Аполлон-17

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия (не проверялась)

**Аполлон-17**
Полётные данные
Название:	Аполлон-17
Позывной:
Членов экипажа:	3
Запуск:	Сатурн-5, 7 декабря 1972, 5:33:00 GMT, Мыс Канаверал, Флорида, Комплекс 39-А
Посадка:	19 декабря 1972, 19:24:59 GMT, Тихий океан, 17°53′ южной широты, 166°7′ западной долготы
Продолжительность:	301 час 51 минута 59 секунд
Количество витков:

«Аполлон-17» (англ. Apollo 17) — пилотируемый космический корабль, на котором была осуществлена шестая и последняя в рамках программы Аполлон высадка людей на Луну. Это был первый ночной запуск ракеты Сатурн-5, корабль был запущен 7 декабря 1972 года и вернулся на Землю 19 декабря. На настоящее время его полёт остаётся самым последним из пилотируемых полётов на Луну и самым последним из пилотируемых полётов за пределами земной орбиты.

[править] Экипаж

Юджин Сернан — командир
Роналд Эванс — пилот командного модуля
Харрисон Шмит — пилот лунного модуля

В качестве пилота лунного модуля вначале был выбран Джо Энгл, но когда стало очевидно, что программа Аполлона-17 будет последним полётом на Луну, научное сообщество вынудило НАСА включить в состав команды космонавта-учёного. Выбор пал на Шмита, опытного геолога, который был исключён из экипажа Аполлона-18 и заменил Энгла на борту Аполлона-17.

Запасной экипаж

Джон Янг - командир
Стюарт Руза - пилот командного модуля
Чарльз Дьюк - пилот лунного модуля

[править] Деятельность миссии

Одним из двух людей, которые в последний раз ступили на Луну, был первый учёный-космонавт, геолог Харрисон ("Джек") Шмит. В то время, как Эванс совершал витки вокруг Луны, Шмит и Сернан за время трёх вылазок, длившихся по 7,2, 7,6 и 7.3 часа, собрали рекордные 110 кг породы. Экипаж прошёл на Ровере 34 км по долине Тельца, открыл в кратере Шорти т.н. "оранжевую грязь", представляющую собой оранжевые шарики из стеклоподобного материала, и оставил на лунной поверхности комплекс самого сложного оборудования.

Пластина, оставленная на лестнице нижней ступени Челленджера гласит: "Здесь Человек завершил своё первое исследование Луны, декабрь 1972, Н.Э. Пусть дух мира, с которым мы прибыли, отразится в жизнях всего человечества." На пластине изображены два земных полушария и видимая сторона Луны, а также подписи Сернана, Эванса, Шмита и президента Никсона.

[править] Ход работ

Место посадки

Местом посадки экипажа был юго-восточный берег Моря Ясности, северо-западнее гор Тельца. Это тёмный нанос между тремя высокими и крутыми скалами в районе, известном как область Тельца. Предварительные фотографии обнаружили скопления каменных глыб, расположенных вдоль подножия гор, которые могли послужить источником образцов пород. В районе также был оползень, несколько ударных кратеров, а также несколько тёмных кратеров, происхождение которых могло быть вулканическим.

Эксперименты

Построение сейсмического профиля

Назначение построения сейсмического профиля состояло в сборе данных о физических свойствах материалов, расположенных близко к поверхности Луны. Также проводилось измерение лунных сейсмических сигналов, производимых подрывами зарядов взрывчатки на поверхности, наблюдение собственной сейсмической активности в ходе лунотрясений или ударов метеоритов, запись сейсмических сигналов в ходе взлёта с лунной поверхности взлётной ступени лунного модуля. В ходе эксперимента была получена подробная информация о геологических особенностях Луны на глубинах до трёх километров. Оборудование состояло из четырёх сейсмографов, разметочных вех, сейсмометрического модуля с вехой, электронного блока на центральной станции, питающейся от небольшого ядерного реактора, передатчика, антенны и восьми зарядов взрывчатки. Основными компонентами, составляющими заряд взрывчатки, являлись приёмная антенна, приёмник, детонационная цепь, сигнальный процессор и генератор подрывного импульса. Экипаж разместил сейсмографы и сейсмометрический модуль, отметил их вехами и сфотографировал их. Антенны и электронные блоки были также развёрнуты и подключены к центральной станции ALSEP. Заряды были размещены на заданных позициях в течение маршрутных съёмок лунной поверхности.

Исследование грунта

Целью исследования грунта являлось получение данных о физических характеристиках и механических свойствах лунного грунта на поверхности и на некоторой глубине и их различий на разных глубинах. Экспериментальные данные базировались на исследовании грунта в районе посадки для получения выводов о происхождении Луны и сопутствовавших процессов.

Необходимая информация была получена из:

- Размеров частиц лунного грунта и их распределения в полученных образцах, чтобы облегчить оценку профилей плотности и пористости в верхних слоях на глубине в несколько десятков сантиметров;

- уплотнённости, местных и региональных разбросов, исследование таких образований как лучи, моря и откосы и различия между месторождениями различных химических и минералогических соединений;

- сыпучести откосов;

- модуля скорости распространения сейсмических колебаний в материале поверхности, чтобы помочь в представлении результатов сейсмических исследований;

- оценки плотности и определения теплопроводности для анализа измерений результатов нагрева ИК-излучением и тепловым потоком;

- оценки диэлектрических свойств для использования в качестве отражателя для СВЧ-излучения и исследования электрических свойств;

- диффузии газов сквозь лунную поверхность;

- местной прочности и сжимаемости грунта;

- эрозии и выдува пыли во время взлёта и посадки лунного модуля для определения пределов

содержания загрязняющих веществ в выдутых реактивной струёй частицах;

- условий для изучения грунта на Земле (плотность образца, пористость и формообразующее давление).

Информация была получена визуально и в виде фотографий. Были использованы камеры для наблюдений и записи на плёнку а также результаты, полученные в ходе других экспериментов.

Эксперимент по определению теплового потока

Целью эксперимента по определению теплового потока, являвшегося частью ALSEP, было определение уровня потерь тепла лунной обстановки посредством измерения температуры и тепловых свойств на поверхности и на некоторой глубине. Эксперимент проводился во время миссий Аполлонов 15-го, 16-го и 17-го и все полученные результаты были в основном одинаковыми. Оборудование для проведения эксперимента состояло из двух датчиков, соединённых восьмиметровым кабелем с электронным блоком, который был, в свою очередь, подключён плоским ленточным кабелем к станции ALSEP. Астронавты пробурили 2 скважины с помощью аппарата лунного бурения (ALSD). ALSD был оснащён набором защитных колпачков и фиксаторов, различными бурами, насадками, педалью и обладал возможностью различных режимов работы бура (ударным, циклическим, и т.д.). Суставчатые насадки, использовавшиеся при бурении, состояли из полых стекловолоконных трубок, диаметром 25 мм каждая, которые могли быть соединены друг с другом в процессе бурения и оставались в скважинах, чтобы предотвратить осыпание грунта по время установки датчиков. Первоначально предполагалось, что скважины будут пробурены на глубину порядка 3-х метров, но в действительности ни одна из них не достигла такого показателя. Датчики опускались в скважины до их соприкосновения со дном.

Датчики тепла

Каждый датчик был собран из двух жёстких цилиндров, скреплённых гибким соединителем. Каждый цилиндр был 500 мм в длину и содержал в себе 4 платиновых резистивных элемента, которые были электрически соединены в пары, образовывавшие прецизионные (с погрешностью в 0,001 К) разностные термометры. Первая пара элементов была размещена так, что один элемент находился вверху, а другой - внизу цилиндра, на удалении 470 мм от первого; элементы были объединены в мост. Эти датчики назывались градиентным мостом (DTG). Другая пара датчиков была размещена на 90 мм ниже верхнего резистивного элемента и на 90 мм выше нижнего, эти датчики были разнесены на 290 мм друг от друга и образовывали второй мост. Эта пара называлась кольцевым мостом (DTR).

Термопара была установлена около верхнего основания верхнего цилиндра, образовывая верхний датчик градиента температуры. Также к верхнему основанию верхнего цилиндра был прикреплён длинный кабель, который соединял датчик с электронным блоком. Кабель нёс в себе 3 термопары, установленные на удалении в 650, 1150 и 1650 мм от термопары датчика. Термопары были размещены так, чтобы хотя бы часть из них была снаружи скважины на лунной поверхности. Каждый из четырёх мостовых датчиков окружали платиновые однокилоомные резисторные нагреватели. Они использовались для экспериментов по теплопроводности и могли быть запитаны на 0,00 Вт (режим низкой теплопроводности) или 0,5 Вт (режим высокой теплопроводности). Нагреватели могли быть включены на время, приблизительной равное 36 часам для проведения экспериментов по низкой теплопроводности, и на 6 часов - для экспериментов по высокой. Датчики выдавали абсолютную температуру, разность температур (между мостами), данные по высокой и низкой теплопроводностям и температуру самих термопар.

В конкретном плане, в ходе эксперимента измерялись следующие температуры (погрешности

измерений даны в скобках):

- Разностные измерения температур по данным градиентных мостов (0.001 K);

- Низкочувствительные измерения разности температур (0.01 K), и измерения

абсолютной температуры в диапазоне от 190 до 270 К;

- Разностные измерения температуры (0.002 K) и абсолютные температуры (0.05 K) выше 270 К;

- Температуры термопар (0.07 K) в диапазоне от 70 до 400 K;

- Относительные температуры мостов (0.01 K) в диапазоне от 23 до 363 К.

Электронный блок, содержал мультиплексоры и усилители, преобразователь по постоянному току и теплоизолированный блок, содержавший термопару и мост, относительно которых производились измерения. Электронный блок содержался при температуре от 278 до 328 К при помощи нагревательных элементов, термостатов контроля мощности, майларового теплоизоляционного пакета, стекловолоконного корпуса, охлаждающей поверхности и защиты от солнца. Изделие питалось от 29 вольт постоянного тока, подаваемого с центральной станции.

Порядок поименования датчиков

Датчики первого зонда были поочерёдно названы следующим образом: в составе верхнего цилиндра с номером 1 верхний мостовой датчик был назван DTG11A, а нижний - DTG11B; верхний кольцевой датчик имел номер DTR11A, а нижний - DTR11B. В составе нижнего цилиндра с порядковым номером 2 верхний мостовой датчик был назван DTG12A, нижний - DTG12B, верхний кольцевой датчик - DTR12A, нижний - DTR12B. Пары мостовых датчиков были названы DTG11, DTR11, DTG12 и DTR12. Датчики второго зонда были пронумерованы по такой же схеме, за исключением того, что первая цифра, отражающая номер датчика, (первая единица) в каждом обозначении была заменена на двойку, так что верхний мостовой датчик имел номер DTG21A. Оба порядка поименования существуют в соответствующей литературе. Чаще всего используется схема, когда обозначение TC14 обозначает термопару верху первого зонда, TC13 - самая ближняя к первому датчику кабельная термопара, затем идут TC12 и TC11. Второй датчик второго зонда именовался TC24, и т.д. (Другой порядок, просматривающийся в предварительных отчётах экспедиции, предусматривал следующий порядок: термопара датчика имела номер TC11, за ней следовали кабельные TC14, TC13 и TC12).

Работа изделия

Для сбора высоко- и низкотемпературных разностных данных от градиентных датчиков и термопар использовался 7,25-минутный режим измерений. Подобные последовательность измерений могла быть использована в том случае, когда нагреватели управлялись в малом режиме (0,002 Вт) в продолжении порядка 36 часов. Для измерений в режиме 0,5 Вт использовались показания датчиков кольцевых мостов, которые считывались каждые 54 чекунды. Этот режим мог длиться до 8 часов. Этот режим мог использоваться и без включения нагревателей, используя простую схему измерений показателей кольцевых мостовых датчиков. Данный режим, известный также как измерение по кольцевому мосту, мог использоваться в ходе эксперимента сначала каждые 6 часов, а потом всё реже.

Ход работ в составе экспедиции

Электронный блок управления экспериментом был размещён в 12.3 метрах к северу от станции ALSEP, причём скважина для первого зонда была пробурена в 5,7 метрах восточнее от блока, а вторая - в 5,4 метрах западнее. Обе скважины были пробурены в лунном реголите на глубину приблизительно 250 см. Датчики первого зонда находились на следующих глубинах: DTG12B - 233 см; DTR12B - 224 см; DTR12A - 194 см; DTG12A - 185 см; DTG11B - 177 см; DTR11B - 168 см; DTR11A - 139 см; DTG11A - 130 см. Кабельная термопара TC13 была расположена в скважине на глубине 66 см, TC12 была точно наверху скважины, и TC11 лежала прямо на поверхности. Датчики второго зонда находились на следующих глубинах: DTG22B - 234 см; DTR22B - 225 см; DTR22A - 195 см; DTG22A - 186 см; DTG21B - 178 см; DTR21B - 169 см; DTR21A - 140 см; DTG21A - 131 см. Кабельная термопара TC23 была расположена в скважине на глубине 67 см, TC22 была точно наверху скважины, и TC11 лежала прямо на поверхности. Первый зонд был заложен в скважину 12 декабря 1972 г. приблизительно в 02:44 по Гринвичу. Прибор был включён 03:02:00 по Гринвичу и первое считывание показаний с первого зонда произошло 03:05:48. Второй зонд был заложен в 03:08, первое считывание его показаний произошло в 03:08:28. 18 февраля 1977 второй зонд выдал аномальные показания на уровне 230 см. Команда на выключение изделий вместе с прочим оборудованием ALSEP прошла 30 сентября 1977 г.

Работа нагревателей

Нагреватели включались и выключались в малом режиме (0,002 Вт) в январе 1973 г в следующем порядке (обозначение нагревателя следует в скобках за глубиной его размещения, датой и временем включения, и датой и временем выключения по Гринвичу):

Датчик №1:

- H11 (130 см, 3 января 05:58 - 4 января 18:00);

- H12 (177 см, 14 января 00:03 - 15 января 11:48);

- H13 (185 см, 21 января 00:03 - 22 января 12:31);

- H14 (233 см, 8 января 06:21 - января 16:02).

Датчик №2:

- H21 (131 см, 5 января 05:18 - 7 января 06:07);

- H22 (178 см, 16 января 12:06 - 18 января 00:05);

- H23 (186 см, 23 января 00:31 - 24 января 12:30);

- H24 (234 см, 10 января 05:59 - 11 января 17:59).

25 января в 18:00 по Гринвичу датчик H14 был переведён в режим высокой мощности 0,5 Вт и выключен в 20:30.

Эксперимент по лунному геологическому исследованию

Эксперимент по лунному геологическому исследованию (S-059) имел целью получение наиболее полных сведений о возвышенностях в районе гор Тельца и процессах, изменивших их (возвышенностей) поверхность посредством изучения описанных особенностей лунной геологии и возвращения образцов пород. Оборудование для проведения эксперимента включало молоток, клещи, удлинняющую насадку для ручки молотка, ковш с длинной ручкой для забора образцов, грабли, указатель высоты солнца с фотометрической таблицей, весы (размещённые во взлётной ступени посадочного модуля), трубки-пробоотборники с герметичными крышками и укупоривающим устройством для них, переписанные пакеты для образцов, пробоотборник на ровере, спецконтейнеры для образцов, мешки для упаковки и контейнеры для мешков. Использование бура с мощным приводом, насадки пробоотборника, регулируемого привода, извлекателя керна, выталкивателя керна, 0,82-метровых буровых насадок, буровой установки с возможностью извлечения керна, установленной на задней части ровера, позволило получить образцы с глубины 3,3 метра. Для фотосъёмки в ходе эксперимента были использованы 70-миллиметровые камеры с электрическим приводом механизма и 60-миллиметровыми линзами. В ходе миссии на Землю было доставлено 110 кг вулканических камней, обломков осколочных пород и грунта, включая оранжевую грязь.

Эксперимент по исследованию гравитации

Целью эксперимента по исследованию гравитации (S-199) было создание высокоточной карты лунного гравитационного поля в районе посадки и создание привязки земной гравитации к лунной. Основными целями были измерение гравитации в районе лунной базы, в выбранных точках лунной поверхности и измерение гравитации в определённой базовой точке относительно точно таким же образом выбранных и размеченных точек на Земле. Гравитационные отклонения на Земле привели к таким фундаментальным открытиям, как теория изостазии, тектоника плит, горизонтальные изменения плотности в коре и мантии, состав мантии, форма и геосинклинали, границы, батолиты и форма Земли. Измерения гравитации на поверхности привели к изучению таких особенностей как горные хребты, обрамляющие моря, краевые эффекты масконов (местных гравитационных аномалий на Луне), кратеров, борозд и обломочных пород на поверхности Луны, разбросы по толщине слоя реголита и потоков лавы, разброс толщин подстилающих пород и внешний вид лунных морей. Оборудование для эксперимента состояло из портативного гравитометра, который доставлялся на Ровере до выбранных участков поверхности. Профильные измерения проводились без демонтажа гравиметра с Ровера. Экипаж задействовал соотетствующие выключатели в определённой последовательности, считывал показания, отображавшиеся на цифровом дисплее и докладывал на Землю.

Эксперимент по выбросам частиц лунной поверхности и метеоритам

В ходе эксперимента по выбросам частиц лунной поверхности и метеоритам измерялась частота, с которой оказывается влияние на Луну частицами космической пыли и, как следствия этого, выбросов частиц лунной поверхности в местах падения на неё метеоритов. Эксперимент имел следующие цели:

- Определение источников и долгосрочного разброса количества космической пыли, поступающей с лунной орбиты;

- Определение объёмов и происхождения выбросов частиц лунной поверхности вследствие падений метеоритов;

- Определение относительного распределения комет и астероидов в окружающем Землю скоплении метеоритов;

- Изучение возможных отклонений между соответствующими выбросами частиц лунной поверхности и прохождениями Землёй орбит комет и метеоритных потоков;

- Определение объёмов распределения межзвёздных частиц относительно поступлений из зодиакального облака, в то время как солнечная система проносится через нашу галактику;

- Исследовать существование эффекта, названного "фокусированием частиц пыли Землёй".

Оборудование для этого эксперимента, который являлся частью ALSEP, включало в себя один развёртываемый блок с пластинами детекторов, электронику, размещённую на центральной станции, и кабель с разъёмом для подключения блока к центральной станции. Набор датчиков развёртываемого блока включал гасительные и сборочные пластины, ударные пластины, рамки с натянутой плёнкой и микрофоны. Датчики имели поле зрения ±60º и угловое разрешение ±26º. Производилась регистрация столкновений с частицами, обладающими энергией от 1 до 1000 Эрг с основной частотой измерений 10^-4 столкновений/м^2/с. Внешний блок был поднят и развёрнут на лунной поверхности около 8 метров южнее станции ALSEP. Блок был выровнен с точностью ±5º по отбрасываемой им тени. Кожух, защищающий пластины датчика от посторонних частиц, возникающих при отделении взлётной ступени лунного модуля, был сброшен по команде с Земли, которая прошла спустя определённое время после взлёта.

Эксперимент по определению электрических свойств грунта.

Целью эксперимента по определению электрических свойств грунта (S-204) было получение данных о возможностях переноса, поглощения о отражения электромагнитной энергии лунной поверхностью и грунтом, залегающим на некоторой глубине для использования в разработке геологической модели верхних слоёв Луны. Этот эксперимент определял слоистость, вычисляя давление воды под поверхностью и измеряя электрические свойства по месту, определяя их как функцию от глубины. Выбранный частотный диапазон служил для измерения этих свойств на глубине от нескольких метров до нескольких километров. Передатчик выдавал длительные последовательные скважные импульсы на частотах 1, 2.4, 4, 8.1, 16, и 32.1 МГц. Эти импульсы позволяли измерять размер и количество рассеянных объектов под поверхностью. Любая присутствовавшая влага могла быть легко обнаружена, поскольку даже незначительные количества воды в камнях или грунте изменяли электропроводность на несколько порядков. Оборудование для этого эксперимента состояло из развёртываемого автономного передатчика, многодиапазонной передающей антенны, переносного записывающего приёмника на Ровере, всенаправленной широкодиапазонной приёмной антенны и съёмного записывающего устройства. Экипаж перевёз и установил передатчик на расстоянии около 100 м от лунного модуля, а затем развернул антенны. Записывающий приёмник был установлен на лунном модуле. Команда определяла положение Ровера относительно передатчика путём передачи данных во время каждой остановки во время маршрутной съёмки. Для оопределения расстояния учитывались обороты колёс, а азимут записывался исходя из показаний навигационной системы. Затем записывающее устройство было возвращено на Землю.

Атмосферный эксперимент.

Для того, чтобы изучить состав и изменчивость лунной атмосферы, на поверхности Луны был развёрнут небольшой преломляющий магнитный масс-спектрометр, сориентированный на перехват и измерение нисходящего потока газов. Этот эксперимент являлся частью ALSEP. Прибор вместе с нейлоновым защитным кожухом был развёрнут космонавтами Аполлона-17 12 декабря приблизительно в 5 часов по Гринвичу. Пылезащитный кожух, предохранявший изделие от пыли во время работ на поверхности Луны, был сброшен по радиокоманде после того, как экипаж улетел с поверхности планеты и был произведён подрыв сейсмических зарядов. Прибор был включен по команде с Земли в 27 декабря 1972 года в 18:07 по Гринвичу, приблизительно 50 часов спустя после первого заката Солнца с момента развёртывания. Отмечалась отличная работа изделия, которая продолжилась в течение всей лунной ночи. Когда Солнце встало, нагрев прибора и местности привёл к высоким стеменям выбросов газов, неизбежно повлекшим за собой перерыв в работе в течение всего лунного дня за исключением короткой проверки около полудня. Высокая степень газации в течение дня основательно сократила работу прибора в течение его срока службы из-за опасений, что высокие степени газации будут со временем ухудшать чувствительность изделия. Для того, чтобы отследить потоки аргона, с апреля по сентябрь 1973 г работа прибора продолжалась от 4 до 5 часов после восхода Солнца. Все данные о работе изделия оставались в допустимых пределах. Было отмечено незапланированное испарение вольфрамового катода, спровоцировавшее всплески на показаниях прибора порядка 92-93 а.е.м, что потребовало проверки чувствительности изделия, которая осталась прежней. Источник ионов содержал два катода, использование которых определялось по команде с Земли. Для приёма ионных лучей в диапазоне от 1-12 до 27,4 а.е.м использовались три приёмника таким образом, что одновременно просматривались три диапазона массовых пробегов: от 1 до 4, от 12 до 48, и от 27.4 до 110 а.е.м. Разрешение анализатора было установлено на 100 при самой высокой массе в 82. Для каждого диапазона массового пробега использовалась своя система электронных умножителей, умножителей частоты, счётчиков и дешифраторов. В нормальном режиме мощность облучающих электронов фиксировалась на уровне в 70 эВ; чувствительность прибора позволяла измерять концентрации отдельных видов газов в диапазоне 1,0^-5 Торр. Работа в альтернативном режиме велась с четырьмя величинами энергий: в 70, 27, 20, и 18 Эв, которые периодически повторялись во время просмотра всего спектра массовых пробегов.