Гравиметр Lunar Traverse был лунным научным экспериментом, развернутым астронавтами на поверхности Луны в 1972 году в рамках миссии Apollo 17. Целью эксперимента было использование относительных измерений силы тяжести для определения потенциальных свойств геологических субстратов вблизи места посадки Apollo 17.
Идея эксперимента заключалась в том, чтобы взять проверенную технологию и методологию в форме морских гравитационных съемок и разработать инструмент, который мог бы управляться мобильным способом астронавтом на поверхности Луны. Прямым вдохновением для этого инструмента был гравиметр MIT Vibrating String Surface-Ship. Это устройство само по себе было получено из излишков акселерометров, первоначально произведенных Bosch , которые эксплуатировались на межконтинентальной баллистической ракете SM-65 Atlas . [1] [2]
Этот тип акселерометра был маятниковым акселерометром , где изменения силы тяжести приводят к незначительным изменениям натяжения подвешенной вибрирующей струны. Эти изменения натяжения струны приводят к изменению гармонического резонанса струн, который можно измерить с помощью индуцированного напряжения, когда струна проходит через постоянное магнитное поле. [1]
Инерциальные акселерометры наведения, подобные тем, что используются в межконтинентальных баллистических ракетах, особенно подходят для целей траверсального гравиметра, управляемого астронавтом, благодаря трем основным характеристикам: большой диапазон чувствительности, сравнительно небольшой размер и вес, а также возможность калибровки прибора в условиях низкого ускорения. [3]
Инструмент, созданный лабораторией Дрейпера , весил приблизительно 25 фунтов, имел высоту около 20 дюймов и ширину 11 дюймов. [4] Питание прибора обеспечивалось внутренней батареей напряжением 7,5 вольт, способной выдавать до 340 Вт·ч в течение 15 дней. [5]
Основным датчиком, используемым в приборе, был акселерометр с вибрирующей струной Bosch Arma D4E. Датчик объединял две струны, ориентированные в противоположных направлениях и соединенные друг с другом. Это было выгодно, поскольку две струны и точки измерения, действующие в противоположных направлениях, противодействовали любым индуцированным центростремительным или растягивающим силам, вызванным постоянными магнитными полями датчиков. [3] Интеграция датчика и конструкция корпуса прибора и монтаж были выполнены лабораторией Дрейпера в Массачусетском технологическом институте . [6] Для обеспечения выравнивания датчик был установлен на раме, которая находилась в двухосевом карданном подвесе. [2] Датчики направляли двигатели, которые выравнивали карданный подвес в правильной ориентации. [7]
Вибрирующий струнный акселерометр был чрезвычайно чувствителен к изменениям температуры, поэтому прибор имел ряд механизмов терморегулирования. Датчик был размещен в двух вложенных печах, которые работали вместе, чтобы активно обеспечивать поддержание температуры датчика 322 Кельвина с точностью 0,01 Кельвина. [7] Устройство было обернуто в термоодеяло для обеспечения изоляции. [7] Устройство также было оснащено радиатором, который можно было открывать и закрывать в зависимости от того, используется устройство или нет. [7]
.jpg/1280px-AS17-142-21730_(21638880632).jpg)
Измерения с помощью гравиметра Lunar Traverse Gravimeter проводились в двух вариантах развертывания: когда гравиметр устанавливался на заднюю часть лунного транспортного средства и когда гравиметр размещался на поверхности Луны. [7] Прибор должен был работать в пределах 15 градусов от вертикали, чтобы облегчить выравнивание датчика. Измерение с помощью устройства занимало приблизительно три минуты, в течение которых эксперимент нельзя было прерывать. [7] Измерения, проведенные на Луне, сравнивались с показаниями, проведенными на Земле, чтобы получить относительное измерение гравитации Луны. [7]
Ручка в верхней части прибора облегчала ручную переноску прибора, а три ножки в нижней части прибора позволяли размещать прибор непосредственно на реголите Луны. [7] Для регулирования температуры прибора, когда он не использовался на поверхности Луны, прибор помещался в тень с открытым радиатором, излучающим тепло в космос. [7] Прибор был способен выдавать показания измеренной силы тяжести в течение двух минут. [4]
Всего во время миссии Аполлон-17 прибор собрал 26 показаний. Три показания прибора были сделаны для установления теплового состояния прибора, один раз в начале каждого выхода в открытый космос без сбора показаний гравитации. Измерения проводились в двух разных позиционных состояниях, чтобы помочь «нормальным» другим измерениям. Это включало измерение с перевернутым прибором и как на лунном вездеходе, так и вне его. [7] 6 измерений были сделаны на месте посадки лунного модуля , и 11 измерений были сделаны в разных местах во время миссий 3 выхода в открытый космос. В двух местах также были сделаны повторные измерения с прибором вне лунного вездехода. [7] 25-е измерение могло быть прервано из-за того, что поддон распахнулся и вызвал проблемы с прибором. [7]
Эксперимент показал, что место посадки лунного модуля имело значение силы тяжести 162694,6 ± 5 мгал. Края долины, близкие к месту посадки, имели значения силы тяжести примерно на 25 мгал ниже, чем место посадки. Эти результаты были интерпретированы как представляющие слой вулканического базальта толщиной 1 км, заполняющий долину. Было подсчитано, что этот базальт имел плотность, которая была на 0,8 г/см 3 больше, чем окружающие стены долины. [7] Было обнаружено, что прибор был особенно чувствителен к ударам, когда прибор был снят с лунохода и помещен на лунную поверхность. [6] Это привело бы к заметным сдвигам в показаниях, которые прибор должен был предоставить, и эффект был кумулятивным. [6]