之前写过一个ASLEP系统的简介,很多数据都没有写出来,这次做一个相对完整的介绍,希望与大家相互交流。
ALSEP系统,全称apollo lunar surface experiments package,翻译成中文就是“阿波罗月球表面实验数据包”。这个实验包由一系列的科学仪器组成,用来测量月球表面的一些科学数据用的。就像其他探测器,也包括我们的嫦娥,都需要携带一些科学仪器,目的是收集一些科学数据,以便更多的了解目标天体。所不同的是这组仪器是由宇航员安装在月球表面的,也就是说是在月球进行组装和连接后才可以正常运行的。
首先是通用包,也就是每次任务都有的实验包,主要有两个装置:
1,Central Station(中心控制站)
Central Station
一些基础数据
结构拆解
功能模块
月面上的Central Station
这个装置主要是用于接收来自地球的指令,传输数据,并将能量分配给每个实验包,也可以说是整个ALSEP系统的中央大脑。与地球的通信是通过一个58厘米长,3.8厘米直径的改进轴螺旋天线来实现,安装在中央站的顶部,并由宇航员调整后指向地球来实现信号传输。发送器、接收器、数据处理器和多路复用器安装在内部。中心控制站是一个25公斤重的箱子,装载容量为34800立方厘米。
此外,在阿波罗12号至15号的中心控制站上还安装了一个尘埃探测器,用来测量月球尘埃的积累,除尘器面积2x2cm,质量0.27千克。
2,RTG(放射性同位素热电发电机)
RTG
结构和数据说明
结构和系统图
数据说明
月面上的RTG
RTG是ALSEP系统的电源,它利用钚238和热电偶的放射性衰变产生的热量产生约70瓦特的电力。此装置利用热电偶阵列(应用了西贝克效应)接收了一些合适的放射性物质在衰变时所放出热量再将其转成电能。整体质量19.6千克,其中发电机12.8千克,输出为16V直流电源,输出功率最大76W,运行1年后的最小输出功率63.5W,设计寿命1年,其中17号的寿命为2年。
接下来逐一介绍各次飞行携带的独有仪器。
阿波罗11号携带的最少,是一个简单的版本,只有两个仪器, 包括
1,LRRR(激光测距反射器)
LRRR图例1
LRRR图例2
安装在月面的LRRR
在安装了月面激光测距反射器后,第一次成功对月球距离进行激光测距是在1962年进行的,当时来自麻省理工学院的一个小组成功地用毫秒脉冲长度的激光观测月球表面反射的激光脉冲。同年晚些时候,苏联的一个小组在使用AQ-S的克里米亚天体物理观测站获得了类似的测量结果。
2,PSEP(被动地震实验包)
与PSE相似,只不过它是独立的,这意味着它携带了自己的电源(太阳能电池组)、电子设备和通信设备。此外,PSEP还装有一个灰尘探测器。
PSEP
在月面安装PSEP
在月面安装PSEP
奥尔德林将设备拿到月面准备安装
阿波罗12号携带的仪器多了一些,主要有:LSM(月面强磁计),PSE(被动地震试验),SWS(太阳风谱仪),SIDE/CCIG(冷阴极规实验/超热离子探测器实验)。下面逐一介绍:
1,LSM Lunar Surface Magnetometer(月面强磁计)
LSM被设计用来测量月球磁场,这些数据可用于确定月球表面下的电性能,还可以用于研究太阳等离子体与月球表面的相互作用。
LSM
月面上的LSM
2,PSE Passive Seismic Experiment(被动地震试验)
PSE被设计用来探测"月震",无论是自然产生的还是人为产生的月震,以帮助研究月球地表下的结构。
质量:11.4KG;
尺寸:23cm;
功率:7.1W;
数据传输:712B/s
PSE
月面的PSE
3,SWS Solar Wind Spectrometer Experiment(太阳风谱仪)
SWS是专门研究太阳风特性及其对月球环境的影响的仪器。
质量:5.7KG;
尺寸:30.5x28.2x34.5cm;
功率:12.5W;
数据传输:66.2B/s
SWS
月面上的SWS
4,SIDE/CCIG(冷阴极离子实验/超热离子探测器实验)
冷阴极规实验设计用于测量月球环境中正离子的各种性质,提供太阳风与月球之间等离子体相互作用的数据,并测定月球表面的电位。
CCIG实验是为测量月球大气压力而设计的。它最初被设计成SIDE的一部分,但SIDE的强磁场会引起干扰,因此最终CCIG成为独立的一部分。
热离子探测器:
质量:8.8KG;
容积:5750cm³;
功率:10W;
数据传输:82.8B/s
冷阴极离子:
质量:5.7KG;
尺寸:34x11.7x30.5cm;
功率:6.5W;
数据传输:82.8B/s
SIDE/CCIG
下图是阿波罗12的ALSEP系统的布局图,可以看到各个仪器之间的距离。
阿波罗12的ALSEP系统
阿波罗14号携带的仪器有:ASE, CPLEE , LRRR, PSE, SIDE/CCIG
1,ASE Active Seismic Experiment(有源地震试验)
这个装置是利用地震学原理,来确定月球表面下约300米的内部结构。ASE由三个主要部分组成,由宇航员将一组三个地震检波器排列成一条线,以探测爆炸情况。另外有一个迫击炮装置,从距离ALSEP不同的地方发射一组四个爆炸物,由此产生一个小的冲击波。爆炸可产生2.2N秒的脉冲,爆炸包的质量为45~454克。
质量:11.2KG;
功率:9.75W;
数据传输:10000B/s
ASE
迫击炮装置
埃德加·米切尔正在操作探测器
迫击炮、检波器和冲击器是放在一个子系统下,本来计划有22个炸药包,但只有13个成功发射引爆。由于迫击炮的部署问题,其他几个没有被引爆。在ALSEP的使用寿命结束时,曾有人试图将其引爆,但由于长期处于休眠状态,这些指控未能起作用。
2,CPLEE(带电粒子月球环境实验)
CPLEE被设计用来测量带电粒子(如电子和离子)的通量,可以测量通量能量为50到50000eV的带电粒子,包括电子和离子。该仪器测量了来自太阳的等离子体粒子和地球磁尾中的低能粒子通量。
质量:2.5KG;
容积:2540cm³;
功率:6.5W;
数据传输:99.3B/s
CPLEE
3,LRRR(激光测距反射器)
阿波罗14号的LRRR
4,PSE(被动地震试验)
阿波罗14号的PSE
5,SIDE/CCIG(冷阴极离子实验/超热离子探测器实验)
阿波罗14号的SIDE/CCIG
阿波罗14号大的仪器分布图
阿波罗15号携带的仪器有:HFE,LRRR,LSM, PSE, SWS,SIDE/CCIG
1,HFE Heat Flow Experiment(热流实验)
为了确定热量从月球内部流出的速度,HFE被设计用来对月球表面下进行热量测量,这些测量可以帮助确定放射性同位素的丰度,并帮助理解月球的热演化。HFE由一个电子盒和两个探针组成,每一个探测器都由一名宇航员放置在一个钻探的洞里,这个洞的深度达2.5米。
质量:4.6KG;
体积:24x25x28cm;
功率:9W;
数据传输:16.5B/s
HFE
2,LRRR(激光测距反射器)
阿波罗15号的LRRR
3,LSM(月面强磁计)
阿波罗15号的LSM
4,PSE(被动地震试验)
阿波罗15号的PSE
5,SWS(太阳风谱仪)
阿波罗15号的SWS
6,SIDE/CCIG(冷阴极离子实验/超热离子探测器实验)
阿波罗15号的SIDE/CCIG
阿波罗15号的仪器分布图
阿波罗16号携带的仪器有:ASE,HFE, LSM, PSE
1,ASE(有源地震试验)
阿波罗16号的 ASE
2,HFE(热流实验)
阿波罗16号的HFE
3,LSM(月面强磁计)
阿波罗16号的LSM
4,PSE(被动地震试验)
阿波罗16号的PSE
阿波罗16号的仪器分布图
阿波罗17号携带的仪器有:HFE,LACE,LEAM,LSPE, LSG
1,HFE(热流实验)
阿波罗17号的HFE
2,LACE(月球大气成分实验)
阿波罗17号的LACE
3,LEAM(月球喷射物和陨石实验)
这是一个新的装置,目的是探测被陨石撞击后飞溅到月球表面的二次粒子,并可以探测一次微陨石的能量,速度和方向。
质量:7.4KG;
容积:19480cm³;
功率:6.6W;
数据传输:33.1B/s
LEAM
月面上的LEAM
4,LSPE(月球地震剖面试验)
LSPE与ASE相似,只是预期深度为几公里,它由三个主要部分组成。宇航员在ALSEP附近布置了一套四个地震检波器,共有8个装药,每个装药的质量从0.06到3KG不等,部署在距离登月舱3.5公里的位置,在登月舱离开后由计时器引爆,可以探测月球内部3km深处的结构,实验提供了月球震和流星体撞击的数据。
质量:25.1KG;
体积:27.9x24.1x25.4cm;
功率:6.8W;
数据传输:3533B/s
LSPE
LSPE
月面上的LSPE
月面上的LSPE
5,LSG(月面重力计)
LSG的设计是为了非常精确地测量月球重力及其随时间的变化,希望这些数据可以用来证明引力波的存在。重力计利用弹簧质量悬浮系统测量和感知月球重力垂直分量的变化,它还能提供了月球潮汐的数据。
质量:12.7KG;
容积:26970cm³;
功率:9.3W;
数据传输:596.3B/s
LSG
月面上的LSG
阿波罗17号的仪器分布图
以上是6次阿波罗任务中在月面安装的ALSEP系统的详细介绍,这些仪器,先后在月球表面运行了数年,获取了大量的数据,这些数据都传回地球。这些数据的上行频率为2119兆赫,下行频率分别如下:
目前,大多数的数据都已公开,各国都可以通过一些合法途径获取,这也成为各国天文学家研究月球环境的重要数据。
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