L’attrezzatura geologica

John Young durante la
raccolta di un campione geologico

Tra le grandi imprese compiute nel corso del progetto Apollo non deve passare in secondo piano il grande quantitativo di campioni provenienti da un corpo celeste diverso dalla Terra. Almeno due generazioni di scienziati in tutto il mondo hanno dedicato la loro vita allo studio dei 382 Kg di rocce e terreno che le sei missioni lunari hanno raccolto. Questi studi hanno rivoluzionato le scienze plantari e aiutato a comprendere ed elaborare modelli dell’origine e dell’evoluzione del Sistema Solare migliori di quelli esistenti in precedenza. I campioni stessi vengono ancora oggi conservati in ambienti appositi e “prestati” agli enti di ricerca che ne fanno domanda.

Essenziale è stata in questo successo scientifico la progettazione, fabbricazione ed utilizzo di strumenti e contenitori per la raccolta e la conservazione dei campioni lunari. Grandi sforzi sono stati profusi nella costruzione di strumenti che soddisfacessero i restringenti vincoli sulla non contaminazione dei campioni e allo stesso tempo quelli di dimensione, peso, potenza ed operabilità richieste per astronauti all’interno di tute pressurizzate. Alcuni di questi strumenti hanno funzionato bene fin dal loro primo utilizzo, mentre altri hanno richiesto alcuni raffinamenti.

I guanti delle tute spaziali erano ingombranti, rigidi e faticosi da utilizzare. Inoltre il senso del tocco era molto limitato. Servivano ampie superfici per la presa. Il peso e il volume degli strumenti doveva essere calcolato con cura per essere il minore possibile. I meccanismi dovevano ben sopportare la polvere lunare, molto fine ed abrasiva. L’intervallo operativo andava dai 100° ai 380°K. Per ultimo, ma non meno importante, esistevano delle restrizioni relative alla infiammabilità dei materiali accettati a bordo dei veicoli Apollo.

Per garantire che non venissero contaminati i campioni, la comunità scientifica suggerì l’utilizzo di alcuni materiali. Tra gli altri suggerirono di scegliere materiali in grado di limitare la contaminazione di Piombo, Uranio, Torio, Litio, Berillio, Potassio, gas nobili e altri. Le leghe di Alluminio 6061 e l’acciaio inossidabile delle serie 300 era o accettabili (e costituirono la struttura base degli strumenti in molti casi). L’unico materiale plastico accettabile fu il Teflon. L’MoS2 (Solfuro di molibdeno) venne utilizzato come lubrificante. Le superfici sigillanti vennero realizzate con l’indio.

Quella che segue è una breve carrellata (che proseguirà la settimana prossima) dei principali strumenti utilizzati sulla Luna per la raccolta dei campioni.

Contact Soil Sampling Device

Contact Soil Sampling Device
Dimensioni della superficie di campionamento: 9.5 x 10.6 cm
Peso: 500 gr
Dimensioni complessive: 17 x 15.9 x 4.2 cm
Due Contact Soil Sampling Devices vennero utilizzati nella missione Apollo 16 per collezionare campioni particolare della regolite lunare. Uno dei due possedeva una superficie di campionamento realizzata con il beta cloth e l’altro col velluto. Gli astronauti approcciavano con cautela un masso posto lontano dal LM e non disturbato da precedenti attività dei due e utilizzavano i due sampling device sulla superficie più lontana del masso: scopo del tutto era ottenere un campione il più possibile incontaminato. la struttura esterna dei due dispositivi era realizzato in lega di Alluminio 6061-T6.

  • Beta Cloth Sampler: era stato ideato per campionare i primi 100 µm della regolite superficiale. La superficie per il campionamento era realizzata in beta cloth del tipo X4484 (realizzato dalla Owens Corning Fiberglas Corp.

  • Velvet Cloth Sampler: era stato ideato per campionare il primo millimetro di regolite superficiale. La superficie per il campionamento era realizzata in velluto di nylon TL-390 (realizzato dalla Martin Fabrics.

Contingency soil sampler

Contingency soil sampler
Peso: 1200 g (peso medio)
Lo scopo di questo strumento era raccogliere velocemente un campione del terreno lunare subito dopo l’inizio della EVA. Il campione veniva raccolto nelle vicinanze del LM, dove veniva subito immagazzinato nell’Ascent stage; questa procedura era per garantire che in caso di ripartenza di emergenza, almeno un campione sarebbe stato riportato a Terra.
Dimensioni: 95 cm di lunghezza, 10 cm il diametro del sacchetto (misure stimate dalle immagini disponibili)
Produttore: Union Carbide, Nuclear Division di Oak Ridge. Il sacchetto era realizzato in Teflon.

Drill

Apollo Lunar Surface Drill (ALSD)
Peso: 13,4 Kg – era il peso complessivo di tutti i 4 componenti del trapano descritti qui di seguito.
Dimensioni :quando veniva impacchettato per il trasporto le dimensioni erano 58 x 24 x 12 cm.
Alimentazione: 430 watt
Si trattava di un trapano a percussione, utilizzato per ottenere un foro profondo fino a 3 m nella superficie (come nel caso della realizzazione dei carotaggi) nonché la creazione dei fori per gli esperimenti sui flussi di calore (collegati all’ALSEP). La maniglia (che serviva anche da interruttore “on/off”) veniva collegata al motore e alla batteria. Un paio di core stems, ovvero di moduli cavi costituenti il tronco del trapano, venivano collegati e poi “trapanati” all’interno della superficie. A quel punto si sganciava il blocco manopola/motore/batteria, si agganciavano altri core stem (se era necessario andare più in profondità), si riagganciava il blocco e si proseguiva. Raggiunta la profondità richiesta, si sganciava il blocco, si applicava un pedale e con l’ausilio di questi si estraeva il tronco. Il trapano è stat utilizzato nelle missioni da Apollo 15, Apollo 16 e Apollo 17.

Erano quindi 4 i componenti del trapano:

  • Tronco del Trapano
    Peso: 1,2 kg (il peso di 6 sezioni del tronco più la punta). Ciascuna sezione pesava 198g.
    Dimensioni: il diametro esterno del tronco era di 2,5 cm mentre il diametro interno era di 2 cm. Ciascuna sezione era lunga 42,5 cm (compresi 2,5 cm di sovrapposizione all’incastro con la sezione successiva). In ciascuna sezione trovava posto una colonna di terreno alta 40 cm. La punta era lunga 6 cm.
    Capacità: Collegando sezioni fino ad una lunghezza di 3 m (ovvero 8 core stem), la capacità complessiva era di 940 cm3 di terreno.
    Produttore: Chicago Latrobe e Martin Marietta
    Materiali: La struttura portante era realizzata in lega di titanio Al-4V, rinforzata con un processo simila all’anodizzazione, nota come canadizing.

  • Motore del Trapano
    Peso: 4000 g
    Alimentazione: 430 watt forniti da un motore elettrico in continua da 0.4 hp
    Produttore: Black & Decker
    Il motore era in grado di generare 2270 colpi al minuto, facendo ruotare il tronco e la punta a 280 RPM.
    Materiali: Il contenitore era realizzato in lega di magnesio QE-22A-T6 rivestito da una vernice termica bianca. Il lubrificante utilizzato era a base di Teflon, il DuPont Krytox 143-AC.

  • Batteria
    Peso: 3500 g.
    Descrizione: Era costituito da 16 celle all’ossidi di argento e zinco
    Produttore: Yardney Electric Corp.

  • Accessori
    Peso: 4700g
    Gli accessori comprendevano un pedale, 12 punte (tra cui alcune del tipo bore stem), un adattatore per le punte, la copertura termica, una chiave inglese. Il pedale veniva utilizzato come auto per estrarre la punta dal foro praticato. Le punte bore stem, erano realizzate con una fibra di vetro contenente filamenti di boro.

    Appuntamento alla prossima settimana per proseguire l’esame degli strumenti geologici.

3 Risposte to “L’attrezzatura geologica”

  1. Ciao Roberto, per completezza i kg. sono 382 vedi estratto dal:
    Lunar Rocks and Soils from Apollo Missions

    A one-Kg (2.2 lbs) Apollo 16 breccia rock formed from meteorite impact. Shiny, black impact-generated glass was splashed on the side.
    Between 1969 and 1972 six Apollo missions brought back 382 kilograms (842 pounds) of lunar rocks, core samples, pebbles, sand and dust from the lunar surface.
    The six space flights returned 2200 separate samples from six different exploration sites on the Moon. In addition, three automated Soviet spacecraft returned important samples totaling 300 grams (approximately 3/4 pound) from three other lunar sites. The lunar sample building at Johnson Space Center is the chief repository for the Apollo samples. The lunar sample laboratory is where pristine lunar samples are prepared for shipment to scientists and educators.
    Nearly 400 samples are distributed each year for research and teaching projects.

    Uno dei 400 campioni è quello che ho portato in Italia per la Mostra Esplorando.

    Saluti
    Luigi

  2. raghnor Says:

    Grazie Luigi, un refuso. In effetti in un post precedente su un posto che mi sembra di ricordare tu conosca bene, il Lunar Sample Laboratory Facility (https://tranquillitybase.wordpress.com/2011/12/11/il-lunar-sample-laboratory-facility/), avevo riportato il valore corretto. Fortuna che i sei fu a vigilare ;)c

  3. Grazie a te per il continuo lavoro di ricerca e traduzione. Un lavoro capillare molto utile per la comprensione del Programma Apollo.
    Se ti interessa sviluppare nuovi temi, contattami quando vuoi. Il Programma Apollo è infinito e non smetteremo mai di raccontarlo.

    Permettimi di informare gli appassionati e i lettori del blog che da pochi giorni è uscita la seconda edizione di Progetto Apollo con un inserto di 16 pagine completamente nuove e vari aggiornamenti:
    dedica particolare alla scomparsa di Neil Armstrong, mio incontro con Harrison Schmitt, visita di Charlie Duke e mostra Esplorando, etc.
    Se qualcuno fosse interessato può ordinarlo direttamente a me attraverso il mio sito web.

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