アポロ月面実験パッケージ

アポロ16号ミッションのALSEP

アポロ月面実験パッケージ（ALSEP ）は、アポロ11号以降の5回の月面着陸ミッション（アポロ12号、14号、15号、16号、17号）において、宇宙飛行士が着陸地点に設置した科学機器一式で構成されていました。アポロ11号は、初期アポロ科学実験パッケージ（EASEP）と呼ばれる小型のパッケージを残しました。

背景

ALSEPを構成する機器と実験は1966年2月に決定された。具体的には、実験、担当機関、主任研究者および共同研究者は以下のとおりである。[1]

ALSEPは、ミシガン州アナーバーのベンディックス・エアロスペース社によって製造・試験されました。これらの機器は、宇宙飛行士が帰還した後も自律的に稼働し、月面環境の長期研究を行うように設計されました。機器は中央ステーションの周囲に配置され、放射性同位体熱電発電機（RTG）によって発電された電力で機器を稼働させ、通信を行い、実験で収集されたデータを地球に送信しました。熱制御は、受動素子（断熱材、反射板、熱コーティング）に加え、電力消費抵抗器とヒーターによって実現されました。機器から収集されたデータはテレメトリ形式に変換され、地球に送信されました。

展開

ALSEPは、月着陸船の科学機器（SEQ）ベイに2つの別々のサブパッケージに収納されていました。最初のサブパッケージのベースは中央ステーションを構成し、2つ目のサブパッケージのベースはRTGの一部でした。2つ目のサブパッケージにもサブパレットが取り付けられ、通常は1つまたは2つの実験装置とアンテナジンバルアセンブリが搭載されていました。アポロ12号、13号、14号では、2つ目のサブパッケージに月面ハンドツールキャリア（HTC）も収納されていました。実験装置の具体的な展開方法はミッションごとに異なりました。以下の写真は、アポロ12号における典型的な手順を示しています。

写真 説明
ピート・コンラッドは、ストラップと滑車のシステムを介して SEQ ベイのドアを開けます。
アラン・ビーンがSEQベイから2つ目のサブパッケージを取り出そうとしている。これは、伸びているブームと滑車システムを使って地上に設置することで行われた。アポロ17号の時点で、宇宙飛行士たちはブームと滑車システムの使用が作業を複雑にしていると感じていた。そのため、アポロ17号ではシステム全体が取り外された。アポロ11号では、バズ・オルドリンは時間不足のため、このシステムを使用しなかった。
以前に Conrad が SEQ ベイから取り出した最初のサブパッケージ。
ビーンは RTG キャスクをアクセスできる位置まで下ろします。
ビーンはRTGキャスクからドームを取り外し始めています。彼はドーム除去ツール（DRT）と呼ばれる特殊な工具を使用しています。彼が既にRTGを燃料補給の準備を整え、HTCを展開していることに注目してください。コンラッドはすでにRTGサブパッケージからサブパレットを取り外しています。
ビーンはDRTがまだ付いたままのドームを捨てた。どちらもその後は役に立たなかった。
ビーンは燃料移送ツール（FTT）を使ってキャスクから燃料要素を取り出そうとしている。RTGサブパッケージに付属のユニバーサルハンドツール（UHT）の一つに注目してほしい。アポロ12号では、熱膨張によって燃料要素がキャスク内に固着していた（ビーンは宇宙服を通して熱を感じていた）。コンラッドがハンマーでキャスクの側面を叩き、ビーンはそれを外すことに成功した。そして、それをRTGに挿入し、FTTを廃棄した。
ビーンは、ALSEP展開地点へのトラバースに備えて、RTGサブパッケージをキャリーバーに取り付けました。このキャリーバーは後に中央ステーションのアンテナのマストとして使用されます。
この写真は、コンラッドがALSEP展開地点への移動中に撮影したものです。彼の影から、2台のUHTのうち1台でサブパレットを運んでいることがわかります。
Bean は ALSEP を展開現場まで運びます。
コンラッドはキャリーバーを左手に持ち、UHT を使ってアンテナ ジンバル アセンブリを解放します。
この写真は、ジム・ラベルがアポロ13号の訓練をしている様子です。彼は現在、中央ステーションの模型を展開しています。ステーションはバネ仕掛けで、ボイドボルトを解放するとステーションの上部が跳ね上がり、展開します。展開前に実験装置が置かれていた上部の様々な箇所に注目してください。それらもボイドボルトで固定されており、UHT（超高温高圧装置）で解放されていました。[ 4 ]

共通要素

各 ALSEP ステーションには共通する要素がいくつかありました。

名前 図 写真 説明
中央駅 この写真は、アポロ16号のALSEP（月着陸船実験装置）の中央ステーションです。中央ステーションは、実質的にALSEP全体の司令センターでした。地球からの指令を受信し、データを送信し、各実験に電力を供給しました。地球との通信は、中央ステーションの上部に設置され、宇宙飛行士が地球に向ける長さ58cm、直径3.8cmの改良型軸螺旋アンテナを介して行われました。送信機、受信機、データ処理装置、マルチプレクサは中央ステーション内に収納されていました。中央ステーションは重量25kgの箱で、収納容積は34,800立方cmでした。さらに、アポロ12号から15号では、中央ステーションにダスト検出器が搭載され、月の塵の蓄積量を測定しました。
放射性同位元素熱電発電機（RTG） この写真は、アポロ14号のRTGと、その背後に中央ステーションが写っている。RTGはALSEPの電力源であり、プルトニウム238の放射性崩壊熱と熱電対を利用して約70ワットの電力を生成した。RTGのベースは、ALSEPの2番目のサブパッケージのベースだった。
RTGカスク RTGキャスクにはプルトニウム238の燃料要素が保管されていました。SEQベイの左側に位置していました。キャスクは、打ち上げ中止時または大気圏再突入時（アポロ13号では実際に発生しました）のロケットの爆発に耐えられるよう設​​計されていました。写真は、エドガー・ミッチェルが燃料要素の取り外しを練習しているところです。

実験リスト

名前 図 説明
アクティブ地震実験（ASE） 地震学の応用により、月の内部構造は地下数百フィートまで特定することができました。ASEは3つの主要コンポーネントで構成されていました。中央ステーションの宇宙飛行士は、爆発を検知するために3台の受振器を一列に並べました。[ 5 ]迫撃砲は、ALSEPから様々な距離から4つの爆薬を投下するために設計されました。最後に、宇宙飛行士が作動させるサンパーが、22個の爆薬のうち1つを起爆させ、小さな衝撃波を発生させました。図はサンパー装置を示しています。
荷電粒子月面環境実験（CPLEE） CPLEE は、電子やイオンなどの荷電粒子の流れを測定するために設計されました。
冷陰極ゲージ実験（CCGE）または冷陰極イオンゲージ（CCIG）CCGE実験は、月面大気の圧力を測定するために設計されました。当初はSIDEの一部として設計されましたが、強力な磁場が干渉を引き起こす可能性がありました。図では、CCIGはSIDEの右側にあります。
熱流実験（HFE） HFEは、月面地下の熱測定を行い、内部から熱が流出する速度を測定するために設計されました。[ 6 ]この測定は、放射性同位元素の存在量を特定し、月の熱進化の理解に役立つ可能性があります。HFEは電子機器ボックスと2つのプローブで構成されていました。各プローブは、宇宙飛行士によって約2.5メートルの深さまで掘削された穴に設置されました。
レーザー測距反射鏡（LRRR）

LRRRは地球からのレーザービームを反射するために使用され、ビームの往復時間から月までの距離を正確に測定します。この情報は、潮汐力による月の後退と地球の不規則な動きを研究するために用いられます。LRRRは現在も使用されている唯一の実験装置です。上の図はアポロ11号のバージョンです。アポロ14号のLRRRはアポロ11号のものと類似していました。下の図は、より大型のアポロ15号のバージョンです。
月大気組成実験（LACE） LACE は月の大気の組成を検出するために設計されました。
月の噴出物と隕石の探査実験（LEAM） LEAMは、月面への隕石衝突によって放出された二次粒子を検出し、一次微小隕石自体を検出するために設計された。[ 7 ]いくつかの実験結果については月の土壌を参照。
月面地震プロファイリング実験（LSPE） LSPEはASEと類似していたが、想定深度が数キロメートルであった点が異なっていた。3つの主要コンポーネントで構成されていた。宇宙飛行士によってALSEPの近くに4台の地震計が設置された。[ 5 ] LSPEアンテナは爆薬に信号を送信するために使用された。爆薬は8個あり、それぞれ0.06kgから2.72kgまでの様々なサイズで構成されていた。爆薬はローバーの横断中に展開された。
月面重力計（LSG） LSGは、月の重力とその時間変化を非常に正確に測定するために設計されました。そのデータは重力波の存在を証明するのに役立つことが期待されていました。
月面磁力計（LSM） LSMは月の磁場を測定するために設計されました。そのデータは月面下の電気的特性の測定に利用されました。また、太陽プラズマと月面の相互作用の研究にも使用されました。
アポロ12号受動地震実験（PSE） PSE は、自然発生的または人工的に発生した「月震」を検出し、地下構造の研究に役立てるよう設計されました。
パッシブ地震実験パッケージ（PSEP） PSEに似ていますが、自立型でした。つまり、独自の電源（太陽電池）、電子機器、通信機器を搭載していました。さらに、PSEPは塵埃検出器も搭載していました。
太陽風分光計実験（SWS）SWS は太陽風の特性とそれが月の環境に与える影響を研究するために設計されました。
超熱イオン検出器実験（SIDE） SIDE は、月面環境における正イオンのさまざまな特性を測定し、太陽風と月の間のプラズマ相互作用に関するデータを提供し、月面の電位を測定するために設計されました。

ミッション一覧

それぞれのミッションにはさまざまな実験が含まれていました。

アポロ11号（EASEP）

アポロ11号では、バズ・オルドリンはハンドルを使ってEASEPを展開地点まで運びました。これは、後のミッションで使用されたキャリーバーとは異なります。

月面での早期打ち上げ中止のリスクを考慮し、地質学者たちはNASAに対し、10分以内に設置または完了できる実験のみを許可するよう説得した。[ 8 ]その結果、アポロ11号はALSEPの完全なパッケージを残さず、より簡略化された初期アポロ表面実験パッケージ（EASEP）を残した。2時間40分の船外活動は1回しか計画されていなかったため、乗組員は通常1～2時間かかるALSEPの展開に十分な時間がなかった。両方のパッケージは月着陸船のSEQベイに保管された。

エンジニアたちはEASEPをハンドルを握るだけで展開できるように設計し、レーザー測距式反射鏡（LRRR）も10分以内に展開しました。よりシンプルな設計にもかかわらず、この地震計はニール・アームストロングの睡眠中の動きを検知できるほどの感度を備えていました。[ 8 ]

名前 写真 注記
LRRR透明なダストカバーはすでに取り外されており、 さらに3～4メートル右手にあります。金属製の反射板が黒い空を映し出しています。
PSEP21日後に失敗

アポロ12号

アポロ12号のALSEPのレイアウト
名前 写真 注記
LSM最初のサブパッケージに保存
PSE最初のサブパッケージに保存
SWS最初のサブパッケージに保存
サイド/ CCGEサブパレットの一部として2番目のサブパッケージに保管されています。CCIGは側面の左側に見えます。CCIGはわずか14時間で故障しました。

アンテナジンバルアセンブリはサブパレットに収納されていました。PSE用スツール、ALSEPツール、キャリーバー、HTCは2番目のサブパッケージに収納されていました。

アポロ13号

アポロ13号のALSEPの計画レイアウト
アポロ 12 号の受動地震実験によって検出された、アポロ 13 号の S-IVB が月面に衝突した際の記録。

着陸が中止されたため、実験はどれも展開されませんでした。しかし、アポロ13号のS-IVB段は、アポロ12号のPSEに信号を送るために意図的に月面に落下しました。

名前 注記
CPLEE 最初のサブパッケージに保存
CCGE 最初のサブパッケージに保存
HFE 最初のサブパッケージに保存
PSE 最初のサブパッケージに保存

アンテナジンバルアセンブリは第1サブパッケージに収納されていました。PSE用スツール、ALSEPツール、キャリーバー、そして月面掘削機はサブパレットに収納されていました。HTCは第2サブパッケージに収納されていました。

アポロ14号

アポロ14号のALSEPのレイアウト
名前 写真 注記
ASE上の画像は迫撃砲装置です。下の画像は、月着陸船パイロットのエドガー・ミッチェルがサンパーを操作しているところです。迫撃砲、受振器、そしてサンパーは最初のサブパッケージに収納されていました。22発のサンパー炸薬のうち13発が発射に成功しました。[ 5 ]迫撃砲の展開に関する懸念から、4発の炸薬はいずれも発射されませんでした。ALSEPの運用寿命の終わりに炸薬の発射が試みられましたが、長期間の休止状態のため炸薬は機能しませんでした。
CPLEE最初のサブパッケージに保存
LRRRLMのQuad Iに保管され、ALSEPサイトに別途運ばれる
PSE最初のサブパッケージに保存
サイド/ CCGEサブパレットに格納されています。SIDEは画像の左上隅、CCIGは画像の中央にあります。

アンテナジンバルアセンブリはサブパレットに収納されていました。PSE用スツール、ALSEPツール、キャリーバー、HTCは2番目のサブパッケージに収納されていました。

アポロ15号

アポロ15号のALSEPのレイアウト
名前 写真 注記
HFE写真の中央には、電子機器ボックスと各探査機につながる2本の配線が写っています。2つ目のサブパッケージに収納されています。各穴の掘削作業中、予想以上の抵抗に遭遇しました。その結果、探査機は予定の深度まで挿入することができませんでした。アポロ15号の実験から正確な科学的データは、アポロ17号のデータと比較するまで得られませんでした。
LRRRLMのQuad IIIに保管され、月面ローバーを介してALSEPサイトに運ばれた。
LSM最初のサブパッケージに保存
PSE 最初のサブパッケージに保存
SWS最初のサブパッケージに保存
サイド/ CCGESIDEは左側にあり、CCIGは右側に取り付けられています。サブパレットに収納されています。SIDEの傾きに注目してください。これは、アポロ15号の着陸地点の緯度を考慮して必要でした。また、SIDEとCCIGを接続するブームにも注目してください。この再設計は、以前の乗組員から、2つの実験装置がワイヤーのみで接続されていたため、SIDE/CCIGの展開が困難であるとの苦情があったことを受けて行われました。

アンテナジンバルアセンブリはサブパレットに収納されていました。PSE用のALSEPツール、キャリーバー、スツールは2番目のサブパッケージに収納されていました。

アポロ16号

アポロ16号のALSEPのレイアウト
名前 写真 注記
ASE [ 1 ]写真は迫撃砲パック（上）とサンパー（下）です。アポロ14号で問題が発生した後、実験を改良するために使用された新しい迫撃砲ベースに注目してください。迫撃砲、受振器、サンパーは最初のサブパッケージに収納されていました。迫撃砲ボックスのベースは2番目のサブパッケージに収納されていました。3発の爆薬の発射に成功した後、ピッチセンサーのスケールが外れました。そのため、4発目の爆薬の発射は中止されました。サンパーの爆薬は19発の発射に成功しました。[ 5 ]
HFE写真は、展開に成功した1本の熱流プローブです。2つ目のサブパッケージに収納されていました。プローブの1本を無事に展開した後、ジョン・ヤング司令官は、中央ステーションから実験装置へ繋がるケーブルに足を引っかけてしまいました。ケーブルは中央ステーションのコネクタから引き抜かれてしまいました。地球上の技術者や宇宙飛行士の中には修理が可能だと考える者もいましたが、ミッションコントロールは最終的に、修理に必要な時間を他の作業に充てるべきだと判断し、実験は中止されました。
LSM最初のサブパッケージに保存
PSE 最初のサブパッケージに保存

アポロ17号

アポロ17号のALSEPのレイアウト
名前 写真 注記
HFEプローブの 1 つは前景に見え、電子ボックスともう 1 つのプローブは背景に見えます。
レース
リームLEAMが前面に出ています。この実験の科学的妥当性は、いくつかの奇妙なデータのために疑問視されています。
LSPE上の画像は、手前にあるLSPEのアンテナを示しています。中央の画像は、電荷の一つを示しています。下の画像は、受振器を示しています。[ 5 ]
LSG設計上の誤りのため、実験は当初の目的を達成できなかった。

アポロの後

ALSEPシステムと機器は地球からのコマンドによって制御された。これらの局は、主に予算上の理由により、1977年9月30日に支援活動が終了するまで運用された。さらに、1977年までに、少なくとも1つの局の電源パックが送信機と他の機器の両方を動作させることができないと評価された。しかし、送信機の電源は切られず[ 9 ] 、5基のALSEPはすべて、ミッションの公式終了後の1977年10月18日から11月28日まで、ソ連の電波望遠鏡RATAN-600によって観測された[ 10 ] 。

ALSEP システムは、アポロ着陸地点の上空を周回する 月探査機によって撮影されたいくつかの画像に写っています。

  • アポロ17号ALSEP（科学パッケージ）を示すLRO写真
    アポロ17号ALSEP（科学パッケージ）を示すLRO写真
  • アポロ12号ALSEPを示すLRO写真
    アポロ12号ALSEPを示すLRO写真

参照

注記

^ Encyclopedia Astronautica ウェブサイト、1966 年 2 月 14 日の記事。

参考文献

  1. ^ a bアポロ16号ミッション科学実験 - アクティブ地震計、月惑星研究所（2015年12月11日アクセス）
  2. ^アポロ船外活動中の実験運用（2015年12月11日アクセス）
  3. ^ Labs, Sandia (2019年7月15日). 「Sandia National Laboratories: May 23, 1969: Sandia Helps in Apollo Moon Program」 . Sandia Labs . 2019年7月18日閲覧。
  4. ^ Boyd Bolts Archived 2011-10-17 at the Wayback Machine (Apollo Lunar Surface Journal)
  5. ^ a b c d eブルゾストフスキーとブルゾストフスキー、414-416 ページ
  6. ^ Sarah Stanley (2018年6月25日). 「月の熱流量データ消失事件、ついに解決」 . Journal of Geophysical Research: Planets . 2018年7月9日閲覧– Eos (雑誌)より.
  7. ^月の噴出物と隕石アーカイブ日： 2008年5月17日、 Wayback Machine
  8. ^ a bドン・L・リンド口述歴史記録、NASAジョンソン宇宙センター口述歴史プロジェクト、2005年5月27日。
  9. ^チャールズ・レドモンド。アメリカ航空宇宙局（NASA） リンドン・B・ジョモン・スペクセンター。テキサス州ヒューストン 77058 AC713 483-5111 チャールズ・レドモンド リリース番号: 77-47。1977年9月12日。5ページ。「…実験は終了するが、送信機は引き続き地球の天文学における基準点として機能する。ジェット推進研究所（JPL）は、測地学および天体測定学の研究、宇宙船の航行など、研究所の深宇宙研究を支援するために、ALSEP送信機からの信号を引き続き使用する。また、重力理論を検証するために、銀河系外の恒星を背景とした月の軌道の動きを正確に監視する。」アーカイブ
  10. ^ミネソタ州ナウゴルナイア; EE、スパンゲンバーグ。ニューサウスウェールズ州ソボレバ。バージニア州フォーミンRATAN-600 による物体の電子写真座標の決定。ピズマ対アストロノミチェスキー・ズルナル、vol. 4、1978年12月、p. 562-565。 (Soviet Astronomy Letters、第 4 巻、1978 年 11 月から 12 月、302 ～ 303 ページ)。無料アクセスアイコン

参考文献

  • MA Brzostowski、AC Brzostowski、「アポロ活動地震データのアーカイブ」、「The Leading Edge」、Society of Exploration Geophysicists、2009 年 4 月。

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