O Pacote de Experimentos da Superfície Lunar Apollo ( ALSEP ) é um conjunto de instrumentos científicos instalados pelos astronautas das seis missões do programa Apollo na superfície da Lua entre 1969 e 1972. A missão Apollo 11 instalou uma versão simplificada do ALSEP: o Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP).
Esses instrumentos possibilitaram estudar, até seu desligamento em 1977, várias características da atmosfera, do solo e do subsolo lunar: sismicidade , vento solar , temperatura, composição da atmosfera, campo magnético , etc.
O ALSEP consiste em uma estação central responsável por transmitir os dados científicos coletados para a Terra no Goddard Space Flight Center , recebendo instruções e redistribuindo a energia elétrica fornecida por um gerador termoelétrico radioisotópico (RTG) para um conjunto de quatro com seis instrumentos científicos cuja composição variou de acordo com as missões.
Os instrumentos e experimentos incluídos no ALSEP são selecionados por Fevereiro de 1966. As organizações responsáveis pelo seu desenvolvimento e os investigadores principais e secundários são:
O ALSEP é construído e testado pela Bendix Company de Ann Arbor . Os instrumentos podem operar de forma autônoma após os astronautas saírem e realizar medições no ambiente lunar por longos períodos de tempo. Os instrumentos estão dispostos em torno da estação central que fornece energia elétrica por meio de um gerador termoelétrico radioisotópico (RTG) e transmite os dados coletados para a estação de monitoramento na Terra. O controle térmico é realizado por meio de medidas passivas (isoladores, refletores, proteções térmicas), bem como por meio de resistores e radiadores .
Instrumento | Apollo 11 | Apollo 12 | Apollo 14 | Apollo 15 | Apollo 16 | Apollo 17 |
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Localização | Mare Tranquillitatis 23,4 ° E 0,7 ° N |
Oceanus Procellarum 23,5 ° W 3,0 ° S |
Fra Mauro 17,5 ° W 3,7 ° S |
Hadley Rille 3,7 ° E 26,1 ° N |
Descartes 15,5 ° E 9,0 ° S |
Taurus Littrov 30,8 ° E 20,2 ° N |
Passiva sismómetro (PSE e PSEP) | x | x | x | x | x | |
Sismômetro ativo (ASE) | x | x | ||||
Magnetômetro de superfície lunar (LSM) | x | x | x | |||
Espectrômetro de vento solar (SWS) | x | x | ||||
Detector de íons supratérmico (SIDE) | x | x | x | |||
Medição de fluxo de calor (HFE) | x | x | x | |||
Medição de partículas carregadas (CPLEE) | x | |||||
Medidor de cátodo frio (CCGE e CCIG) | x | x | x | |||
Detector de micrometeorito e ejetado (LEAM) | x | |||||
Perfil Sísmico da Lua (LSPE) | x | |||||
Espectrômetro de massa (LACE) | x | |||||
Gravímetro (LSG) | x | |||||
Detector de poeira | x | x | x | x | ||
Refletor de laser (LRRR) | x | x | x |
O relatório científico final elaborado pela NASA em 1979 lista um grande número de resultados que permitem um progresso significativo no conhecimento da Lua.
Sismômetros passivos revelaram três tipos de tremores sísmicos:
Os dados fornecidos pelos sismômetros permitiram aos cientistas da época esboçar um modelo da estrutura interna da Lua (espessura da crosta, tamanho do núcleo, etc.).
O magnetômetro revelou campos magnéticos locais fracos variando, dependendo da localização, entre 3 × 10 -9 e 327 × 10 -9 tesla .
Os sensores de temperatura permitiram determinar que a temperatura média do solo oscilava de acordo com os locais entre 207 kelvins ( −67 ° C ) e 216 K e que as temperaturas máximas médias do subsolo próximo (entre 1 e 2 metros de profundidade ) era da ordem de 250 K . A partir dos dados coletados foram feitas estimativas da condutividade térmica da camada superficial e do subsolo, bem como uma estimativa do gradiente de temperatura do subsolo.
Todas as estações ALSEP têm componentes comuns.
Designação | Diagrama | foto | Descrição |
Posto central ALSEP | É principalmente uma caixa que controla todos os instrumentos do ALSEP. Ele recebe instruções da Terra que envia de volta para cada um dos instrumentos, transmite os dados científicos coletados e fornece energia elétrica para cada instrumento. As centrais de rádio passam por uma antena de 58 cm de comprimento e 3,8 cm de diâmetro montada no topo da estação central. O conjunto tem o formato de uma caixa com volume de 34,8 dm 3 e peso de 25 kg . Para as missões Apollo 12 e 15, um detector de poeira é montado no topo da estação para medir o acúmulo de poeira lunar. | ||
Gerador termelétrico de radioisótopo (RTG) | O RTG é a fonte de energia do ALSEP. Ele usa o calor fornecido pela radioatividade de uma cápsula de plutônio 238 e termopares que geram cerca de 70 watts . O conjunto cabe em um cubo quadrado de 45 cm e pesa cerca de 20 kg . | ||
Recipiente de plutônio | Um recipiente contém o plutônio 238 usado como combustível pelo RTG. Ele está alojado no compartimento SEQ. O contêiner é projetado para resistir a uma explosão de foguete no caso de um lançamento interrompido ou reentrada na atmosfera da Terra (o que aconteceu para a Apollo 13 ). |
Designação | Diagrama | Descrição |
Sismômetro ativo (ASE) | ASE ( Active Seismic Experiment ) é um sismômetro ativo usado para determinar a composição do subsolo lunar em várias centenas de metros de profundidade. O instrumento é composto por 3 subconjuntos: 3 geofones colocados em linha pelos astronautas para detectar as explosões de cargas explosivas, um morteiro com 4 cargas explosivas destinadas a serem lançadas a distâncias variáveis do ALSEP e um martelo sísmico usando pequenas cargas explosivas implementado pelos astronautas e descrito no diagrama ao lado. | |
Experimento de Ambiente Lunar com Partículas Carregadas (CPLEE) | O CPLEE mede os fluxos de partículas carregadas, como íons e elétrons . | |
Medidor de cátodo frio (CCGE) | O CCGE ( Cold Cathode Gauge Experiment ) é uma versão independente do CCIG. | |
Medidor de cátodo de íon frio (CCIG) | O CCIG ( Cold Cathode Ion Gauge ) é um instrumento que mede a pressão atmosférica da atmosfera lunar. Originalmente, deveria ser parte do SIDE, mas o campo magnético gerado pelo instrumento teria criado interferência. | |
Medição de fluxo de calor (HFE) | O HFE ( Experimento de Fluxo de Calor ) mede as variações térmicas no subsolo para determinar a rapidez com que o calor interno da Lua é evacuado para o exterior. Essas medições devem permitir estimar a radioatividade interna e entender a evolução térmica da Lua. O instrumento é composto por uma caixa eletrônica e 2 sondas. Cada sonda é colocada em um buraco de 2,5 metros de profundidade perfurado pelos astronautas. | |
Refletor de laser (LRRR) | Os refletores de laser LRRR ( Laser Ranging Retroreflector ) permitem a medição precisa da distância Terra-Lua refletindo a luz dos lasers localizados na Terra. Essas medidas são usadas para estimar a distância progressiva da Lua, consequência da dissipação das marés e do movimento irregular da Terra. Este instrumento passivo é o único ainda em uso hoje. | |
Experimento de Análise de Composição da Atmosfera Lunar (LACE) | O objetivo do LACE é determinar a composição da atmosfera lunar. | |
Detector de micrometeorito e ejetado (LEAM) | LEAM ( Lunar Ejecta and Meteorites ) é projetado para detectar micrometeoritos e materiais lunares ejetados por seu impacto. | |
Experimento de medição de perfil sísmico (LSPE) | O LSPE ( Lunar Sismic Profiling Experiment ) é semelhante ao ASE, mas deve permitir que as medições sejam feitas em vários quilômetros de profundidade. Inclui três subconjuntos: 4 geofones implantados próximo ao ALSEP pelos astronautas, uma antena responsável por transmitir um sinal às cargas explosivas, 8 cargas explosivas com massa entre 50 ge 4 kg . As cargas foram instaladas pelos astronautas durante suas excursões lunares . | |
Gravímetro de superfície lunar (LSG) | O LSG ( Gravímetro de Superfície Lunar ) realiza medições muito precisas da gravidade lunar e sua evolução ao longo do tempo. Os cientistas esperavam que os dados coletados pudessem ser usados para confirmar a existência de ondas gravitacionais . | |
Magnetômetro de superfície lunar (LSM) | O LSM ( magnetômetro de superfície lunar ) mede o campo magnético lunar. Os dados são usados para determinar as propriedades elétricas do subsolo. Esses dados também são usados para estudar as interações entre o plasma solar e a superfície lunar. | |
Sismômetro Passivo (PSE) | O PSE ( Passive Sismic Experiment ) detecta os tremores sísmicos da Lua, sejam de origem natural ou artificial, para estudar a estrutura do subsolo. | |
Conjunto de sismômetro passivo (PSEP) | O PSEP ( Passive Seismic Experiment Package ) é semelhante ao PSE, exceto por ser completamente autônomo. Para o efeito, dispõe de painel solar e sistema de telecomunicações. Ele também inclui um detector de poeira lunar. | |
Espectrômetro de vento solar (SWS) | O SWS ( Solar Wind Spectrometer ) estuda as propriedades do vento solar e seu impacto no ambiente lunar. | |
Detector de íons supratérmico (SIDE) | O experimento SIDE ( Superheated Ion Detector Experiment ) é projetado para medir as diferentes características de íons positivos no ambiente lunar, para fornecer dados sobre as interações entre o plasma e o vento solar e para medir o potencial elétrico da superfície da lua. . |
Cada missão envolveu diferentes experimentos científicos.
A missão Apollo 11 não instalou um ALSEP completo, mas uma versão simplificada chamada EASEP. Desde a caminhada espacial estava para durar apenas 2 h 40 , a tripulação não teve tempo suficiente para instalar um ALSEP completa, que leva 1 a 2 horas para implantar .
Designação | foto |
LRRR | |
PSEP |
Devido à interrupção da missão nenhum dos experimentos foi realizado.
Designação | Observações |
CPLEE | Armazenado no primeiro pacote. |
CCGE | Armazenado no primeiro pacote. |
HFE | Armazenado no primeiro pacote. |
PSE | Armazenado no primeiro pacote. |
Designação | foto | Observações |
ASE |
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A imagem superior mostra o revestimento de argamassa. A imagem abaixo mostra o piloto do Módulo Lunar Edgar Mitchell operando o martelo sísmico. A caixa de morteiro, geofones e martelo sísmico foram armazenados na primeira embalagem. Treze das 22 cargas do martelo sísmico podem ser acionadas. Nenhuma das quatro cargas de morteiro pode ser disparada devido a um problema de instalação. O centro de controle tentou dispará-los pouco antes de desligar os ALSEPs, mas o sistema se recusou a operar, provavelmente devido ao tempo decorrido desde sua instalação. |
CPLEE | Armazenado no primeiro pacote. | |
LRRR | Armazenado no compartimento 1 do LEM e transportado separadamente para o site ALSEP. | |
PSE | Armazenado no primeiro pacote. | |
SIDE / CCIG | Armazenado no subpalete. O LADO está no canto superior esquerdo, enquanto o CCIG está no centro da foto. |
Designação | foto | Observações |
HFE | A caixa eletrônica está localizada no centro da foto. Dois cabos o conectam a cada sensor. Armazenado no segundo pacote. A perfuração para instalar os sensores encontrou mais resistência do que o esperado. Eles não puderam ser direcionados para a profundidade solicitada. Os dados coletados não puderam ser explorados até que pudessem ser comparados aos dados coletados pelo experimento similar da Apollo 17 . |
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LRRR | Armazenado no compartimento III do LEM e transportado ao local de instalação usando o rover lunar. | |
LSM | Armazenado no primeiro pacote. | |
PSE | Armazenado no primeiro pacote. | |
SWS | Armazenado no primeiro pacote. | |
SIDE / CCIG | O LADO está à esquerda enquanto o CCIG está à direita. Armazenado com a sub-palete. Observe a inclinação do LADO. Isso é voluntário devido à latitude do local de pouso da Apollo 15 . Notamos também a haste que liga o LADO e o CCIG. Esta nova configuração resulta de um pedido dos astronautas das missões anteriores que tinham dificuldade em instalar o SIDE / CCIG que na altura apenas estavam ligados por fios. |
A antena articulada foi armazenada no subpalete. Os instrumentos ALSEP, poste de transporte e ferramentas foram armazenados na segunda embalagem.
Designação | foto | Observações |
ASE | A foto mostra a caixa contendo a argamassa. Observe a nova base usada, que deve evitar os problemas encontrados com a Apollo 14 . A argamassa, os geofones e o sistema contendo as pequenas cargas são armazenados na primeira embalagem. O fundo da caixa que contém a argamassa é armazenado na segunda embalagem. Depois de lançar as três primeiras cargas, o sensor de inclinação deu errado e foi decidido não disparar a quarta carga. Dezenove cargas do martelo sísmico podem ser disparadas. | |
HFE | A foto mostra uma das sondas do instrumento de medição de fluxo de calor. Armazenado no segundo pacote. Depois de colocar uma das pontas de prova, o Comandante John Young tropeçou no cabo que conectava o instrumento à estação central. O cabo foi arrancado de sua conexão e nenhum reparo pôde ser feito. |
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LSM | Armazenado no primeiro pacote. | |
PSE | Armazenado no primeiro pacote. |
O ALSEP é armazenado no compartimento reservado para instrumentos científicos (SEQ) do estágio de descida do módulo lunar Apollo . As fotos a seguir ilustram a implantação da Apollo 12 ALSEP .
Pete Conrad abre as portas do compartimento SEQ usando várias correias que passam por polias.
Alan Bean extrai o segundo pacote do balde SEQ. Isso é feito em parte usando um sistema de talha e polia visível na foto. Para a Apollo 17 , o sistema foi considerado muito complexo: ele foi excluído. Para a Apollo 11 , Buzz Aldrin decidiu não usar o sistema para economizar tempo.
O primeiro pacote que Conrad tirou do compartimento.
Bean abaixa o recipiente de combustível para que ele possa ser inserido no RTG.
Bean começa a retirar a tampa do recipiente. Ele usa uma ferramenta dedicada (DRT). Ele já preparou o RTG para inserção de combustível e implantou o HTC. Conrad removeu o palete inferior da embalagem que continha o RTG.
Bean abre a tampa com a ferramenta DRT. Nenhum dos dois será útil depois disso.
Bean tenta extrair o combustível de seu recipiente com uma ferramenta dedicada (o FTT). Podemos ver uma das ferramentas universais (UHT) que ainda está anexada ao subconjunto RTG. Para a missão Apollo 12 , a cápsula de plutônio ficou presa em seu alojamento devido à expansão térmica (Bean podia sentir o calor, apesar das luvas). Conrad atingiu o recipiente com um martelo, permitindo que Bean extraísse o combustível. Em seguida, ele é inserido no RTG.
O Bean acopla o RTG ao poste utilizado para seu transporte para trazê-lo ao local de instalação. O mastro é então reutilizado como mastro para a antena da estação central.
Esta foto foi tirada por Conrad durante o transporte do ALSEP para seu local de instalação. Sua sombra indica que ele está carregando um pacote com uma das duas ferramentas UHT.
O Bean transporta o ALSEP para seu local de instalação.
Conrad segura o pólo de transporte com a mão esquerda enquanto instala a antena com a ferramenta UHT.
Esta foto mostra Jim Lovell treinando para a missão Apollo 13 . Ele instala um modelo da estação central. O poste é implantado graças a um sistema de molas.
Os instrumentos científicos eram controlados da Terra. As estações operaram desde sua instalação até10 de setembro de 1977, quando foram interrompidos principalmente por razões orçamentais. Além disso, naquela data, a energia elétrica disponível não permitia mais o funcionamento simultâneo do sistema de transmissão e dos instrumentos: a energia elétrica produzida era praticamente dividida por três nas instalações mais antigas devido ao enfraquecimento da fonte radioativa.
A sala de controle ALSEP foi reutilizada para a reativação do Skylab .
Os dados transmitidos pelos instrumentos são armazenados no National Space Science Data Center no Goddard Space Flight Center . Em 2003 , grande parte das fitas nas quais os dados foram arquivados puderam ser restauradas.
O início do programa Constellation , que era para relançar a exploração lunar, renovou o interesse da NASA nos dados coletados pelas estações ALSEP. Acredita-se que algumas delas não tenham sido arquivadas devido à interrupção abrupta do financiamento do programa em 1977. Em 2008 foi lançada uma avaliação da quantidade de informações ausentes que podem ser de interesse, bem como a viabilidade de sua recuperação.