Esperimenti sulla Luna – EASEP e ALSEP (1)

Buzz Aldrin trasporta l’EASEP

Nell’estate del 1965, il National Academy of Sciences Space Science Board si incontrò a Woods Hole, Massachusetts. Il Board identificò 15 domande fondamentali a cui l’esplorazione lunare avrebbe dovuto cercare di rispondere.

Utilizzando le 15 domande come guida, venne progettata una stazione geofisica completa in grado di raccogliere i dati desiderati sulla Luna e il suo ambiente. Questa stazione sarebbe stata immagazzinata nel Lunar Module e posizionata dagli astronauti sulla superficie del nostro satellite. La stazione prese il nome di Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP).

La progettazione, l’integrazione e i test dell’ALSEP vennero appaltati dalla NASA alla Aerospace Systems Division della Bendix Corporation nel 1966. Questa subappaltò diversi componenti ad altre società: Dynatronics, Lockheed e Philco tra le principali.

L’ALSEP era alimentato da un generatore termoelettrico a radioisotopi e la sua vita operativa era stimata intorno ai due anni. Una unità centrale riceveva i segnali di comando dalla Terra e li inviava ai relativi esperimenti ad essa collegati. Questa ambiziosa stazione scientifica lunare richiedeva mezz’ora di lavoro di due astronauti per la preparazione. Il compito dei due era prendere i due blocchi (packages) costituenti la stazione dal LM, posizionarli correttamente sulla superficie lunare predisponendo l’unità centrale, l’alimentatore e gli esperimenti.

Sebbene tutte queste operazioni fossero ampiamente completabili dai due membri dell’equipaggio, per il primo allunaggio (Apollo 11) si pensò di assumere un atteggiamento più conservativo. Il dispiegamento di un più semplice pacchetto di esperimenti scientifici sembrava più idoneo.

A questi nuovi requisiti di missione, la Bendix rispose progettando una stazione che si basasse sul design dell’ALSEP ma che ne fosse una versione semplificata, pur occupando lo stesso spazio all’interno del LM.

In questo modo fu possibile sviluppare rapidamente l’Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP), con costi minimi e garantendo lo stesso livello di affidabilità. L’EASEP venne approvato dalla NASA il 5 Novembre 1968.

Tutti gli ALSEP (e l’EASEP) avevano alcuni elementi in comune:

  • Central Station: la Central Station (l’unità centrale) costituiva la centralina di controllo dell’intero ALSEP. Pesava circa 25 kg ed aveva un volume di 34,8 cm3. Riceveva i comandi da Terra, raccoglieva e trasmetteva i dati raccolti e distribuiva l’alimentazione ai diversi esperimenti collegati. Le comunicazioni avvenivano tramite un’antenna lunga 58 cm, del diametro di 3,8 cm montata sulla sommità della stessa Central Station e orientata verso la Terra dagli astronauti.

  • Radioisotope Thermoelectric Generator (RTG): L’RTG costituiva la fonte primaria di energia dell’ALSEP (discorso diverso per l’EASEP come vedremo sotto). Utilizzava il calore derivante dal decadimento di un piccolo quantitativo di Plutonio-238 e alcune termocoppie per generare circa 70 watt di potenza.

  • RTG Cask: L’RTG Cask era il contenitore utilizzato per conservare il frammento di Plutonio-238 utilizzato dall’RTG. Si trovava all’interno della SEQ bay, separato dai package dell’ALSEP. Era progettato per resistere ad un’esplosione durante il lancio (in caso di abort) o ad un rientro in atmosfera (come avvenne poi durante Apollo 13).

L’EASEP era costituito da due soli esperimenti scientifici, semplici e facili da dispiegare e in grado di fornire un buon ritorno in termini di dati scientifici raccolti. Inoltre l’RTG era utilizzato solo come riscaldatore, mentre due staffe fuoriuscivano ai lati opposti della base per reggere i due pannelli solari deputati alla fornitura dell’ alimentazione, inclinati e orientati nella direzione est-ovest. La massa complessiva era di 48 kg.

Il PSE chiuso

PASSIVE SEISMIC EXPERIMENT PACKAGE
Lo scopo del Passive Seismic Experiment Package (PSEP o PSE) era quello di misurare l’attività sismica lunare. Tramite queste misure era possibile identificare la struttura e le proprietà della parte interna del satellite, ma anche gli impatti dei meteoriti e i movimenti tettonici. Alla base dell’esperimento c’era un peso sospeso libero di muoversi rispetto al resto della struttura del PSE. Questo movimento relativo tra il peso e la struttura del PSE generava un segnale elettrico che era indice del quantitativo e della frequenza del movimento. Le misure erano prese da tre diverse unità dedicate al rilevamento di vibrazioni di lungo e breve periodo lungo gli assi verticale ed orizzontale. La Teledyne realizzò il Passive Seismometer che la Bendix modificò per realizzare il PSE.

Il Laser Ranging Retro-Reflector Experiment (LRRR) di Apollo 14

LASER RANGING RETRO-REFLECTOR EXPERIMENT
L’altro esperimento dell’EASEP, il Laser Ranging Retro-Reflector Experiment, era totalmente passivo e non era presente nessun collegamento elettrico con il PSE o la Central Station. Si trattava di un retro-riflettore destinato a fare da bersaglio a raggi laser inviati dalla Terra. Lo scopo era quello di misurare con precisione la distanza Terra-Luna per un periodo di svariati anni, permettendo di identificare le fluttuazioni della distanza stessa ma anche la velocità di rotazione della Terra e le influenze gravitazionali tra i due corpi.
Questo esperimento è fondamentalmente una superficie riflettente. Solo molto particolare: nell’LRRR vennero utilizzate retro-riflettori ricavati con un procedimento di estrema precisione da blocchi di silice fuso di alta qualità.
La caratteristica fondamentale è il fatto che gli angoli di incidenza e riflessione sono uguali indipendentemente dalla posizione del riflettore e per questo vengono utilizzati sulla Terra per i catarifrangenti delle biciclette e delle autostrade, tra le altre cose. In questo modo un raggio laser viene riflesso lungo lo stesso percorso fatto per colpire il riflettore. La Arthur D. Little, Inc. realizzò l’LRRR.

L’EASEP (così come l’ALSEP) veniva immagazzinato nella Scientific Equipment Bay (SEQ) del Lunar Module ed era suddiviso in due blocchi (package). La base del primo package costituiva la Central Station mentre la base del secondo package era l’RTG.

I due packages dell’EASEP potevano essere estratti dal LM e dispiegati da un solo astronauta in dieci minuti durante l’unica EVA di Apollo 11. Non era necessario allontanarsi troppo dal LM e non aveva vincoli di posizionamento ed orientamento troppo stringenti. Il PSE poteva raccogliere dati scientifici significativi sulla struttura interna della Luna misurando l’attività sismica.

Il PSE pronto all’uso

L’EASEP venne posizionato circa 17 metri a sud del LM e venne accesso da un comando inviato da Terra alle 04:40:39 UT del 21 Luglio 1969, mentre Armstrong e Aldrin si trovavano ancora sulla superficie. Circa 5 ore prima del tramonto lunare alle 10:58:46 UT del 3 Agosto 1969 le comunicazioni vennero interrotte sempre tramite un comando da Terra, mentre l’alimentazione iniziava a ridursi come previsto. Sebbene più volte venne superata la temperatura ottimale di lavoro (pari a 30 gradi C), l’EASEP funzionò regolarmente. All’inizio del successivo giorno lunare l’EASEP venne riattivato ma verso il mezzogiorno lunare, il 27 Agosto 1969, l’EASEP smise di accettare i comandi inviati e venne quindi considerato concluso l’esperimento.

3 Risposte to “Esperimenti sulla Luna – EASEP e ALSEP (1)”

  1. Vittorio Says:

    A proposito del ALSEP avevo letto che Alan Bean (Apollo 12) restò sorpreso nel sentire oltre il guanto il calore generato dalla sorgente RTG.

  2. raghnor Says:

    In effetti se si va a leggere la trascrizione sull’Apollo Journal si trova questa frase di Bean:

    116:50:05 Bean: That cask’s going (in?). Okay, Houston. The fuel element is in the RTG. I can feel it radiate heat already! (To Pete) Put your hand over here.

    E più avanti

    116:50:54 Bean: Hey, feel the heat off that machine. That’s amazing.
    116:50:59 Conrad: 1400 degrees (Fahrenheit or about 760 Celsius). (In a conspiratorial tone) Almost as hot as the Sun! (Chuckles)

    In precedenza Bean aveva avuto problemi ad estrarre la barra di plutonio dall’RTG Cask (e secondo lui perché a causa del calore prodotto, si era deformato il contenitore).

    Vittorio, sei sempre sul pezzo😉

  3. Vittorio Says:

    Più che “sul pezzo” è una questione di passione per l’argomento, e se uno ha passione ciò che leggi non lo dimentichi.😉
    Grazie, comunque!

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