L’ (ALSEP) est un ensemble d'instruments scientifiques installé par les astronautes des six missions du programme Apollo à la surface de la Lune entre 1969 et 1972. La mission installe une version simplifiée de l'ALSEP : l’ (EASEP).

Ces instruments permettent d'étudier, jusqu'à leur arrêt en 1977, plusieurs caractéristiques de l'atmosphère, du sol et du sous-sol lunaires : sismicité, vent solaire, température, composition de l'atmosphère, champ magnétique

L'ALSEP est constitué d'un poste central chargé de transmettre les données scientifiques recueillies de la Lune vers la Terre au , de recevoir les instructions et de redistribuer l'énergie électrique fournie par un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG) à un ensemble de quatre à six instruments scientifiques dont la composition varie selon les missions.

Contexte Les instruments et les expériences comprises dans l'ALSEP sont sélectionnés en . Les organisations responsables de leur développement et les investigateurs principaux et secondaires sont :

expérience sismique passive : , ; université Columbia, George Sutton ; magnétomètre : , C. P. Sonett, centre de vol spatial Marshall, Jerry Modisette ; vent solaire de moyenne énergie : , C. W. Snyder et M. M. Neugebauer ; détecteur d'ions suprathermiques : université Rice, J. W. Freeman, Jr., centre de vol spatial Marshall, Curt Michel ; mesure du flux thermique lunaire : université Columbia, M. Langseth ; université Yale, S. Clark ; vent solaire à faible énergie : université Rice, B. J. O'Brien ; expérience sismique active : université Stanford, R. L. Kovach ; , J. S. Watkins.

L'ALSEP est construit et testé par la société Bendix de Ann Arbor. Les instruments peuvent fonctionner de manière autonome après le départ des astronautes et effectuer des mesures dans l'environnement lunaire sur de longues périodes. Les instruments sont disposés autour du poste central, qui fournit l'énergie électrique grâce à un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG) et transmet les données recueillies à la station de contrôle sur Terre. Le contrôle thermique est réalisé à l'aide de mesures passives (isolants, réflecteurs, protections thermiques) ainsi qu'à l'aide de résistances et de radiateurs.

Instruments scientifiques ALSEP par mission

+Instruments installés par les différentes missions ALSEP Termination Report , LPI, avril 1979. Instrument Apollo 11 Apollo 12 Apollo 14 Apollo 15 Apollo 16 Apollo 17 Localisation Mare Tranquillitatis23,4°E 0,7°N Oceanus Procellarum23,5°O 3,0°SFra Mauro17,5°O 3,7°S Hadley Rille3,7°E 26,1°N Descartes15,5°E 9,0°S Taurus Littrov30,8°E 20,2°N Sismomètre passif (PSE et PSEP) x x x x x Sismomètre actif (ASE) x x Magnétomètre surface lunaire (LSM) x x x Spectromètre vent solaire (SWS) x x Détecteur ions suprathermiques (SIDE) x x x Mesure des flux thermiques (HFE) x x x Mesure des particules chargées (CPLEE) x Jauge cathodique froide (CCGE et CCIG) x x x Détecteur micrométéorites et éjectats (LEAM) x Profil sismique de la Lune (LSPE) x Spectromètre de masse (LACE) x Gravimètre (LSG) x Détecteur de poussière x x x x Réflecteur laser (LRRR) x x x

Résultats scientifiques

Le rapport scientifique final établi par la NASA en 1979 recense un grand nombre de résultats permettant des progrès significatifs dans la connaissance de la Lune.

Les sismomètres passifs ont mis en évidence trois types de secousses sismiques ALSEP Termination Report , LPI, avril 1979, , . : des secousses profondes se produisant avec une très grande régularité (une fois tous les 27 à ) situées à une profondeur comprise entre 800 et et conséquence d'un phénomène de marée (attraction de la Terre sur la Lune) ; des secousses à faible profondeur (moins de ) irrégulières et peu fréquentes (cinq par an) mais libérant beaucoup d'énergie ; les secousses découlant de l'arrivée de météorites sur le sol lunaire. Les données fournies par les sismomètres ont permis aux scientifiques de l'époque d'esquisser une modélisation de la structure interne de la Lune (épaisseur de la croûte, taille du noyau…).

Le magnétomètre a mis en évidence des champs magnétiques locaux faibles compris, selon le lieu, entre et ALSEP Termination Report , LPI, avril 1979, , ..

Les capteurs de températures ont permis de déterminer que la température moyenne du sol oscillait selon les sites entre () et et que les températures moyennes maximum du proche sous-sol (entre un et deux mètres de profondeur) était de l'ordre de ALSEP Termination Report , LPI, avril 1979, , .. Des estimations de conductivité thermique de la couche superficielle et du sous-sol ainsi qu'une estimation du gradient de température du sous-sol ont été réalisés à partir des données collectées.

Les composants communs Toutes les stations ALSEP ont des composants communs.

Désignation Schéma Photo DescriptionPoste central ALSEPC'est principalement un boîtier qui contrôle l'ensemble des instruments de l'ALSEP. Il reçoit des instructions de la Terre qu'il renvoie vers chacun des instruments, il transmet les données scientifiques recueillies et fournit l'énergie électrique à chaque instrument. Les échanges radio passent par une antenne de de long pour de diamètre montée au sommet du poste central. L'ensemble a la forme d'une boîte d'un volume de pesant . Pour les missions et 15, un détecteur de poussière est monté au sommet du poste pour mesurer l'accumulation de poussière lunaire.Générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG)Le RTG est la source d'énergie de l'ALSEP. Il utilise la chaleur fournie par la radioactivité d'une capsule de et des thermocouples qui permettent de générer environ . L'ensemble tient dans un cube de de côté et pèse environ .Conteneur à plutoniumUn conteneur contient le utilisé comme combustible par le RTG. Il est logé dans le compartiment SEQ. Le conteneur est conçu pour résister à une explosion de la fusée dans le cas d'un lancement interrompu ou à une rentrée dans l'atmosphère terrestre (ce qui se produisit pour ).

Liste des instruments scientifiques Désignation Schéma DescriptionSismomètre actif (ASE)ASE () est un sismomètre actif utilisé pour déterminer la composition du sous-sol lunaire sur plusieurs centaines de mètres de profondeur. L'instrument est composé de : placés en ligne par les astronautes pour détecter les explosions de charges explosives, un mortier avec explosives destinées à être lancées à des distances variables de l'ALSEP et un marteau sismique utilisant de petites charges explosives mis en œuvre par les astronautes et décrit sur le schéma ci-contre. (CPLEE)Le CPLEE mesure les flux de particules chargées tels que les ions et les électrons.Jauge cathodique froide (CCGE)Le CCGE () est une version autonome du CCIG.Jauge cathodique ionique froide (CCIG)Le CCIG () est un instrument qui mesure la pression atmosphérique de l'atmosphère lunaire. Il devait initialement faire partie du SIDE, mais le champ magnétique généré par l'instrument aurait créé des interférences.Mesure des flux thermiques (HFE)Le HFE () mesure les variations thermiques du sous-sol pour déterminer à quel rythme la chaleur interne de la Lune s'évacue vers l'extérieur. Ces mesures doivent permettre d'estimer la radioactivité interne et permettre de comprendre l'évolution thermique de la Lune. L'instrument comporte un boîtier électronique et deux sondes. Chaque sonde est placée dans un trou de de profondeur foré par les astronautes. Réflecteur laser (LRRR)Les réflecteurs lasers LRRR () permettent de mesurer avec précision la distance Terre-Lune en réfléchissant la lumière de lasers situés sur Terre. Ces mesures sont utilisées pour estimer l'éloignement progressif de la Lune, conséquence de la dissipation des marées et du mouvement irrégulier de la Terre. Cet instrument passif est le seul encore utilisé aujourd'hui. Expérience d'analyse de la composition de l'atmosphère lunaire (LACE)Le LACE a comme objectif de déterminer la composition de l'atmosphère lunaire. Détecteur de micrométéorites et d'éjectats (LEAM) Le LEAM () est conçu pour détecter les micrométéorites et les matériaux lunaires éjectés par l'impact de ceux-ci .. Expérience de mesure du profil sismique (LSPE)Le LSPE () est semblable à l'ASE, mais il doit permettre d'effectuer des mesures sur plusieurs km de profondeur. Il comprend trois sous-ensembles : déployés près de l'ALSEP par les astronautes, une antenne chargée de transmettre un signal aux charges explosives, explosives d'une masse comprise entre et . Les charges étaient installées par les astronautes durant leurs excursions en rover lunaire. Gravimètre de la surface lunaire (LSG)Le LSG () effectue des mesures très précises de la gravité lunaire et de son évolution dans le temps. Les scientifiques espéraient que les données recueillies puissent être utilisées pour confirmer l'existence des ondes gravitationnelles. Magnétomètre de la surface lunaire (LSM)Le LSM () mesure le champ magnétique lunaire. Les données sont utilisées pour déterminer les propriétés électriques du sous-sol. Ces données servent également à étudier les interactions entre le plasma solaire et la surface lunaire.Sismomètre passif (PSE)Le PSE () détecte les secousses sismiques de la Lune qu'elles soient naturelles ou provoquées artificiellement afin d'étudier la structure du sous-sol. Ensemble sismomètre passif (PSEP)Le PSEP () est similaire au PSE sauf qu'il est entièrement autonome. À cet effet, il dispose d'un panneau solaire et d'un système de télécommunications. Il comporte en plus un détecteur de poussière lunaire. Spectromètre de vent solaire (SWS)Le SWS () étudie les propriétés du vent solaire et son incidence sur l'environnement lunaire. Détecteur d'ions suprathermiques (SIDE)L'expérience SIDE () est conçue pour mesurer les différentes caractéristiques des ions positifs dans l'environnement lunaire, fournir des données sur les interactions entre le plasma et le vent solaire et mesurer le potentiel électrique de la surface de la Lune.

Liste des missions Chaque mission comportait des expériences scientifiques différentes.

Apollo 11 (EASEP)

La mission n'installa pas un ALSEP complet mais une version simplifiée dite EASEP. Dans la mesure où la sortie extravéhiculaire ne devait durer que , l'équipage n'avait pas assez de temps pour installer un ALSEP complet dont le déploiement demande de une à deux heures.

Désignation PhotoLRRRPSEP

Apollo 12

Désignation Photo RemarquesLSMStocké dans le premier paquet.PSEStocké dans le premier paquet.SWSStocké dans le premier paquet.SIDE/CCIGStocké dans le second paquet. Le CCIG est visible à gauche du SIDE. Le CCIG s'arrêta de fonctionner après seulement .

Apollo 13

À cause de l'interruption de la mission aucune des expériences ne fut installée.

La boîte contenant le plutonium devant servir de source d'énergie est tombée dans l'océan Pacifique lors du retour de la missionLa radioactivité - Mécanismes et applications, Marie Christine de la Soubrière, ed. Ellipses, 2005, .

Désignation RemarquesCPLEEStocké dans le premier paquet.CCGEStocké dans le premier paquet.HFEStocké dans le premier paquet.PSEStocké dans le premier paquet.

Apollo 14