ALSEP

bélyegkép|jobbra|250px|Az egyik Apollo műszercsomag a holdfelszínen

Az ALSEP a NASA által az Apollo-program során a Holdra küldött Apollo Lunar Surface Experiment Package (Apollo Holdfelszíni Műszercsomag) rövidített elnevezése. A műszercsomag expedícióról expedícióra változó összetételű mérőeszközökből állt és működése az égitest mind teljesebb megismerését szolgálta. Az összesen hat sikeres holdi Apollo-leszállás során öt ALSEP és egy EASEP (Early Apollo Experiment Package – Első Apollo Műszercsomag) – az Apollo–11 által feljuttatott, még csökkentett tudású és kiépítettségű műszerkészlet –jutott el az égitest felszínére.

Az ALSEP berendezései két fő alcsoportra oszthatók: aktív és passzív műszerekre. A passzív (energiabetáplálást nem igénylő) műszerek mind a mai napig szolgáltatnak adatokat, az aktív műszerek közül az utolsó 1977-ig működött, adatokhoz juttatva a kutatókat.

A műszerek listája Minden repülésen használt, alapvető egységek NévÁbraKépLeírásKözponti egység150px150pxA központi egység az ALSEP aktív műszereinek irányítóközpontjaként szolgált. A földi irányítás ezen keresztül „kommunikálhatott” a műszerekkel (a kutatók rádión keresztül fogadták a megfigyelési eredményeket és parancsokat juttattak fel, például üzemmódváltásra, mérések megkezdésére, befejezésére, stb.). Emellett a központi egység szolgált energiaelosztóként az egyes műszerek számára. Az egység egy 25 kg-os doboz formájú test volt, amely egyik felső sarkán kapott helyet az adatátvitelhez szolgáló rúdantenna. Az Apollo–12, –14, –15 központi egységében kapott helyet egy önálló műszer, a pordetektor is, amellyel a műszeren megtelepedő por mennyiségének növekedését mérték.A képen az Apollo–16 műszercsomagjának központi egysége láthatóRádióizotópos thermoelektomos generátor (RTG)150px150pxA termoelektromos generátor szolgált az ALSEP energiaforrásaként. A plutónium–238 fűtőelemek által szolgáltatott hővel hozzávetőleg 70 watt elektromos energiát állított elő.A képen az Apollo–14 generátora látható (a háttérben a központi egységgel)RTG fűtőelem tároló150pxAz RTG fűtőelem-tároló szolgált a radioaktív plutónium–238 fűtőelemek tárolására. A tárolótartály a holdkomp leszállófokozatában egy teljesen különálló rekeszben foglalt helyet a műszertároló mellett. Mind a tartályt, mind a tárolórekeszt úgy tervezték, hogy kibírjon egy esetleges startbalesetet, amely a Saturn V robbanásával jár, illetve ugyanígy ellenálljon a földi légkörbe való visszatérésnek, ha valamilyen probléma folytán startmegszakításra kerülne sor és a holdkomp visszazuhanna a légkörbe és ott elégne. A képen Edgar Mitchell gyakorolja a fűtőelem-tároló kiemelését a holdkompból.

A mérőműszerek NévÁbraLeírásAktív rengésmérő (Active Seismic Experiment – ASE)125pxA földrengések vizsgálatával a Hold belső szerkezetét határozták meg a geológusok, ehhez az űrhajósok robbanótölteteket helyeztek ki, amelyek rengéseket keltettek a talajban és ezeket a rengéseket geofonok detektálták. Ennek alapján tehát a műszernek három fő részegysége volt: három geofonból álló érzékelőrendszer, négy – a központi egység mellett lefektetett érzékelőktől 150, 300, 900, 1500 méterre kilőhető – gránátvető töltet, melyeket az űrhajósok hazaindulása után az irányítás távirányítással hozott működésbe, valamint egy, az űrhajósok által működtetett aktivátor, amellyel 21 miniatűr töltettel keltettek rengéseket az ALSEP telepítési helye közelében.(Az ábrán az űrhajósok által működtetett aktivátor egység látható)

Mérési eredményei:

A rengésmérések fő eszközének nem ez a berendezés, hanem a passzív szeizmométer számított, azonban az csak a véletlenszerű becsapódásokat és a még ritkább holdrengéseket rögzítette, szemben ezzel az eszközzel amely azt az előnyt hordozta, hogy a kutatók pontosan tudták mikor és mekkora rengés várható, hátránya volt viszont, hogy ennek mélységi érzékenysége csak száz méteres nagyságrendű volt. A műszer méréseit a földrengéshullámok terjedési sebességének pontosabb meghatározásához használták fel. Ezek alapján a rengések a holdkéregben 0,1–0,3 km/h sebességgel terjedtek.

Küldetések: Apollo–14 Apollo–16Töltött részecske számláló (Charged Particle Lunar Environment Experiment – CPLEE)A töltött részecske számláló a negatív és pozitív töltésű részecskék (elektronok és ionok) holdfelszín feletti előfordulását, sűrűségét mérte. Működése szoros összefüggésben állt a hidegkatódos ionizációmérővel és a szupratermális ionkeresővel. A CPLEE nem volt önállóan felállítandó műszer, hanem a központi egységben kapott helyet.

Mérési eredményei:

A Hold felszíne felett a napszélből származó töltött részecskék ragadnak meg átmenetileg az égitest gyenge gravitációjában. A műszer ennek mérését kapta feladatul, illetve a részecskék mennyiségének időbeli változását, ahogy a Hold hol a Föld mágneses terében tartózkodik, hol elhagyja azt keringése során. A legérdekesebb mérés mégis egy ember létrehozta eseményhez kapcsolódik: a H és J típusú repüléseken a holdkompok felszállófokozatát az űrhajósok anyaűrhajóba átszállását követően távirányítással becsapódtatták a felszínbe és a műszer az Antares becsapódását rögzítette „részecske-jelenségként”. A holdkompban kb. 180 kg-nyi üzemanyagmaradék volt, amely a becsapódás energiájától ionizálódott és a 66 kilométerre a leszállóhelytől történt becsapódásból származó részecskefelhőket, valamint azok 1 km/sec. terjedési sebességüket érzékelte a műszer (és testvérműszerei).

Küldetések: Apollo–14Hidegkatódos ionizáció mérő (Cold Cathode Ion Gauge – CCIG) A hidegkatódos ionizációmérőt a Hold légkörének mérésére tervezték. Eredetileg szupratermális ionkereső részeként akarták alkalmazni, azonban az általa gerjesztett erős mágneses mező interferenciát okozott volna, így végül a SIDE dobozán kívüli, külön egységként készült el.A műszer az ábrán a SIDE jobb oldalán látható kisebb doboz.

Mérési eredményei:

Az általános közvélekedés axiómaszerűen említi, hogy a Holdnak nincs légköre. Tudományos értelemben azonban ez nem igaz, egy nagyon híg, állandóan változó összetételű légkör mindig övezi a Holdat. A mérések kb. 200 000 molekula/cm³ sűrűségű gázanyagot érzékeltek a felszín felett, amely száztrilliószor ritkább a Föld átlagos légköri sűrűségénél és az egész légkör tömegére 10³ kilogramm adódott (összehasonlításul a földi érték 5*1018 kg). A légkör eredetéül két forrás szolgál: meteoritbecsapódások során a felszín alól felszabaduló gázok, illetve a napszél részecskéi. Az atmoszféra összetétele nem állandó, hanem állandóan változik és elsősorban nehezebb molekulákból áll, amelyek hónapokig megmaradhatnak a felszín közelében (a könnyebb anyagok, mint például a leggyakrabban előforduló hidrogén és hélium a gyenge gravitációban csak órákig képes megmaradni, elegendő a napsugárzás melege, hogy a szökési sebességhez szükséges mozgási energiát megkapják a könnyű atomok).A műszer érzékenységére jellemző, hogy akárhányszor jártak az űrhajósok a közelében, az – egyébként hagyományos értelemben véve tökéletesen záró – űrruhákból megszökő gázokat tökéletesen detektálta. A három expedíción is alkalmazott műszerek közül kettő is négy éven keresztül szolgáltatott méréseket.

Küldetések: Apollo–12 Apollo–14 Apollo–15Hidegkatódos mérőműszer (Cold Cathode Gauge Experiment – CCGE)125pxA CCGE lényegében a CCIG külön felállítható változata volt (a fő változatnak számító CCIG a szupratermális ionkeresővel összeköttetésben működött), azonban egyszer sem használták, mivel az csak az Apollo–13 műszerkészletének része volt, amely nem jutott el a Holdra.Hőáramlás mérő (Heat Flow Experiment – HFE)125pxA hőáramlás mérőt arra szánták, hogy meghatározza a Hold belsejéből kisugárzó hőt mérje különböző mélységekben a felszín alatt. A műszer két részből állt, egy elektronikai dobozból és két, egyenként 2,5 méter hosszú szondából, amelyeket az űrhajósok által fúrt lyukakba kellett leereszteni.

Mérési eredményei:

A mérésekkel meg lehetett határozni a rádióizotópok jelenlétét az égitest belsejében, valamint a Hold fejlődéstörténetének hőtani fejezetét. Minden bolygótest belseje melegebb és kifelé csökken a hőmérséklete, ám a belső hőt kisugározza az űrbe. Ezt a hősugárzást akarták a kutatók megmérni, mert ebből lehetett következtetni a belső hőnek fűtőanyagul szolgáló radioaktív anyagok mennyiségére, valamint hogy a lehűlés melyik stádiumában tart a Hold. A mérésekből – az előzetes feltételezéseknek megfelelően – az derült ki, hogy égi kísérőnk sokkal hidegebb belülről, a hőkisugárzás mértéke mindössze 18-24%-a a földi értéknek. Az égitest hőteljesítményét úgy lehetne összegezni, hogy egy a felszínen kijelölt 60x60 méteres területről lehetne egy hagyományos 60 wattos izzó energiaigényét kielégíteni. A mérések azonban elég nagy bizonytalanságú eredményt szolgáltattak, egyrészt természetes, másrészt technikai okokból. A Holdon 14 napig tartó nappal során az érzékelő-szondákat befogadó felső talajréteg, a regolit felmelegszik, majd az ugyancsak 14 napos éjszaka alatt lehűl, a mérési eredményeket ettől a torzító hatásról meg kellett tisztítani. A nagyobb problémát azonban a műszerek sikertelen kihelyezése jelentette. A műszer utazott az Apollo–13-on, ám elégett a földi légkörbe visszatérő Aquariusban, majd az Apollo–15 is magával vitte, de a szondákhoz szükséges lyuk fúrásához rendszeresített fúró konstrukciós hibája miatt a szükséges 2,5 m-es mélység helyett csak 1,5 méterre sikerült lebocsátani az érzékelőket, végül az Apollo–16-on pedig Young parancsnok véletlenül átbotlott a műszer tápkábelén és elszakította azt, teljesen tönkretéve. Egyedül az Apollo-17-en sikerült problémamentesen felállítani a műszert. A mérések a mindössze „másfél” mérőpont miatt azonban nem tekinthetők teljesen megbízhatónak.

Küldetések: Apollo–15 Apollo–16 Apollo–17Holdi atmoszféra-összetétel mérő (Lunar Atmosphere Composition Experiment – LACE)A holdi atmoszféra-összetétel mérőt a holdi légkört felépítő anyagok detektálására tervezték.

Mérési eredményei:

Az egyetlen expedíción felküldött műszer a korábbi hidegkatódos ionizációmérő (CCIG) és a szupratermális ionkereső (SIDE) szerepét vette át, a két műszert ötvözte egyben. Eredményeit lásd: CCIG és SIDE.

Küldetések: Apollo–17Holdi anyagkidobódás és meteorit érzékelő (Lunar Ejecta and Meteorites Experiment – LEAM)125pxAz anyagkidobódás és meteorit érzékelőt a Holdba csapódó meteoritokat, valamint az általuk a felszínről kidobódó, majd visszahulló anyag becsapódásainak érzékelésére alakították ki. Három, különböző irányba néző érzékelőlapja a becsapódó porszemek irányát és sebességét mérte.

Mérési eredményei

Az évmilliárdokkal korábban leállt vulkanikus tevékenység híján a Hold fő felszínformáló ereje a talajra akadály nélkül lejutó meteoritok és kozmikus porszemcsék zápora. Ez a zápor őrölte púderszerűen finom porrá a holdfelszín legfelső rétegét, létrehozva a regolitot. A Holdra záporozó por elsődleges forrása a kozmikus por és a kisebb meteoritok, másodlagos forrása pedig a nagyobb testek becsapódása során a magasba dobódott és a felszínre akár több száz kilométerrel arrébb visszahulló anyag. A mérések azonban kevés ilyen forrásokból származó anyag becsapódását érzékelték, ehelyett azt a meglepő felfedezést tették, hogy a holdpor lassan vándorol a felszínen.

Küldetések: Apollo–17Lézertükör (Laser Ranging Retroreflector – LRRR)125px