Trạm thí nghiệm mặt trăng

Trạm ALSEP trong nhiệm vụ Apollo 16.

Trạm thí nghiệm mặt trăng (tiếng Anh: Apollo Lunar Surface Experiments Package; viết tắt: ALSEP) là một bộ các công cụ khoa học được các phi hành gia mang theo trong sáu nhiệm vụ của chương trình Apollo lên trên bề mặt Mặt trăng từ năm 1969 đến năm 1972.

Trạm thí nghiệm mặt trăng được đem lên trong 6 nhiệm vụ apollo nhằm nghiên cứu bề mặt mặt trăng, cho đến khi trạm thí nghiệm cuối cùng được đem lên vào năm 1977. Các trạm thí nghiệm mặt trăng được dùng để nghiên địa chấn, gió mặt trời, nhiệt độ, thành phần của khí quyển, từ trường, v.v.ở mặt trăng.

ALSEP bao gồm một trạm trung tâm chịu trách nhiệm truyền dữ liệu khoa học được thu thập về trung tâm hàng không vũ trụ Goddard Space Flight Center ở Trái Đất, nhận lệnh điều khiển và phân phối năng lượng điện được cung cấp bởi một máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) cho bốn đến sáu công cụ khoa học thay đổi theo các nhiệm vụ.

Bối cảnh

Các dụng cụ khoa học và các thí nghiệm có trong ALSEP được chọn vào tháng 2 năm 1966. Các tổ chức chịu trách nhiệm và các điều tra viên chính và phụ là:

• thí nghiệm địa chấn thụ động: Massachusetts Institute of Technology, Bản mẫu:Lien; Đại học Columbia, George Sutton;
• từ kế NASA Ames Research Center, CP Sonett, Trung tâm bay không gian Marshall, Jerry Modisette;
• năng lượng mặt trời năng lượng trung bình: Jet Propulsion Laboratory, CW Snyder và MM Neugebauer;
• máy dò ion siêu nhiệt: Đại học Rice, JW Freeman, Jr., Trung tâm bay không gian Marshall, Curt Michel;
• đo lường thông lượng nhiệt mặt trăng Đại học Columbia, ông Langseth; Đại học Yale, S. Clark;
• năng lượng mặt trời gió thấp: Đại học Rice, BJ O'Brien;
• kinh nghiệm địa chấn tích cực Đại học Stanford, RL Kovach; United States Geological Survey, JS Watkins.

ALSEP được xây dựng và thử nghiệm bởi Bendix of Ann Arbor. Các thiết bị của ALSEP có thể tự hoạt động mà không cần sự can thiệp hay điều khiển của các phi hành gia trong một thời gian dài. Các thiết bị nghiên cứu khoa học được bố trí xung quanh trạm trung tâm, nhận năng lượng phân phối từ trạm và gửi các kết quả nghiên cứu đến trạm trung tâm để truyền dữ liệu đến trung tâm điều khiển trên Trái đất. Việc kiểm soát nhiệt trên trạm và các thiếp bị được thực hiện bằng các phép đo thụ động (cách điện, phản xạ, bảo vệ nhiệt) cũng như với điện trở và tản nhiệt.

Các dụng cụ khoa học của ALSEP trong các nhiệm vụ

Dụng cụ được thay đổi theo các nhiệm vụ khác nhau

	Apollo 11	Apollo 12	Apollo 14	Apollo 15	Apollo 16	Apollo 17
vị trí	Mare Tranquillitatis </br> 23,4 ° E 0,7 ° N	Đại dương </br> 23,5 ° W 3.0 ° S	Fra Mauro </br> 17,5 ° W 3,7 ° S	Hadley Rille </br> 3,7 ° E 26,1 ° N	Descartes </br> 15,5 ° E 9.0 ° S	Kim Ngưu Littrov </br> 30,8 ° E 20,2 ° N
Máy đo địa chấn thụ động (PES và PSEP)	x	x	x	x	x
Máy đo địa chấn hoạt động (ASE)			x		x
Từ kế bề mặt mặt trăng (LSM)		x		x	x
Máy quang phổ gió mặt trời (SWS)		x		x
Máy dò ion siêu nhiệt (SIDE)		x	x	x
Đo lưu lượng nhiệt (HFE)				x	x	x
Đo hạt tích điện (CPLEE)			x
Máy đo Cathode lạnh (CCGE và CCIG)		x	x	x
Máy dò hạt và phóng xạ micromet (LEAM)						x
DỮ liệu địa chấn mặt trăng (LSPE)						x
kính quang phổ(LACE)						x
Máy đo trọng lượng (LSG)						x
Máy dò bụi mặt trăng	x	x	x	x
Máy dò phản chiếu lazer (LRRR)	x		x	x

Các thành quả nghiên cứu

Báo cáo khoa học cuối cùng của trạm vào năm 1979 cho biết thêm rất nhiều thông tin về mặt trăng

các máy đo địa chấn đã tiết lộ ba loại chấn động địa chấn:

1. Rung lắc sâu xảy ra rất đều đặn ở độ sâu từ 800 và 1.000 km và hậu quả của một hiện tượng thủy triều (sức hút của Trái đất trên Mặt trăng);
2. Rung lắc yếu (dưới 100) không đều và không thường xuyên nhưng giải phóng rất nhiều năng lượng;
3. Rung lắc do thiên thạch va chạm

Dữ liệu được cung cấp bởi các máy đo địa chấn cho phép các nhà khoa học thời đó phác thảo mô hình cấu trúc bên trong của Mặt trăng (độ dày của lớp vỏ, kích thước của lõi...).

Từ kế cho thấy từ trường ở đó khá yếu và tùy thuộc vào vị trí, trong khoảng từ 3 × 10 -9 đến 327 × 10.

Các cảm biến nhiệt độ xác định rằng nhiệt độ trung bình của đất dao động trong khoảng 207 độ C.

Các thành phần phổ biến

Các thành phần chung của các trạm ALSEP

Tên thành phần	Sơ đồ thiết kế	Ảnh	Miêu tả
Trạm trung tâm ALSEP	Sơ đồ trạm trung tâm.	Ảnh chụp trạm trung tâm (Central Station) của Apollo 16 ALSEP.	Trạm trung tâm có các máy phát sóng và máy thu để gửi đi các thành quả nghiên cứu của nó, cũng như nhận các nhiệm vụ từ trái đất. Nó cũng giúp phân bổ đều năng lượng trên tàu đến các thiếp bị. Máu thu và phát sóng gửi và nhận nhiệm vụ thông qua một ăng ten dài 58 cm và đường kính 3,8 cm được gắn ở đầu trạm trung tâm. Bộ có hình dạng của một hộp với khối lượng 34,8 kg nặng 25 kg. Đối với các nhiệm vụ Apollo 12 và 15, một máy dò bụi được gắn ở đầu trạm để đo sự tích tụ của bụi mặt trăng.
Máy phát điện đồng vị phóng xạ (RTG)	Sơ đồ máy phát nhiệt điện với đồng vị phóng xạ.	Hình ảnh của máy phát điện đồng vị phóng xạ Apollo 14 với trạm trung tâm ở phía sau.	RTG là nguồn năng lượng của ALSEP. Nó sử dụng nhiệt được cung cấp bởi độ phóng xạ của viên nang plutonium 238 và cặp nhiệt điện tạo ra khoảng 70. Bộ này nằm gọn trong một khối lập phương 45  và nặng khoảng 20.
Hộp đựng plutoni		Bức ảnh cho thấy Edgar Mitchell lặp lại hoạt động khai thác nhiên liệu hạt nhân từ thùng chứa plutonium.	Một thùng chứa plutonium 238 được sử dụng làm nhiên liệu bởi RTG. Nó được đặt trong khoang SEQ. Chiếc container được thiết kế để chống lại vụ nổ tên lửa trong trường hợp phóng bị gián đoạn hoặc tái xâm nhập vào bầu khí quyển của Trái đất (xảy ra cho Apollo 13).

Tham khảo