Пакет пассивных сейсмических экспериментов ( PSEP ) был научным экспериментом, развернутым на поверхности Луны астронавтами Аполлона-11 в рамках пакета ранних поверхностных экспериментов Аполлона (EASEP). Целью эксперимента было определение структуры, тектонической активности , физической природы и состава Луны . [ 1] PSEP был первым сейсмометром, развернутым на планетарном теле , отличном от Земли . [1]
Калифорнийский технологический институт принимал участие в нескольких предыдущих попытках измерить сейсмическую активность Луны, предоставляя приборы для Ranger 3 , Ranger 4 и Ranger 5. Все три посадочных модуля в этих миссиях не смогли успешно достичь своей цели. [2] Отдельно исследовательская группа в Геологической обсерватории Ламонта-Доэрти разработала сейсмометр для полетов на посадочных модулях, которые были частью программы Surveyor . Из-за ограниченной грузоподъемности и решения НАСА отдать приоритет экспериментам, которые могли бы предоставить передаваемые знания, связанные с пилотируемыми посадками на Луну, зонды не были оснащены сейсмометрами. [2]
Электропитание для этого эксперимента обеспечивалось EASEP через панели солнечных батарей, а операции эксперимента были ограничены лунным днем. [2] В более поздних миссиях Apollo в рамках пакета Apollo Lunar Surface Experiments питание для сейсмических экспериментов этих пакетов обеспечивалось через радиоизотопный термоэлектрический генератор . [2]
Сенсорная система эксперимента состояла из двух частей:
PSEP был установлен на расстоянии 16,8 метров (55 футов) от лунного модуля Apollo 11 на базе Tranquility 21 июля 1969 года. [1] Набор из 15 различных команд мог быть отправлен в экспериментальный пакет из центра управления полетами на Земле для управления двигателями выравнивания и калибровки прибора. [1]
Температура прибора достигла максимума в 190 °F (88 °C), на 50 °F (28 °C) больше ожидаемого максимума в 140 °F (60 °C). Эта более высокая, чем ожидалось, температура привела к незначительным эффектам, таким как прерывистые переходные сигналы на низкочастотных сейсмометрах, но не оказала существенного влияния на работу прибора. [1] Низкочастотные сейсмометры вышли из своего рабочего диапазона в последние два дня и не могли быть перекалиброваны, поскольку пакет не мог получать команды. [1]
Сейсмометры были особенно затронуты количеством сейсмического шума, который исходил от Лунного модуля. Этот сейсмический шум был результатом вентиляции, циркуляции жидкости и реакции Лунного модуля на изменения температуры. Будущие миссии будут стремиться размещать сейсмометры на максимально возможном расстоянии от Лунного модуля. [1]
Было обнаружено, что фоновые сейсмические уровни на Луне очень низкие, намного ниже, чем те, которые измерялись любым известным инструментом на Земле в то время. Хотя существуют большие температурные колебания из-за суточного цикла, это не приводит к высокому фоновому шуму. Другая гипотеза предполагала, что на Луне будет постоянный уровень метеороидных ударов, которые приведут к высокому фоновому шуму, но это было также опровергнуто. [3] Наиболее значимой гипотезой, к которой привели эти наблюдения, было знание того, что на Луне отсутствуют какие-либо значительные тектонические процессы, наблюдаемые в земной коре. [4]
Пакет инструментов идентифицировал семь типов сигналов. L-события были единственной классификацией сигналов с предполагаемым происхождением с поверхности Луны, и их основные характеристики описывались как имеющие большую продолжительность (<1 часа) и внезапное начало. Эти события создавали сигнал, который медленно нарастал до своего пика, а затем медленно затухал до фонового уровня. Существовала большая изменчивость в их характере и возникновении, обнаруженная как длиннопериодными, так и короткопериодными сейсмометрами. Этот тип сигнала был обнаружен 83 раза во время миссий Аполлона-11, в среднем 4 раза в день. [2] Было высказано предположение, что источником этих сигналов были либо удары метеороидов, либо неглубокие лунотрясения , а частота соответствовала ранее сделанным прогнозам. [3] [5] Было высказано предположение, что I-события и X-события являются результатом либо снятия напряжений в аппарате из-за теплового расширения, либо результатом воздействия микрометеоритов либо на лунный модуль, либо на экспериментальный пакет. [1] [3]
События типа А имели антропогенное происхождение. Пока астронавты Аполлона-11 находились на Луне, PSEP обнаружил множество сейсмических сигналов, связанных с их деятельностью, в основном на вертикальном сейсмографе с коротким периодом/высокой частотой. Это включало шаги астронавтов по лунной поверхности или прямой физический контакт с лунным модулем, в том числе когда Нил Армстронг поднимался по лестнице модуля. [3] Преобладающая частота многих сигналов типа А, возможно, была вызвана резонансом от лунного модуля. [1] Предметы, которые были либо расходными, либо просто ненужными для обратного пути, были выброшены из лунного модуля как мусор, образовав первую лунную «зону выброса» в непосредственной близости как от посадочного модуля, так и от PSEP. [6] [7] [8] Некоторые из этих предметов, такие как подлокотники и портативные системы жизнеобеспечения , при ударе о лунную поверхность генерировали сейсмические сигналы, обнаруженные прибором. [1]
Было высказано предположение, что B-события происходят из самого лунного модуля, будучи вызванными циркуляцией газа или жидкостей через транспортное средство и в портативных системах жизнеобеспечения. Эти сигналы показали увеличение своей преобладающей частоты во время нахождения лунного модуля на поверхности, и предполагается, что это было результатом использования расходных материалов в течение всей миссии. [1] M-события были длительными по продолжительности с большими амплитудами, но с похожими спектрами на B-события и могут иметь схожее происхождение из лунного модуля. [1] T-события не имели идентифицируемого происхождения. [1]
Эксперимент был прекращен 27 августа 1969 года, когда экспериментальный комплекс не смог получить и выполнить команды с Земли. [1]