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Pacote de Experimentos da Superfície Lunar da Apollo

ALSEP deixado na missão Apolo 16.

O Pacote de Experimentos da Superfície Lunar da Apollo (ALSEP) foi a denominação de um conjunto de instrumentos científicos colocados por astronautas nos sítios de aterragem na Lua das missões Apollo números 12, 14, 15, 16 e 17. A missão Apollo 11 deixou um pequeno pacote denominado EASEP (Early Apollo Scientific Experiments Package).

Índice

ContextoEditar

A instrumentação e experimentos que comporiam o ALSEP decidiram-se em fevereiro de 1966 e neles teriam participação diferentes instituições e investigadores:

  • Experimento lunar sísmico passivo: Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Frank Press; Universidade de Columbia, George Sutton.
  • Magnetómetro lunar triaxial: NASA Ames Research Center, C. P. Sonett; Marshall Space Flight Center, Jerry Modisette.
  • Vento solar de energia média: Jet Propulsion Laboratory, C. W. Snyder e M. M. Neugebauer.
  • Detecção de ións supratermais: Universidade de Frise, J. W. Freeman, Jr.; Marshall Space Flight Center, Curt Michel.
  • Gestão do fluxo de calor lunar: Universidade de Columbia, M. Langseth; Universidade de Yale, S. Clark.
  • Vento solar de baixa energia: Universidade de Frise, B. J. O'Brien.
  • Experimento lunar sísmico activo: Universidade Stanford, R. L. Kovach; United States Geological Survey, J. S. Watkins.

Os ALSEP foram construídos e experimentados por Bendix Aerospace. Os instrumentos foram desenhados para funcionar de maneira autônoma trás a partida dos astronautas e para fazer estudos a longo prazo do contorno lunar. Eram colocados arredor de uma estação central que lhes proporcionava energia gerada mediante um gerador termoelétrico de radioisótopos (RTG pelas siglas em inglês). O controlo térmico conseguia-se mediante elementos passivos (isolamentos, refletores, coberturas térmicas) assim como mediante disipación de potência mediante resistências e esquentadores. Os dados recolhidos pelos instrumentos eram enviados à Terra mediante um sistema de comunicações.

DespregamentoEditar

Os ALSEP iam guardados no compartimento de equipamento científico (SEQ, por Scientific Equipment) do módulo lunar em duas partes diferentes. A base da primeira parte formava a estação central, enquanto que a base da segunda parte continha o RTG. Na segunda parte encontra-se também uma subseção que adotava levar um ou dois experimentos e a montagem da antena. Nos Apolo 12, 13 e 14, a segunda parte guardava também o Lunar Hand Tool Carrier (HTC). O despregamento exacto de cada experimento variava com cada missão. As seguintes imagens mostram o procedimento típico, seguido pelo Apolo 12.

Imagem Descrição
  Pete Conrad abre as portas do compartimento SEQ mediante um sistema de cordas e polias.
  Alan Bean extrai a segunda parte do compartimento SEQ mediante a pértega que se pode ver saindo do compartimento e um sistema de polias para deixar no chão. Este sistema foi eliminado na missão Apolo 17 porque os astronautas consideravam que complicava a operação. No Apolo 11, Buzz Aldrin decidiu não usar este sistema por falta de tempo.
  A primeira parte, extraída previamente por Conrad do compartimento SEQ.
  Bean baixa o cilindro do RTG até uma posição na que possa chegar a ele.
  Bean começa a extrair a parte superior do cilindro do RTG usando uma ferramenta especializada denominada Dome Removal Tool (DRT). Podem verse o RTG já listo para ser aprovisionado de combustível e o HTC despregado. Conrad já tinha extraída a subsección da parte do RTG.
  Bean tira a parte superior do cilindro do RTG com o DRT ainda acaroado. Nenhuma das duas peças usar-se-ia mais tarde.
  Bean tenta extrair o elemento combustível do cilindro usando a ferramenta Fuel Transfer Tool (FTT). Pode verse a Universal Hand Tools (UHT) acaroada à estrutura do RTG. No Apolo 12, o elemento combustível atascousse no cilindro devido à expansão térmica (Bean pôde sentir o calor através do fato). Conrad golpeou um lado do cilindro com um martelo até que Bean pôde extrair o combustível. A seguir inseriu-o no RTF e deixou de lado o FTT.
  Bean une o RTG à barra portadora para levar o conjunto até o ponto de despregue. A barra usar-se-ia depois como mastro para a antena da estação central.
  Esta foto foi tomada por Conrad durante o caminho até o ponto de despregue. A sua sombra indica que está levando a subseção com uma das duas UHTs.
  Bean leva o ALSEP cara fora do sítio de despregue.
  Conrad sustêm a barra portadora na sua esquerda enquanto extrai o montante da antena com uma UHT.
  Esta foto amostra a Jim Lovell treinando para o Apolo 13. Está despregando uma maqueta da estação central. A estação leva um resorte. Trás liberar os parafusos Boyd, a parte superior da estação ficaria despregada pelo resorte. Podem verse vários lugares na parte superior para alojar os experimentos antes do seu despregamento.

Elementos comunsEditar

Todas as estações ALSEP tinham elementos em comum:

Nome Diagrama Imagem Descrição
Estação central     A imagem mostra a estação central do ALSEP do Apolo 16.


A estação central era basicamente um centro de mando para todo o ALSEP. Recebia ordens da Terra, transmitia dados e distribuía energia a cada experimento. As comunicações com a Terra tinham lugar mediante uma antena helicoidal modificada de 58 cm de comprido e 3,8 cm de diâmetro, montada na parte superior da estação e apontada para a Terra pelos astronautas. Os transmissores, receptores, processadores de dados e multiplexadores iam alojados no interior da estação. A estação em sim pesava 25 kg e tinha forma de caixa com um volume de 34 800 cm³. Nos Apolos 12 a 15, a estação central levava ademais um detector de pó que media a acumulación de pó lunar.

Gerador termoeléctrico de radioisótopos (RTG)     A imagem mostra o RTG do Apolo 14 com a estação central de fundo.


O RTG era a fonte de energia do ALSEP. Usava o calor do decaimento radiativo do plutónio 238 e termopares para gerar uns 70 vatios de potência. A base do RTG era a base da segunda parte do ALSEP.

Cilindro do RTG   O cilindro do RTG guardava o elemento combustível, o plutônio 238. Estava situado à esquerda do compartimento SEQ. O cilindro desenhou-se para suportar a explosão do foguete lançador no caso de um aborto ou reentrada na atmosfera terrestre (que foi o que ocorreu com o Apolo 13). A imagem amostra a Edgar Mitchell praticando a extração do elemento combustível.

Lista de experimentosEditar

Nome Diagrama Descrição
Experimento sísmico activo (Active Seismic Experiment, ASE)   A estrutura interna da Lua pode determinar até várias centros de metros de profundidade mediante o uso da sismologia. ASE consistia em três componentes principais. Colocava-se um conjunto de três xeófonos em linha por parte de um astronauta desde a estação central para detectar as explosões. Desenhou-se um morteiro para atirar uma série de quatro explosivos a diferentes distâncias do ALSEP. Usaram-se também 22 cargas explosivas acionadas pelos astronautas. O diagrama mostra o mecanismo ativador.
Experimento de partículas carregadas no entorno lunar (Charged Particle Lunar Environment Experiment, CPLEE) O CPLEE desenhou-se para medir o fluxo de partículas carregadas, como eletróns e ións.
Experimento de medición de cátodo frio (Cold Cathode Gauge Experiment, CCGE)   O CCGE era basicamente uma versão do CCIG.
Medición de ións com cátodo quente (Cold Cathode Ion Gauge, CCIG) O experimento CCIG desenhou-se para medir a pressão da atmosfera lunar. Foi desenhado originalmente para ser parte do SIDE, mas o seu forte campo magnético teria causado interferencias. O CCIG está à direita do SIDE no diagrama.
Experimento de fluxo de calor (Heat Flow Experiment, HFE) HFE concebeu-se para fazer medidas térmicas da subsuperficie lunar para determinar a taxa à que o calor flui do seu interior. As medidas ajudariam a determinar a abundância de radioisótopos e a evolução térmica da Lua. O HFE consistia numa caixa de eletrónica e duas sondas. Cada sonda situava-se num buraco de 2,5 metros de profundidade perfurado por um astronauta.
Retrorreflector de medición laser (Laser Ranging Retroreflector, LRRR)  

 

Mediante a reflexão de um laser disparado desde a Terra a um LRRR pode-se determinar a distância à Lua com grande precisão. Essa informação pode usar-se para estudar o afastamento lunar devido à dissipação das marés e ao movimento irregular da Terra. Os LRRR são o único experimento em uso ainda hoje. O diagrama superior amostra a versão do Apolo 11. O do Apolo 14 era parecido ao do Apolo 11. O diagrama inferior mostra o LRRR do Apolo 15.
Experimento de composição atmosférica lunar (Lunar Atmosphere Composition Experiment, LACE) LACE foi concebido para detectar a composição da atmosfera lunar.
Experimento de execcións lunares e meteoritos (Lunar Ejecta and Meteorites Experiment, LEAM)   LEAM foi construído para detectar partículas secundárias exetadas por impactos de meteorito na superfície lunar e para detectar micrometeoritos primários.[1]
Experimento de perfilamento sísmico lunar (Lunar Seismic Profiling Experiment, LSPE)   O LSPE era similar ao experimento ASE exceto que se esperava que funcionara a profundidades de vários quilômetros. Tinha três componentes principais. Um conjunto de quatro xeófonos era despregado cerca do ALSEP por um astronauta. A antena do LSPE usava-se para enviar sinais às cargas. Usavam-se oito cargas de diferente potência, despregadas durante as viajes com rover.
Gravímetro de superfície lunar (Lunar Surface Gravimeter, LSG)   O LSG desenhou-se para fazer medições muito precisas da gravidade lunar e as suas mudanças com o tempo. Esperava-se que os dados ajudaram a demonstrar a existência de ondas gravitatórias.
Magnetómetro de superfície lunar (Lunar Surface Magnetometer, LSM)   O LSM media o campo magnético lunar. Os dados usar-se-iam para determinar as propriedades elétricas da subsuperficie. Usou-se também para estudar a interação do plasma solar e a superfície lunar.
Experimento sísmico pasivo (Passive Seismic Experiment, PSE)   O PSE dedicou-se a detectar terramotos lunares, tanto naturais como gerados artificialmente, para ajudar a estudar o interior da Lua.
Pacote de experimento sísmico pasivo (Passive Seismic Experiment Package, PSEP)   Similar ao PSE exceto em que era autônomo, levando a sua própria fonte de energia, que consistia em painéis solares, a sua própria eletrónica e equipa de comunicações. Ademais o PSEP levava um detector de pó.
Experimento do espectrómetro do vento solar (Solar Wind Spectrometer Experiment, SWS)   O SWS dedicou-se a estudar as propriedades do vento solar e o seu efeito no entorno lunar.
Experimento detector de ións supratermais (Suprathermal Ion Detector Experiment, SIDE) SIDE desenhou-se para medir várias propriedades dos ións positivos no entorno lunar, proporcionando dados sobre a interação entre o plasma solar e a Lua e determinar o potencial elétrico da superfície lunar.

Lista de missõesEditar

Cada missão levou um conjunto diferente de experimentos.

Apolo 11 (EASEP)Editar

 
No Apolo 11, Buzz Aldrin simplesmente levou o EASEP até o ponto de desplegue usando agarradoiras, a diferencia de em o resto de missões, nas que se uso uma barra portadora.

Tal como se indicou, o Apolo 11 não levou um ALSEP completo se não uma versão simplificada denominada Early Apollo Surface Experiments Package (EASEP). Dado que a EVA só havia durar duas horas e quarenta minutos, a tripulação não teria tempo suficiente para despregar o ALSEP completo, posto que é uma operação de umas duas horas de duração. Ambos os pacotes iam armazenados no compartimento SEQ do módulo lunar.

Nome Imagem Notas
LRRR   Nesta imagem o protector preto contra o pó ainda não está tirado.
PSEP   15 de agosto de 1969: Parou de responder aos comando em solo devido a um sobreaquecimento no decoder da central.

14 dezembro de 1969 : Perda do down-link, aparentemente completamente inoperante.

Apolo 12Editar

 
Disposição do ALSEP do Apolo 12.
Nome Imagem Notas
LSM   Guardado na primeira parte do ALSEP.
PSE   Guardado na primeira parte do ALSEP.
SWS   Guardado na primeira parte do ALSEP.
SIDE/CCIG   Guardado na segunda parte do ALSEP como parte da subsecciónPode verse o CCIG à esquerda do SIDE.


O CCIG falhou trás só 14 horas.

O montante da antena guardava-se na subseção. O suporte para o PSE, as ferramentas do ALSEP, a barra portadora e o HTC guardavam-se na segunda parte do ALSEP.

Apolo 13Editar

 
Disposição planeada para o ALSEP do Apolo 13.
 
Uma gravação do impacto do S-IVB do Apolo 13 na superfície lunar detectado pelo experimento sísmico passivo do Apolo 12.

Devido ao cancelamento da aterragem não se despregou nenhum experimento. Não obstante, a etapa S-IVB foi estrelada a propósito sobre a Lua para proporcionar um sinal para o PSE.

Nome Notas
CPLEE Guardado na primeira parte do ALSEP.
CCGE Guardado na primeira parte do ALSEP.


Foi a única vez na que voou o CCGE.

HFE Guardado na primeira parte do ALSEP.
PSE Guardado na primeira parte do ALSEP.

O montante da antena guardou-se na primeira parte do ALSEP. O suporte para o PSE, as ferramentas do ALSEP, a barra portadora e a broca guardavam-se na subsección. O HTC ia na segunda parte do ALSEP.

Apolo 14Editar

 
Distribuição do ALSEP do Apolo 14.
Nome Imagem Notas
ASE  


 

A imagem superior mostra o morteiro. A inferior amostra ao piloto do módulo lunar, Edgar Mitchell, operando o mando dos explosivos.


O morteiro, xeófonos e o mando guardavam-se na primeira parte do ALSEP.

Treze dos vinte e dois cargas foram disparadas com sucesso. Devido a preocupações sobre o despregue do morteiro, nenhum dos seus quatro explosivos foi atirado. Houve uma tentativa de atirá-los cara o final da vida operativa do ALSEP, mas os ónus falharam trás tanto tempo.

CPLEE   Guardado na primeira parte do ALSEP.
LRRR   Guardado no Quad I do módulo lunar e levado ao ALSEP por separado.
PSE   Guardado na primeira parte do ALSEP.
SIDE/CCIG   Guardado na subseção.


SIDE está na esquina superior esquerda enquanto que o CCIG está no centro da imagem.

O montante da antena guardou-se na subseção. O suporte para o PSE, as ferramentas do ALSEP, a barra portadora e o HTC iam na segunda parte do ALSEP.

Apolo 15Editar

 
Distribuição do ALSEP do Apolo 15.
Nome Imagem Notas
HFE   No centro desta imagem pode verse a caixa com a eletrónica e dois cabos cara cada uma das sondas.Ia guardado na segunda parte do ALSEP.


Durante as operações de furado para cada um dos buracos encontrou-se mais resistência da esperada. Como resultado, as sondas não puderam introduzir até a profundidade planeada. Não se puderam obter dados precisos do experimento do Apolo 15 até que os dados se compararam com os do Apolo 17.

LRRR   Guardado no Quad III do módulo lunar e levado ao ALSEP mediante o rover lunar.
LSM   Guardado na primeira parte do ALSEP.
PSE   Guardado na primeira parte do ALSEP.
SWS   Guardado na primeira parte do ALSEP.
SIDE/CCIG   O SIDE pode verse à esquerda enquanto que o CCIG está acaroado à direita.Ia guardado na subseçãon.


Pode verse a inclinação do SIDE, necessária devido à latitude do ponto de aterragem do Apolo 15. Pode verse também a pértega que conecta SIDE e CCIG. Este redesenho fez-se a causa das dificuldades das tripulações prévias para despregar o SIDE/CCIG usando só cabos aos dois experimentos.

O montante da antena guardou-se na subselão. O suporte para o PSE, as ferramentas do ALSEP e a barra portadora iam na segunda parte do ALSEP.

Apolo 16Editar

 
Distribuição do ALSEP do Apolo 16.
Nome Imagem Notas
ASE   A imagem mostra o morteiro. Pode verse a nova base usada para melhorar o experimento trás os problemas encontrados com o Apolo 14.


O morteiro, os xeófonos e o disparador iam na primeira parte do ALSEP. A base do morteiro ia na segunda parte.

Trás o lançamento com sucesso de três ónus, o sensor de cabeceo saiu-se da escala, decidindo-se não atirar o quarto explosivo. Explodiram dezanove dos ónus manuais.

HFE   A imagem mostra uma das sondas correctamente despregada.Ia guardado na segunda parte do ALSEP.


Trás despregar uma das provas correctamente, o comandante John Young tropeçou acidentalmente com o cabo do experimento que vinha da estação central. O cabo ficou desligado e não pôde ser reparado, pondo fim ao experimento.

LSM   Guardado na primeira parte do ALSEP.
PSE   Guardado na primeira parte do ALSEP.

Apolo 17Editar

 
Distribuição do ALSEP do Apolo 17.
Nome Imagem Notas
HFE   Pode verse uma das sondas em primeiro plano, enquanto que a caixa da electrónica e a outra sonda estão em segundo plano.
LACE  
LEAM   O LEAM aparece em primeiro plano. A validade científica do experimento questionou-se devido a que proporcionou alguns dados sem sentido.
LSPE  


 

A imagem superior amostra a antena para o LSPE em primeiro plano. A imagem inferior mostra uma dos ónus.
LSG   Devido a um erro de desenho, o experimento não pôde ter lugar.

Trás o ApoloEditar

 
Imagem do Lunar Reconnaissance Orbiter mostrando o ALSEP do Apolo 12.

O sistema ALSEP e os seus instrumentos controlavam-se por comandos desde a Terra. As estações funcionaram desde a sua instalação até que foram apagadas o 30 de setembro de 1977 devido a problemas orçamentais. Ademais, cara 1977 as fontes de energia não podiam alimentar o transmissor e os instrumentos ao mesmo tempo, e a sala de controlo dos ALSEP necessitava-se para tentar reactivar o Skylab. Os ALSEP podem verse em várias imagens tomadas pela sonda Lunar Reconnaissance Orbiter durante as órbitas nas que passou acima dos sítios de aterragem das missões Apolo.

Referências