Esperimenti sulla Luna – EASEP e ALSEP (2)

L’ALSEP di Apollo 12

Nello scorso post si è parlato dell’EASEP, una prima versione semplificata della stazione ALSEP, installata sulla Luna durante il primo allunaggio. Nel corso delle missioni successive ad Apollo 11, vennero dispiegati sulla superficie lunare 5 ALSEP (ovviamente manca all’appello quello di Apollo 13). Per ciascuna missione l’elenco degli esperimenti collegati alla stazione variava in funzione degli obiettivi che gli scienziati identificavano come significativi nel corso della selezione del sito di allunaggio.

Nel complesso sono stati realizzati 15 diversi esperimenti:

  • Active Seismic Experiment (ASE): Una serie di 3 geofoni permetteva di ottenere un profilo della struttura interna della Luna fino ad una profondità di circa 460 m. L’esperimento aveva due sorgenti sismiche a disposizione: un dispositivo attivato dagli astronauti dotato di 21 piccole cariche esplosive e un lanciagranate in grado di lanciare in modo temporizzato 4 ordigni a distanze predefinite (150, 300, 900 e 1500 m). Erano presenti sistemi di sicurezza ridondanti per evitare il lancio involontario delle granate, lancio che veniva comandato da Terra dopo la dipartita dell’equipaggio. Un cavo collegava l’esperimento alla Central Station per la trasmissione dati in tempo reale.

  • Charged Particle Lunar Environment Experiment (CPLEE): questo esperimento venne ideato per misurare i flussi di particelle cariche, come elettroni e ioni, con energia compresa nell’intervallo 50 – 50,000 eV. Era costituito da una scatola, montata su gambe, che conteneva 2 analizzatori di particelle cariche orientati verso direzioni diverse per garantire una minima esposizione al percorso solare lungo l’eclittica. Ciascun analizzatore conteneva 6 rilevatori di particelle e 2 alimentatori ad alto voltaggio programmabili.

  • Cold Cathode Ion Gauge (CCIG): lo scopo di questo esperimento era la rilevazione della tenue atmosfera lunare. Non ne veniva determinata la composizione ma solo la consistenza. Il sensore era un elettrodo coassiale, contenente un gas che veniva ionizzato dal contatto con l’atmosfera: la corrente generata dava una misura della densità dei gas penetrati nello strumento. Questo esperimento faceva parte del SIDE.

  • Cold Cathode Gauge Experiment (CCGE): si trattava di una versione stand-alone dell’esperimento precedente

  • Heat Flow Experiment (HFE): questo esperimento aveva come scopo la misurazione delle modalità di emissione del calore dall’interno del nostro satellite. Era costituito da due sensori di calore posizionati in due buchi creati nella superficie col trapano in dotazione all’equipaggio ad una distanza di circa 10 m l’uno dall’altro. Ciascun sensore era costituito da due sezioni lunghe circa 50 cm e sensibili a variazioni di temperatura dell’ordine di +/- 0.001 °K; veniva misurata la differenza di temperatura tra due punti, a 47 e 28 cm di profondità. L’elettronica preposta al controllo dell’esperimento si trovava in un involucro appoggiato sulla superficie lunare e collegato alla Central Station.

  • Laser Ranging Retroreflector (LRRR): ne abbiamo parlato diffusamente nel post precedente.

  • Lunar Atmosphere Composition Experiment (LACE): si trattava di uno spettrometro di massa a 3 canali progettato per identificare la composizione dell’atmosfera lunare. Misurava masse comprese tra 1 e 110 amu (Atom Mass Unit). Rimaneva protetto dalla polvere lunare fino a 6 giorni dopo la sua installazione sulla superficie, per non avere le misure disturbate dagli astronauti e dagli altri esperimenti (in particolare dal LSPE).

  • Lunar Ejecta and Meteorites Experiment (LEAM): obiettivo di questo esperimento era la rilevazione delle particelle dovute all’impatto di micrometeoriti con la superficie lunare oppure la rilevazione diretta di micrometeoriti. L’esperimento rilevava velocità, direzione, momento ed energia cinetica delle particelle. Era costituito da 3 sensori – Est, Ovest e Alto. Era retto da 4 gambe e collegato alla Central Station.

  • Lunar Seismic Profiling Experiment (LSPE): si trattava di una estensione dell’esperimento ASE. Al fine di determinare le caratteristiche dell’interno della Luna fino ad una profondità di diversi chilometri, 8 cariche (dai 57 ai 2722 g di esplosivo) venivano posizionate a distanze tra 100 m e 3.5 km da un insieme di 4 geofoni. Anche in questo caso le cariche venivano fatte detonare dopo la partenza dell’equipaggio. Un’antenna, posizionata sul package contenente l’HFE, serviva per trasmettere il segnale di detonazione.

  • Lunar Surface Gravimeter (LSG): scopo dello strumento era misurare la gravità lunare e la sua eventuale variazione nel tempo con elevata precisione. Basandosi su una massa oscillante (collegata ad una molla) fungeva anche da sismometro su un singolo asse. Nel corso delle missioni vennero ripetutamente modificati alcuni dei parametri di questo esperimento a causa di problemi di calibrazione.

  • Lunar Surface Magnetometer (LSM): scopo dell’esperimento era la misurazione del campo magnetico sulla superficie lunare. Tramite le sue misurazione era possibile anche comprendere l’interazione tra il plasma solare e la superficie lunare. Infine, dato che il campo magnetico terrestre si estende fino a distanze pari all’orbita lunare, l’LSM poteva determinare il momento del passaggio dal “bow shock” (il confine nel quale il vento solare cade bruscamente a contatto con la magnetosfera in questo caso quella terrestre).

  • Passive Seismic Experiment (PSE): ne abbiamo parlato diffusamente nel post precedente.

  • Passive Seismic Experiment Package (PSEP): semplicemente la versione per ALSEP dell’esperimento precedente.

  • Solar Wind Spectrometer Experiment (SWS): scopo dell’esperimento era la misurazione del flusso di protoni ed elettroni del vento solare. la miura era effettuata da 7 rilevatori orientati verso diverse direzioni (in modo da poter determinare anche da dove provenisse il flusso misurato). Non è una grande sorpresa che il flusso maggiore venne misurato dal sensore esposto direttamente verso il Sole.

  • Suprathermal Ion Detector Experiment (SIDE): Il SIDE era costituito da due rilevatori di ioni positivi. Scopi dell’esperimento erano (1) raccogliere informazioni su energia e massa degli ioni positivi vicino alla superficie lunare derivanti dalla ionizzazione di gas di diverse origini (residui di gas pesanti dell’atmosfera lunare, attività vulcanica, …), (2) misurare il flusso e lo spettro di energia degli ioni positivi della magnetosfera terrestre nel corso dell’attraversamento della stessa da parte del nostro satellite, (3) raccogliere informazioni sull’interazione tra vento solare e la Luna e (4) ricavare in prima approssimazione un valore per il potenziale elettrico della superficie lunare.

L’ALSEP di Apollo 14

Per poter operare sull’ALSEP nella fase di installazione e attivazione vennero appositamente  ideati 3 diversi strumenti. L’RTG Dome Removal Tool e l’RTG Fueling Tool erano i due strumenti necessari per manipolare la piccola barra di plutonio necessaria all’RTG per alimentare l’intera stazione. Il primo serviva ad aprire il contenitore del plutonio (l’RTG Cask), il secondo per estrarre il plutonio dal cask ed inserirlo nell’apposita sede dell’RTG. Il terzo strumento era lo Universal Hand Tool (UHT), progettato come strumento ‘tutto fare’ per l’installazione dell’ALSEP: fungeva da ‘chiave inglese’ per rimuovere i bulloni Boyd e sbloccare gli esperimenti dai package, per orientare correttamente i sensori. Per Apollo 17, l’UHT venne modificato per poter essere utilizzato anche come strumento per la raccolta di campioni di superficie dall’LRV.

Gli esperimenti per ciascuna missione furono i seguenti (i link portano alle pagine, in inglese, specifiche degli esperimenti nel sito http://www.myspacemuseum.com, che contiene parecchi dettagli interessanti per chi vuole approfondire):

Gli ALSEP rimasero in attività fino al 30 Settembre 1977, quando vennero definitivamente spenti, per motivi di budget, nonchè per il sempre crescente numero di problemi con gli esperimenti e infine perchè la Control Room ancora impegnata con gli ALSEP serviva per i tentativi di riattivazione dello Skylab compiuti proprio in quell’anno. Su molte delle immagini dei siti di allunaggio prese da LRO sono ben visibili le stazioni.

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