Пакет Apollo Lunar Surface Experiments - Apollo Lunar Surface Experiments Package

ALSEP миссии Apollo 16

Пакет Apollo Lunar Surface Experiments Package ( ALSEP ) включал в себя набор научных инструментов, размещенных астронавтами в местах посадки каждой из пяти миссий Аполлона для высадки на Луну после Аполлона 11 ( Аполлон 12 , 14 , 15 , 16 и 17). ). Аполлон-11 оставил небольшой пакет под названием Early Apollo Scientific Experiments Package , или EASEP .

Фон

В феврале 1966 года было принято решение об оборудовании и экспериментах, которые будут входить в ALSEP. В частности, эксперименты, ответственные учреждения, главные исследователи и соисследователи включали:

ALSEP был построен и испытан компанией Bendix Aerospace в Анн-Арборе, штат Мичиган . Инструменты были разработаны для автономной работы после ухода космонавтов и для долгосрочных исследований лунной среды. Они были выстроены вокруг центральной станции, которая поставляла электроэнергию, генерируемую радиоизотопным термоэлектрическим генератором (РИТЭГ), для работы приборов и связи, 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 отсеке для научного оборудования лунного модуля (SEQ) 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 различается в зависимости от миссии. На следующих изображениях показана типичная процедура с Аполлона-12.

Рисунок Описание
ALSEP AS12-47-6913.jpg Пит Конрад открывает двери отсека SEQ с помощью системы шнурков и шкивов.
ALSEP AS12-46-6783.jpg Алан Бин удаляет второй подпакет из отсека SEQ. Это было достигнуто за счет использования выдвинутой стрелы и системы шкивов для установки ее на землю. На «Аполлоне-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.jpg Первый подпакет, который Конрад удалил из отсека SEQ ранее.
ALSEP AS12-46-6786.jpg Бин опускает контейнер с РИТЭГом в положение, где он может получить к нему доступ.
ALSEP AS12-46-6787.jpg Бин начинает снимать купол с бочки с РИТЭГом. Он использует специализированный инструмент под названием «Инструмент для удаления купола» (DRT). Обратите внимание, как он уже подготовил РИТЭГ к заправке и развернул HTC. Конрад уже удалил подподдон из подпакета RTG.
ALSEP AS12-46-6788.jpg Бин сбрасывает купол с прикрепленным DRT. Потом ни то, ни другое не использовалось.
Ввод топлива Плутоний-238 в SNAP 27.jpg Бин пытается извлечь 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» топливный 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 РИТЭГ и выбросил FTT.
ALSEP AS12-46-6792.jpg Бин прикрепляет субпакет RTG к несущей балке, готовясь к переходу к месту развертывания ALSEP. Несущая балка позже будет использоваться в качестве мачты для антенны на центральной станции.
ALSEP AS12-46-6793.jpg Во 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.jpg Бин переносит ALSEP на место развертывания.
ALSEP AS12-47-6919.jpg Конрад держит ручку для переноски в левой руке, пока он освобождает сборку подвеса антенны с помощью УВТ.
ALSEP Ap13-70-HC-77.jpg На этой фотографии Джим Ловелл тренируется для Аполлона 13. В настоящее время он развертывает макет Центрального вокзала. Станция была подпружиненной. После отпускания болтов Бойда верхняя часть станции поднималась, разворачивая ее. Обратите внимание на различные места наверху, где проводились некоторые эксперименты перед развертыванием. Они также были закреплены болтами Бойда, которые были выпущены с помощью UHT.

Общие элементы

У каждой станции ALSEP были некоторые общие элементы.

Имя Диаграмма Рисунок Описание
Центральная станция Central Station.jpg ALSEP Apollo 16 Central Station.jpg На картинке изображена Центральная станция с ALSEP Аполлона 16.
Центральная станция была главным образом командным центром всей станции ALSEP. Он получал команды с Земли, передавал данные и распределял энергию для каждого эксперимента. Связь с Землей обеспечивалась с помощью модифицированной аксиально-спиральной антенны длиной 58 см и диаметром 3,8 см, установленной на верхней части Центральной станции и направленной астронавтами на Землю. Передатчики, приемники, процессоры данных и мультиплексоры размещались внутри центральной станции. Центральный вокзал представлял собой ящик массой 25 кг с убранным объемом 34 800 кубических сантиметров. 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.png ALSEP Apollo 14 RTG.jpg На снимке показан РИТЭГ с Аполлона-14 на фоне Центральной станции.
РИТЭГ был источником энергии для ALSEP. Он использовал тепло от радиоактивного распада плутония-238 и термопары для выработки примерно 70 Вт энергии. База РИТЭГа послужила базой для второго подпакета ALSEP.
Контейнер с РИТЭГом ALSEP Ap14-KSC-70P-508.jpg В контейнере с РИТЭГом хранился тепловыделяющий 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 и произошло на Аполлоне-13). На снимке Эдгар Митчелл практикует удаление топливного элемента.

Список экспериментов

Имя Диаграмма Описание
Активный сейсмический эксперимент (ASE) Активный сейсмический эксперимент Thumper.png С помощью сейсмологии можно было определить внутреннюю структуру Луны на глубине нескольких сотен футов под землей. ASE состоит из трех основных компонентов. Набор из трех геофонов был выстроен в линию космонавтом с Центральной станции для обнаружения взрывов. 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) CPLEE был предназначен для измерения потоков заряженных частиц , таких как электроны и ионы .
Эксперимент с манометром с холодным катодом (CCGE) Датчик с холодным катодом Experiment.jpg CCGE был по сути автономной версией CCIG.
Ионный манометр с холодным катодом (CCIG) Эксперимент CCIG был разработан для измерения давления лунной атмосферы . Изначально 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 течет изнутри. 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, которая была пробурена на глубину примерно 2,5 м.
Лазерный световозвращатель (LRRR) Лазерное измерение Retroreflector.gif

Лазерный рефлектор Apollo 15.gif


LRRR используется для отражения лазерного луча от 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 показана версия Apollo 11 . Аполлон-14 был похож на Аполлон-11. На нижнем рисунке показана более крупная 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.gif LEAM был разработан для обнаружения вторичных частиц, которые были выброшены метеоритами на поверхность Луны, и для обнаружения самих первичных микрометеоритов. См. Результаты некоторых экспериментов в Лунной почве .
Эксперимент по лунному сейсмическому профилированию (LSPE) ALSEP Эксперимент по лунному сейсмическому профилированию Charge.gif
NASA Apollo17 LSPE explosive.jpg
LSPE был аналогичен 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. Антенна LSPE использовалась для передачи сигналов на заряды. Было восемь зарядов, каждый размером от 1/8 до 6 фунтов. Заряды были развернуты во время походов марсохода .
Лунный поверхностный гравиметр (LSG) ALSEP Lunar Surface Gravimeter.gif LSG был разработан для очень точных измерений лунной гравитации и ее изменения во времени. Была надежда, что эти данные могут быть использованы для доказательства существования гравитационных волн .
Магнитометр лунной поверхности (LSM) Лунный поверхностный магнитометр ALSEP.svg LSM был разработан для измерения лунного магнитного поля . 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.jpg PSE был разработан для обнаружения « лунотрясений» , созданных естественным или искусственным путем, с целью изучения структуры недр.
Пакет пассивных сейсмических экспериментов (PSEP) Пакет пассивных сейсмических экспериментов ALSEP.gif Аналогичен PSE, за исключением того, что он был хозрасчетным. Это означало, что он имел собственный источник энергии ( солнечные батареи ), электронику и оборудование связи. Кроме того, PSEP также имел детектор пыли.
Эксперимент со спектрометром солнечного ветра (SWS) Спектрометр солнечного ветра ALSEP-en.svg SWS был разработан для изучения свойств солнечного ветра и его влияния на лунную среду.
Эксперимент с надтепловым ионным детектором (СТОРОНА) СТОРОНА была разработана 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)

На Apollo 11 Базз Олдрин просто переносил EASEP к месту 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. 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 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 лазерный рефлектор дальнего действия (LRRR) также развертывается в течение десяти минут. Несмотря на более простую конструкцию, сейсмометр был достаточно чувствительным, чтобы обнаруживать движения Нила Армстронга во время сна.

Имя Рисунок Примечания
LRRR Apollo 11 Lunar Laser Ranging Experiment.jpg Прозрачная пылезащитная крышка уже снята и находится на 3–4 м правее. Металлический отражатель отражает черное небо.
PSEP ALSEP AS11-40-5951.jpg Не удалось через 21 день.

Аполлон-12

Макет для ALSEP Аполлона 12
Имя Рисунок Примечания
LSM ALSEP AS12-47-6920.jpg Хранится в первом подпакете.
PSE ALSEP AS12-47-6917.jpg Хранится в первом подпакете.
SWS ALSEP AS12-46-6812.jpg Хранится в первом подпакете.
СТОРОНА / CCIG ALSEP AS12-47-6922.jpg Сохраняется 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, инструменты ALSEP, планка для переноски и HTC хранились во втором подпакете.

Аполлон-13

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

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

Имя Примечания
CPLEE Хранится в первом подпакете.
CCGE Хранится в первом подпакете.
Только время полета CCGE.
HFE Хранится в первом подпакете.
PSE Хранится в первом подпакете.

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

Аполлон 14

Макет для ALSEP Аполлона 14
Имя Рисунок Примечания
ASE ALSEP AS14-67-9361.jpg
ALSEP AS14-67-9374.jpg
На изображении выше показано устройство миномета. На нижнем изображен пилот лунного модуля Эдгар Митчелл, управляющий Thumper.
Миномет, геофоны и тампер хранились в первом подпакете.
Тринадцать из двадцати двух зарядов Тампера были успешно выпущены. 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.
CPLEE ALSEP AS14-67-9364.jpg Хранится в первом подпакете.
LRRR ALSEP AS14-67-9386.jpg Хранится в квадрате I LM и доставляется на сайт ALSEP отдельно.
PSE ALSEP AS14-67-9362.jpg Хранится в первом подпакете.
СТОРОНА / CCIG ALSEP AS14-67-9373.jpg Хранится на субподдоне.
СТОРОНА находится в верхнем левом углу, а CCIG - в центре изображения.

Узел подвеса антенны хранился на поддоне. Табурет для PSE, инструменты ALSEP, планка для переноски и HTC хранились во втором подпакете.

Аполлон 15

Макет ALSEP Аполлона 15
Имя Рисунок Примечания
HFE ALSEP AS15-92-12416.jpg В центре изображения 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 могут быть получены из эксперимента Аполлона 15, пока данные не будут сравнены с данными Аполлона 17.
LRRR ALSEP AS15-85-11468.jpg Хранится в квадрате III LM и доставляется на площадку ALSEP с помощью лунохода.
LSM ALSEP AS15-86-11588.jpg Хранится в первом подпакете.
PSE ALSEP AS15-86-11591.jpg Хранится в первом подпакете.
SWS ALSEP AS15-86-11593.jpg Хранится в первом подпакете.
СТОРОНА / CCIG ALSEP AS15-86-11596.jpg СТОРОНА находится слева, а CCIG прикреплен справа.
Хранится на субподдоне.
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 выполнен, 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
Имя Рисунок Примечания
ASE ALSEP AS16-113-18377.jpg Аполлон-14, Джо Энгл training.jpg На фотографиях показаны ступка (вверху) и грохот (внизу). Обратите внимание на новую основу минометов, использованную для улучшения эксперимента после того, как возникли проблемы с Аполлоном-14.
Миномет, геофоны и тампер хранились в первом подпакете. Основание ящика с минометом хранилось на втором подпакете.
После успешного выстрела трех взрывных устройств датчик тангажа зашкаливал. Тогда было решено не стрелять четвертым взрывчатым веществом. Девятнадцать зарядов Тампера были успешно запущены.
HFE ALSEP AS16-113-18369.jpg На рисунке показан один успешно развернутый датчик теплового потока.
Хранится во втором подпакете.
После успешного развертывания одного из зондов командир Джон Янг случайно зацепился ногой за кабель, ведущий к эксперименту от Центральной станции. Кабель был вытащен из разъема на центральной станции. Хотя некоторые техники и астронавты на Земле считали, что ремонт возможен, центр управления полетом в конечном итоге решил, что время, необходимое для ремонта, можно лучше использовать для других работ, и поэтому эксперимент был прекращен.
LSM ALSEP AS16-113-18374.jpg Хранится в первом подпакете.
PSE ALSEP AS16-113-18346.jpg Хранится в первом подпакете.

Аполлон-17

Макет ALSEP Аполлона 17
Имя Рисунок Примечания
HFE ALSEP AS17-134-20497.jpg Один из датчиков можно увидеть на переднем плане, а блок электроники и другой датчик можно увидеть на заднем плане.
КРУЖЕВО ALSEP AS17-134-20498.jpg
LEAM ALSEP AS17-134-20500.jpg LEAM находится на переднем плане. Научная обоснованность этого эксперимента была поставлена ​​под сомнение из-за некоторых странных данных.
LSPE ALSEP 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.
МСУ ALSEP AS17-134-20501.jpg Из-за ошибки проекта 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 г., 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 для попытки реактивации Skylab потребовалась диспетчерская ALSEP . Однако передатчики не были выключены, и все 5 ALSEP наблюдались советским радиотелескопом РАТАН-600 в период с 18 октября по 28 ноября 1977 г., после официального прекращения их миссии.

Системы ALSEP видны на нескольких изображениях, сделанных лунным разведывательным орбитальным аппаратом во время его орбит над местами посадки Аполлона.

Смотрите также

Примечания

^ Сайт Encyclopedia Astronautica, 14 февраля 1966 запись.

использованная литература

Библиография

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

внешние ссылки