Эксперимент по исследованию состава лунной атмосферы ( LACE ) представлял собой миниатюрный магнитно-отклоняющий масс-спектрометр (нейтральный масс-спектрометр). Целью эксперимента было изучение состава и изменений лунной атмосферы . Единственное развертывание LACE было в составе пакета экспериментов по исследованию лунной поверхности Apollo (ALSEP) на Apollo 17 в долине Таурус-Литтров . [1] [2]
LACE был продолжением приборов с холодным катодом, которые использовались на Аполлоне-14 и Аполлоне-15 . [3] Эти эксперименты доказали существование разреженной лунной атмосферы и определили верхние границы плотности лунной атмосферы в течение лунного дня и ночи, но ее состав остался неизвестным. [3]
Когда молекулы газа попадают в апертуру эксперимента, они ионизируются под действием электронной бомбардировки . Затем эти ионы газа коллимируются в пучок и проходят через магнитный анализатор к детектору. [3] Источники электронов и ионов состоят из двух нитей, состоящих на 99% из вольфрама и на 1% из рения . [4] Несколько диапазонов масс ионов могут быть просканированы одновременно путем изменения напряжения на источнике электронов и ионов. Каждый диапазон масс имеет независимую систему для подсчета ионов. Каждая система состоит из электронного умножителя , импульсного усилителя, дискриминатора и счетчика. [3] Эксперимент может обнаруживать ионы с 28 и 64 атомными единицами массы одновременно, что позволяет одновременно измерять оксид углерода и диоксид серы . [3]
Точность регистрации прибора LACE оставалась на уровне 1% для всех 21-битных отсчетов. Во время калибровки прибора было обнаружено, что поток ионов, попадающий на детектор со скоростью более5 × 10 5 отсчетов/сек , что привело к насыщению счетчика. [3]
LACE был развернут астронавтами Apollo 17 12 декабря 1972 года примерно в 05:00 UTC. Входное отверстие было развернуто вверх для измерения нисходящего потока газов на поверхности Луны. [4] Нейлоновый пылевой экран закрывал обращенное вверх отверстие для его защиты во время деятельности на поверхности миссии. Этот пылевой экран был убран по радиокоманде после взлета экипажа и подрыва сейсмических зарядов. Прибор был включен по команде с земли в 18:07 UTC, 27 декабря 1972 года; примерно через 50 часов после первого захода Солнца после развертывания. [2]
На рассвете было обнаружено, что нагрев места эксперимента и приборов LACE привел к высоким показателям газовыделения. Это привело к необходимости ограничить работу LACE в течение дня, за исключением короткой проверки около полудня. Постоянные высокие показатели газовыделения в дневное время серьезно ограничивали работу прибора на протяжении всей его истории из-за опасений, что высокие фоновые показатели со временем ухудшат чувствительность прибора. [2] [3]
Из-за работы ионной нити повышение температуры привело к неожиданному испарению вольфрама в нити. В результате, в рамках работы LACEs, источник ионов будет отключен, чтобы обеспечить охлаждение прибора. Это уменьшит внутреннюю дегазацию и даст чистые масс-спектры. [3] Преимущество этого испарения вольфрама в том, что оно позволяет постоянно проверять чувствительность прибора, которая остается стабильной. [2]
Эксперимент положительно определил, что разреженная лунная атмосфера состоит из гелия , неона и аргона . Концентрации гелия соответствовали прогнозам, которые предполагали, что большая часть лунного гелия была получена из солнечных ветров и что гелий не замерзает на лунной поверхности. [3] [4] Был обнаружен аргон ( 36 Ar и 40 Ar). Поскольку увеличение концентрации аргона произошло непосредственно перед рассветом, было показано, что аргон, вероятно, является конденсируемым газом. Было высказано предположение, что аргон замерзает и адсорбируется на лунной поверхности ночью. Когда ночь переходит в день, этот замороженный аргон становится подвижным и мигрирует впереди и вместе с терминатором восхода Солнца. В предварительном научном отчете Apollo 17 это было разговорно названо «предрассветным бризом». [4] Поскольку источником 40 Ar, вероятно, был радиоактивный распад калия ( 40 K), его присутствие, обнаруженное LACE, предоставило доказательства истинного природного лунного газа. [3]
Общая плотность всех известных газов, обнаруженных LACE, совпадает с плотностью, обнаруженной с помощью приборов с холодным катодом. [3]
Другие виды были идентифицированы, включая молекулярный водород , хлор , кислород , хлористый водород и углекислый газ . Концентрации этих веществ снижались в ходе эксперимента, и есть подозрение, что они представляли собой загрязняющие вещества прибора. [4] Этот вывод был сделан из-за того, что, в отличие от аргона, обнаружение этих загрязняющих веществ резко возросло одновременно с местным восходом солнца, а не опережало его. [4] Концентрации неона были в 20 раз ниже, чем предполагалось, и причина этого в то время не была понята. [4]
В течение десятого лунного месяца работы LACE в ходе эксперимента возникла проблема с высоковольтной секцией прибора. Высокое напряжение развертки упало до нуля 17 октября 1973 года в 17:32 UTC. Нормальный выход в 2900 вольт снизился до нескольких сотен вольт, и прибор больше не мог работать. Были предприняты многочисленные корректирующие меры, но ни одна из них не увенчалась успехом. [2]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .