Pacote de Experimentos da Superfície Lunar da Apollo

miniaturadaimagem|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).

Contexto 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.

Despregamento 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. ImagemDescrição151x151pxPete Conrad abre as portas do compartimento SEQ mediante um sistema de cordas e polias.151x151pxAlan 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.151x151pxA primeira parte, extraída previamente por Conrad do compartimento SEQ.151x151pxBean baixa o cilindro do RTG até uma posição na que possa chegar a ele.151x151pxBean 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.151x151pxBean tira a parte superior do cilindro do RTG com o DRT ainda acaroado. Nenhuma das duas peças usar-se-ia mais tarde.156x156pxBean 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.151x151pxBean 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.151x151pxEsta 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.151x151pxBean leva o ALSEP cara fora do sítio de despregue.151x151pxConrad sustêm a barra portadora na sua esquerda enquanto extrai o montante da antena com uma UHT.186x186pxEsta 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 comuns Todas as estações ALSEP tinham elementos em comum: NomeDiagramaImagemDescriçãoEstação central175x175px152x152pxA 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)150x150px150x150pxA 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 RTG150x150pxO 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 experimentos NomeDiagramaDescriçãoExperimento sísmico activo (Active Seismic Experiment, ASE)159x159pxA 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)125x125pxO 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)125x125px 125x125pxMediante 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)131x131pxLEAM foi construído para detectar partículas secundárias exetadas por impactos de meteorito na superfície lunar e para detectar micrometeoritos primários.Experimento de perfilamento sísmico lunar (Lunar Seismic Profiling Experiment, LSPE)125x125pxO 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)129x129pxO 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)125x125pxO 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)125x125pxO 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)125x125pxSimilar 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)125x125pxO 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 missões

Cada missão levou um conjunto diferente de experimentos.

Apolo 11 (EASEP) miniaturadaimagem|201x201px|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. NomeImagemNotasLRRR152x152pxNesta imagem o protector preto contra o pó ainda não está tirado.PSEP152x152px15 de agosto de 1969: Parou de responder aos comando em solo devido a um sobreaquecimento no decoder da central.