внимание на новую основу минометов, использованную для улучшения эксперимента после того, как возникли проблемы с Apollo 14.
Миномет, геофоны и тампер хранились в первой подпакете. Основание ящика с минометом хранилось на втором подпакете.
После успешного выстрела трех взрывных устройств датчик тангажа зашкаливал. Тогда было решено не запускать четвертое взрывное устройство. Девятнадцать зарядов Тампера были успешно запущены.[5]
HFEALSEP AS16-113-18369.jpgНа рисунке показан один успешно развернутый датчик теплового потока.
Хранится во втором подпакете.
После успешного развертывания одного из зондов командир Джон Янг нечаянно зацепился ногой за кабель, ведущий к эксперименту от Центральной станции. Кабель вытащили из разъема на центральной станции. Хотя некоторые техники и астронавты на Земле считали, что ремонт возможен, центр управления полетами в конечном итоге решил, что время, необходимое для ремонта, можно лучше использовать для других работ, и поэтому эксперимент был прекращен.
LSMALSEP AS16-113-18374.jpgХранится в первом подпакете.
PSEALSEP AS16-113-18346.jpgХранится в первом подпакете.

Аполлон-17

Макет ALSEP Аполлона 17
ИмяРисунокПримечания
HFEALSEP AS17-134-20497.jpgОдин из датчиков можно увидеть на переднем плане, а блок электроники и другой датчик можно увидеть на заднем плане.
КРУЖЕВОALSEP AS17-134-20498.jpg
LEAMALSEP AS17-134-20500.jpgLEAM находится на переднем плане. Научная обоснованность этого эксперимента была поставлена ​​под сомнение из-за некоторых странных данных.
LSPEALSEP AS17-136-20704.jpg
ALSEP AS17-143-21936.jpg
Геофоны NASA LSPE Apollo17.jpg		На верхнем изображении показана антенна LSPE на переднем плане. На среднем изображении показан один из зарядов. На нижнем изображении показаны геофоны.[5]
МСУALSEP AS17-134-20501.jpgИз-за ошибки в проекте эксперимент не смог достичь того, для чего он был разработан.

После Аполлона

Система и инструменты ALSEP управлялись командами с Земли. Станции работали с момента развертывания до завершения вспомогательных операций 30 сентября 1977 года, главным образом по бюджетным соображениям. Кроме того, к 1977 году блоки питания не могли работать как с передатчиком, так и с любым другим прибором, и диспетчерская ALSEP была необходима для попытки реактивации. Скайлаб. Однако передатчики не выключились,[9] и все 5 ALSEP наблюдались советским радиотелескопом. РАТАН-600 в период с 18 октября по 28 ноября 1977 г., после официального прекращения их миссии.[10]

Системы ALSEP видны на нескольких изображениях, сделанных Лунный разведывательный орбитальный аппарат во время орбит над посадочными площадками Аполлона.

  • МРО фотография, показывающая Apollo 17 ALSEP (научный пакет)

  • Фотография LRO, показывающая Apollo 12 ALSEP

Смотрите также

Примечания

^ Веб-сайт Encyclopedia Astronautica, запись от 14 февраля 1966 г.

Рекомендации

  1. ^ а б Миссия Аполлона-16 Научные эксперименты - Активная сейсмика, Lunar and Planetary Institute (по состоянию на 11 декабря 2015 г.)
  2. ^ Экспериментальные операции во время выхода в открытый космос Аполлона (по состоянию на 11 декабря 2015 г.)
  3. ^ Лаборатории, Сандиа (2019-07-15). "Национальные лаборатории Сандии: 23 мая 1969: Сандия помогает в программе Аполлона Луны". Sandia Labs. Получено 2019-07-18.
  4. ^ Бойд Болтс В архиве 2011-10-17 на Wayback Machine (Журнал Apollo Lunar Surface)
  5. ^ а б c d е Бжостовски и Бжостовски, стр. 414-416.
  6. ^ Сара Стэнли (25 июня 2018 г.). «Дело об отсутствии данных о тепловом потоке Луны наконец решено». Журнал геофизических исследований: планеты. Получено 9 июля 2018 - через Eos (журнал).
  7. ^ Лунный выброс и метеориты В архиве 17 мая 2008 г. Wayback Machine
  8. ^ а б Расшифровка устной истории Дона Л. Линда, Проект устной истории космического центра имени Джонсона НАСА, 27 мая 2005 г.
  9. ^ Чарльз Редмонд. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства Линдон Б. JohMon Spece Cent. Хьюстон, Техас 77058 AC713 483-5111 Чарльз Редмонд ВЫПУСК №: 77-47. 12 сентября 1977 г. "... Даже несмотря на то, что эксперименты будут прекращены, передатчики будут продолжать служить Земле в качестве ориентира в астрономии. Лаборатория реактивного движения будет продолжать использовать сигналы передатчиков ALSEP для помощи в глубинах лаборатории. космические работы, включая геодезические и астрометрические исследования и навигацию космических кораблей. Кроме того, движение по лунной орбите будет точно отслеживаться на фоне внегалактических звезд для проверки теории гравитации ".
  10. ^ Наугольная, М. Н .; Spangenberg, E.E .; Соболева, Н. С .; Фомин, В.А. Определение селенографических координат объектов на РАТАН-600. Письма в астрономическом журнале, т. 4, декабрь 1978 г., стр. 562-565. (Советские астрономические письма, т. 4, ноябрь-декабрь 1978 г., с. 302-303). Бесплатно читать

Библиография

  • Бжостовски М.А., Бжостовски А.С., Архивирование активных сейсмических данных Apollo, The Leading Edge, Общество геофизиков-разведчиков, апрель 2009 г.

внешняя ссылка