아폴로 달 표면 실험 패키지

아폴로 달 표면 실험 패키지(ALSEP)는 아폴로 11호(아폴로 12호, 14호, 15호, 16호, 17호)에 이어 달에 착륙하는 5개의 아폴로 임무의 착륙 장소에 우주 비행사들이 설치한 과학 장비 세트로 구성되었습니다. 아폴로 11호는 초기 아폴로 과학 실험 패키지, 즉 EASEP라고 불리는 작은 패키지를 남겼습니다.

배경

ALSEP를 구성할 계측 및 실험은 1966년 2월에 결정되었습니다. 구체적으로 실험, 담당 기관, 주요 조사관 및 공동 조사관은 다음과 같습니다.^[1]

• 수동적 달 지진 실험: 매사추세츠 공과대학교, 프랭크 프레스; 컬럼비아 대학교, 조지 서튼; 조지아 공대, 로버트 호스테틀러
• 달 3축 자력계: 에임스 연구 센터, C. P. 소넷; 마셜 우주 비행 센터, 제리 모디셋.
• 중간 에너지 태양풍: 제트 추진 연구소, C. W. 스나이더 및 M. M. 노이지바우어.
• 열상 이온 감지: Rice University, J.W. Freeman, Jr., Marshall Space Flight Center, Curt Michel.
• 달 열 흐름 관리: 컬럼비아 대학교, M. 랭스; 예일 대학교, S. 클라크.
• 저에너지 태양풍: 라이스 대학교, B.J. 오브라이언.
• 활발한 달 지진 실험:^[1][2] Stanford University, R. L. Kovach; 미국 지질조사국, J. S. Watkins.
• SNAP-27 동위원소 전력 시스템:^[3] Sandia National Laboratories, Jim Leonard

ALSEP는 미시간주 앤아버에 있는 벤딕스 에어로스페이스가 제작하고 테스트했습니다. 그 기구들은 우주 비행사들이 떠난 후에 자율적으로 달리도록 설계되었고 달의 환경에 대한 장기적인 연구를 하기 위해 고안되었습니다. 그들은 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)에 의해 생성된 전력을 공급하여 기기와 통신을 작동시켜 실험에 의해 수집된 데이터를 지구로 전달할 수 있도록 중앙 관측소 주위에 배열되었습니다. 열 제어는 수동 소자(절연체, 반사체, 열 코팅)와 전력 방출 저항기 및 히터에 의해 달성되었습니다. 계측기에서 수집된 데이터는 원격 측정 형식으로 변환되어 지구로 전송되었습니다.

전개

ALSEP는 달 모듈의 과학 장비(SEQ) 베이에 두 개의 개별 서브 패키지로 저장되었습니다. 제 1 서브 패키지의 베이스는 중앙 스테이션을 형성하고 제 2 서브 패키지의 베이스는 RTG의 일부였습니다. 서브 팔레트는 또한 보통 실험들 중 하나 또는 두 개의 안테나 짐벌 어셈블리를 운반하는 제 2 서브 패키지에 부착되었습니다. 아폴로 12호, 13호, 14호에는 두 번째 서브 패키지에 달 수공구 캐리어(HTC)도 저장되어 있었습니다. 정확한 실험 배치는 임무별로 차이가 있었습니다. 다음 사진들은 아폴로 12호의 전형적인 절차를 보여줍니다.

사진.	묘사
	피트 콘래드(Pete Conrad)는 랜야드와 도르래 시스템을 통해 SEQ 베이 도어를 엽니다.
	Alan Bean은 SEQ 베이에서 두 번째 하위 패키지를 제거합니다. 이것은 확장된 것을 볼 수 있는 붐과 그것을 지면에 놓을 수 있는 풀리 시스템을 사용함으로써 이루어졌습니다. 아폴로 17호에 의해, 우주 비행사들은 붐과 도르래 시스템의 사용이 작업을 복잡하게 만들었다고 느꼈습니다. 그리고 이와 같이 아폴로 17호를 위해 전체 시스템이 제거되었습니다. 아폴로 11호에서 버즈 올드린은 시간 부족 때문에 시스템을 사용하지 않기로 선택했습니다.
	콘래드가 이전에 SEQ 베이에서 제거한 첫 번째 서브 패키지.
	빈은 RTG 캐스크를 접근할 수 있는 위치로 낮춥니다.
	빈은 RTG 통에서 돔을 제거하기 시작했습니다. 그는 돔 제거 도구(DRT)라고 불리는 특수 도구를 사용하고 있습니다. 그가 연료 공급을 위한 RTG를 이미 준비하고 HTC를 이미 배치한 방법에 주목하십시오. 콘래드는 이미 RTG 서브패키지에서 서브팔렛을 제거했습니다.
	빈은 DRT가 여전히 붙어있는 돔을 버립니다. 둘 다 그 후에 쓸모가 없었습니다.
	빈은 FTT(Fuel Transfer Tool)를 사용하여 캐스크에서 연료 요소를 제거하려고 합니다. RTG 서브 패키지에 부착된 UHT(범용 공구) 중 하나를 기록합니다. 아폴로 12호에서는 열팽창 때문에 연료 원소가 통에 박혀 버렸습니다(빈은 그의 양복을 통해 열을 느낄 수 있었습니다). 콘래드는 상자의 측면을 망치로 두들겼고 빈은 그것을 성공적으로 풀었습니다. 그런 다음 RTG에 삽입하고 FTT를 폐기했습니다.
	Bean은 ALSEP 배포 사이트로 이동하는 트래버스에 대비하여 RTG 서브패키지를 캐리바에 부착합니다. 캐리바는 나중에 센트럴 스테이션의 안테나 마스트로 사용됩니다.
	ALSEP 구축 사이트로 이동하는 동안 Conrad는 이 사진을 찍었습니다. 그의 그림자는 그가 두 UHT 중 하나와 함께 부팔렛을 가지고 있다는 것을 나타냅니다.
	빈은 ALSEP를 배포 사이트로 전송합니다.
	콘래드는 UHT로 안테나 짐벌 어셈블리를 해제하는 동안 왼손에 캐리바를 들고 있습니다.
	이 사진은 짐 로벨이 아폴로 13호를 위해 훈련하는 모습입니다. 그는 현재 센트럴 스테이션의 모형을 배치하고 있습니다. 그 정거장은 스프링 로드가 되어 있었습니다. 보이드 볼트를 풀면 스테이션 꼭대기가 튀어나와 배치됩니다. 배치 전에 실험을 수행한 다양한 위치를 그 위에 기록합니다. 그들은 또한 UHT와 함께 방출된 보이드 볼트로 고정되었습니다.[4]

공통요소

각 ALSEP 스테이션에는 몇 가지 공통 요소가 있습니다.

이름.	도표	사진.	묘사
중앙역			사진은 아폴로 16호의 ALSEP에서 중앙역을 보여줍니다. 중앙역은 본질적으로 전체 ALSEP 방송국의 지휘 센터였습니다. 지구로부터 명령을 받아 데이터를 전송하고 각 실험에 전력을 분배했습니다. 우주 비행사들은 중앙 정거장의 꼭대기에 장착되어 지구를 향해 향하는 58 cm 길이의 직경 3.8 cm의 수정된 축-나선 안테나를 통해 지구와의 교신을 이루어냈습니다. 송신기, 수신기, 데이터 처리기 및 멀티플렉서는 중앙역 내에 수용되었습니다. 센트럴 스테이션은 보관 용량이 34,800 입방cm인 25kg 상자였습니다. 또한 아폴로 12호에서 15호에는 달 먼지의 축적을 측정하는 먼지 탐지기가 중앙 관측소에 설치되었습니다.
방사성동위원소 열전발전기			사진은 중앙역을 배경으로 아폴로 14호의 RTG를 보여줍니다. RTG는 ALSEP의 전원이었습니다. 플루토늄-238과 열전대의 방사성 붕괴로 인한 열을 활용하여 약 70와트의 전력을 생산했습니다. RTG의 베이스는 두 번째 ALSEP 서브패키지의 베이스였습니다.
RTG 캐스크			RTG 캐스크는 플루토늄-238 연료 원소를 저장했습니다. SEQ 만의 왼쪽에 위치했습니다. 이 통은 발사 차량이 폭발하거나 지구 대기권으로 재진입하는 경우(아폴로 13호에서 발생한 폭발)에도 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 사진은 에드가 미첼이 연료 요소 제거를 연습하는 모습입니다.

실험 목록

이름.	도표	묘사
능동 지진 실험(ASE)		지진학을 이용하여 달의 내부 구조는 지하 수백 피트까지 측정될 수 있었습니다. ASE는 세 가지 주요 구성 요소로 구성되었습니다. 폭발을 감지하기 위해 중앙역의 한 우주비행사가 세 대의 지오폰을 일렬로 늘어놓았습니다.[5] 박격포 패키지는 ALSEP에서 다양한 거리에서 4개의 폭발물 세트를 로빙하기 위해 고안되었습니다. 마지막으로, 우주 비행사가 작동하는 Thumper는 작은 충격을 만들기 위해 22개의 전하 중 하나를 폭발시키는 데 사용되었습니다. 다이어그램은 Thumper 장치를 보여줍니다.
하전입자 달환경 실험(CPLEE)		CPLEE는 전자와 이온과 같은 하전 입자의 플럭스를 측정하기 위해 설계되었습니다.
냉음극 게이지 실험(CCGE) 또는 냉음극 이온 게이지(CCIG)		CCGE 실험은 달 대기의 압력을 측정하기 위해 고안되었습니다. 원래 SIDE의 일부로 설계되었지만 강한 자기장으로 인해 간섭이 발생했을 것입니다. CCIG는 다이어그램의 SIDE 오른쪽에 있습니다.
열 흐름 실험(HFE)		HFE는 내부에서 열이 흘러나오는 속도를 결정하기 위해 달 표면의 열을 측정하도록 설계되었습니다.[6] 이 측정은 방사성 동위원소의 양을 결정하고 달의 열 진화를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. HFE는 전자 상자와 두 개의 프로브로 구성되었습니다. 각각의 탐사선은 약 2.5 m 깊이로 뚫린 우주 비행사에 의해 구멍에 놓여졌습니다.
레이저 거리 측정 역반사기(LRR)		주 기사: 달 레이저 거리 측정 실험 LRRR은 지구에서 레이저 빔을 반사하는 데 사용되며, 빔의 왕복 타이밍은 달까지의 거리를 정확하게 측정합니다. 이 정보는 조수의 소멸과 지구의 불규칙한 움직임으로 인한 달의 불경기를 연구하는 데 사용됩니다. LRRR은 오늘날에도 여전히 사용되고 있는 유일한 실험입니다. 위 그림은 아폴로 11호 버전을 보여줍니다. 아폴로 14호는 아폴로 11호와 비슷합니다. 아래 그림은 더 큰 아폴로 15호 버전을 보여줍니다.
달 대기 구성 실험(LACE)		LACE는 Lunar 대기의 구성을 감지하기 위해 고안되었습니다.
달 분출 및 운석 실험(LEAM)		LEAM은 달 표면의 운석 충격으로 분출된 2차 입자를 감지하고 1차 미세 운석 자체를 감지하기 위해 고안되었습니다.[7] 일부 실험 결과는 달 토양을 참조하십시오.
달 지진 프로파일링 실험(LSPE)		LSPE는 예상 깊이가 수 킬로미터라는 점을 제외하고는 ASE와 유사했습니다. 크게 세 가지 구성 요소로 구성되어 있었습니다. 한 우주비행사가 ALSEP 근처에 4대의 지오폰을 배치했습니다.[5] LSPE 안테나는 전하에 신호를 보내는 데 사용되었습니다. 8개의 혐의가 있었고, 각각은 다양한 크기로 구성되어 있었습니다. 1⁄8 to 6 lb (0.06 to 2.72 kg). 탐사선이 횡단하는 동안 전하가 배치되었습니다.
달 표면 중력계(LSG)		LSG는 달의 중력과 시간에 따른 변화를 매우 정확하게 측정하도록 설계되었습니다. 데이터가 중력파의 존재를 증명하는 데 사용될 수 있기를 바랐습니다.
달 표면 자력계(LSM)		LSM은 달 자기장을 측정하도록 설계되었습니다. 데이터는 지하의 전기적 특성을 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 또한 태양 플라즈마와 달 표면의 상호 작용을 연구하는 데 사용되었습니다.
아폴로 12호 수동형 지진실험(PSE)		PSE는 지하의 구조를 연구하는 것을 돕기 위해 자연적으로 또는 인공적으로 만들어진 "달의 지진"을 감지하도록 설계되었습니다.
수동형 지진실험 패키지(PSEP)		PSE와 비슷하지만, 자급자족하는 것을 제외하고는 말입니다. 이는 자체 전력원(태양열 어레이), 전자 및 통신 장비를 운반하는 것을 의미했습니다. 또한 PSEP에는 Dust Detector도 장착되어 있었습니다.
태양풍 분광기 실험(SWS)		SWS는 태양풍의 특성과 그것이 달 환경에 미치는 영향을 연구하기 위해 고안되었습니다.
SIDE(Superthermal Ion Detector Experiment) 실험		SIDE는 달 환경에서 양이온의 다양한 특성을 측정하고 태양풍과 달 사이의 플라즈마 상호작용에 대한 데이터를 제공하며 달 표면의 전위를 결정하기 위해 설계되었습니다.

임무 목록

각 임무에는 다른 일련의 실험이 있었습니다.

아폴로 11호 (EASEP)

달에서의 조기 중단의 위험 때문에, 지질학자들은 NASA를 설득하여 10분 안에 설치하거나 완료할 수 있는 실험만을 허용했습니다.^[8] 그 결과 아폴로 11호는 전체 ALSEP 패키지를 남기지 않고 초기 아폴로 표면 실험 패키지(Early Apollo Surface Experiments Package, EASEP)라는 더 간단한 버전을 남겼습니다. 계획된 2시간 40분 EVA가 단 한 대밖에 없었기 때문에, 승무원들은 일반적으로 배치하는데 1-2시간이 걸렸던 완전한 ALSEP를 배치하기에 충분한 시간을 갖지 못했을 것입니다. 두 패키지 모두 LM의 SEQ 베이에 저장되었습니다.

엔지니어들은 하나의 스퀴즈 핸들로 배치할 수 있도록 EASYP를 설계했고, LRR(Laser Ranging Retro Reflector)도 10분 이내에 배치했습니다. 더 단순한 설계에도 불구하고 지진계는 수면 중 닐 암스트롱의 움직임을 감지할 수 있을 정도로 민감했습니다.^[8]

이름.	사진.	메모들
LRRR		투명 먼지 덮개는 이미 제거되었으며 오른쪽으로 3-4m 더 떨어져 있습니다. 금속 반사판은 검은 하늘을 비추고 있습니다.
PSEP		21일 만에 실패했습니다.

아폴로 12호

이름.	사진.	메모들
LSM		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
PSE		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
SWS		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
SIDE/CCGE		서브 팔레트의 일부로 제2 서브 패키지에 저장됩니다. CCIG는 SIDE의 왼쪽에 표시됩니다. CCIG는 14시간 만에 실패했습니다.

안테나 짐벌 어셈블리는 서브 팔레트에 저장되었습니다. PSE용 대변, ALSEP 도구, 캐리바 및 HTC는 두 번째 서브 패키지에 저장되었습니다.

아폴로 13호

착륙이 중단되었기 때문에, 어떤 실험도 배치되지 않았습니다. 그러나 아폴로 13호 S-IVB 무대는 아폴로 12호 PSE를 위한 신호를 제공하기 위해 의도적으로 달에 추락했습니다.

이름.	메모들
CPLEE	첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
CCGE	첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
HFE	첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
PSE	첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.

안테나 짐벌 어셈블리는 첫 번째 서브 패키지에 저장되었습니다. PSE용 스툴, ALSEP 툴, 캐리바 및 Lunar 드릴은 서브팔렛에 보관되었습니다. HTC는 두 번째 서브 패키지에 저장되었습니다.

아폴로 14호

이름.	사진.	메모들
ASE		위의 이미지는 모르타르 장치를 보여줍니다. 아래 사진은 달 모듈 조종사 에드가 미첼이 섬퍼를 작동시키는 모습입니다. 모르타르, 지오폰, 써머는 첫 번째 서브 패키지에 보관되었습니다. 22개의 Thumper 혐의 중 13개가 성공적으로 발사되었습니다.[5] 박격포 배치에 대한 우려 때문에 폭발물 4발 중 한 발도 발사되지 않았습니다. ALSEP의 작전 수명이 다한 시점에 이들을 해고하려는 시도가 있었지만, 혐의는 그렇게 오랫동안 잠자고 있다가 효과를 거두지 못했습니다.
CPLEE		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
LRRR		LM의 Quad I에 저장하고 ALSEP 사이트에 별도로 가져왔습니다.
PSE		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
SIDE/CCGE		서브팔렛에 저장됩니다. SIDE는 왼쪽 위에 있고 CCIG는 사진 중앙에 있습니다.

안테나 짐벌 어셈블리는 서브 팔레트에 저장되었습니다. PSE용 대변, ALSEP 도구, 캐리바 및 HTC는 두 번째 서브 패키지에 저장되었습니다.

아폴로 15호

이름.	사진.	메모들
HFE		사진 중앙에는 전자 상자와 두 개의 전선이 각각의 탐침으로 가는 모습이 있습니다. 두 번째 서브 패키지에 저장됩니다. 각 구멍에 대한 시추 작업 중에 예상보다 더 많은 저항이 발생했습니다. 결과적으로 프로브를 계획된 깊이에 삽입할 수 없었습니다. 아폴로 15호의 실험에서는 아폴로 17호의 실험과 비교할 때까지 정확한 과학적 데이터를 얻을 수 없었습니다.
LRRR		LM의 Quad III에 저장되어 Lunar Rover를 통해 ALSEP 사이트로 이동합니다.
LSM		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
PSE		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
SWS		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
SIDE/CCGE		SIDE는 왼쪽에 있고 CCIG는 오른쪽에 부착되어 있습니다. 서브팔렛에 저장됩니다. SIDE의 기울기를 기록합니다. 이것은 아폴로 15호의 착륙 지점의 위도 때문에 필요했습니다. 또한 SIDE와 CCIG를 연결하는 붐을 참고하십시오. 이 재설계는 이전 승무원들이 두 실험을 와이어로만 연결했을 때 SIDE/CCIG를 배치하는 데 어려움을 호소했기 때문에 이루어졌습니다.

안테나 짐벌 어셈블리는 서브 팔레트에 저장되었습니다. PSE를 위한 ALSEP 도구, 캐리바 및 스툴은 두 번째 서브 패키지에 저장되었습니다.

아폴로 16호

이름.	사진.	메모들
ASE[1]		사진은 모르타르 팩(위)과 텀블러(아래)를 보여줍니다. 아폴로 14호의 실험에 문제가 발생한 후 실험을 개선하기 위해 사용된 새로운 모르타르 기지에 주목하십시오. 모르타르, 지오폰, 써머는 첫 번째 서브 패키지에 보관되었습니다. 모르타르 상자의 바닥은 두 번째 서브 패키지에 보관되었습니다. 폭발물 중 3발이 성공적으로 발사된 후, 피치 센서는 스케일을 벗어났습니다. 그런 다음 네 번째 폭발물을 발사하지 않기로 결정했습니다. Thumper 기소 중 19건은 성공적으로 해고되었습니다.[5]
HFE		그림은 성공적으로 전개된 하나의 열 흐름 프로브를 보여줍니다. 두 번째 서브 패키지에 저장됩니다. 탐사선 중 하나를 성공적으로 배치한 후, 존 영 사령관은 실수로 센트럴 스테이션에서 실험으로 가는 케이블에 발을 담았습니다. 케이블이 센트럴 스테이션의 커넥터에서 뽑혔습니다. 지구의 일부 기술자들과 우주 비행사들은 수리가 가능하다고 믿었지만, 임무 통제는 결국 수리에 필요한 시간을 다른 작업에 더 잘 사용할 수 있다고 결정했고, 그래서 실험은 종료되었습니다.
LSM		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.
PSE		첫 번째 서브 패키지에 저장됩니다.

아폴로 17호

이름.	사진.	메모들
HFE		프로브 중 하나는 전경에, 다른 하나는 전자 상자와 프로브는 배경에 볼 수 있습니다.
레이스
LEAM		LEAM은 전경에 있습니다. 이 실험의 과학적 타당성은 몇 가지 이상한 데이터 때문에 의문시되고 있습니다.
LSPE		위쪽 이미지는 LSPE용 안테나를 전경으로 보여줍니다. 중간 이미지에는 전하 중 하나가 표시됩니다. 아래 이미지는 지오폰을 보여줍니다.[5]
LSG		설계 오류로 인해 실험이 설계된 목적을 달성할 수 없었습니다.

아폴로 이후

ALSEP 시스템과 기구는 지구의 명령에 의해 제어되었습니다. 1977년 9월 30일에 주로 예산상의 이유로 지원이 종료될 때까지 방송국은 배치부터 운영되었습니다. 또한 1977년까지 파워팩은 송신기와 다른 기기를 모두 작동시킬 수 없었습니다. 그러나 송신기는 꺼지지 않았고,^[9] 공식적인 임무 종료 후인 1977년 10월 18일부터 11월 28일 사이에 소련 전파망원경 RATAN-600에 의해 5개의 ALSEP가 모두 관측되었습니다.^[10]

ALSEP 시스템은 달 정찰 궤도선이 아폴로 착륙 지점을 도는 동안 찍은 여러 이미지에서 볼 수 있습니다.

• 
  아폴로 17호 ALSEP(과학 패키지)를 보여주는 LRO 사진
• 
  아폴로 12호 ALSEP를 보여주는 LRO 사진

참고 항목

• 아폴로 계획
• 달 레이저 거리 측정 실험
• ALSEP에 사용되는 진공 안정 폭발물인 헥사니트로스틸벤.
• 달왕복차
• 달에 있는 인공 천체 목록

메모들

^1966년 2월 14일, 우주비행사 백과사전 웹사이트.

참고문헌

서지학

• Brzostowski, M.A. and Brzostowski, A.C., Apollo 활성 지진 데이터 보관, The Leading Edge, Society of Exploration Geophysicists, 2009년 4월.

외부 링크

• 우주비행사 ix 사이트
• NSSDC 아폴로 페이지
• 아폴로 과학 실험 데이터 핸드북
• ALSEP 종료 보고서
• 아폴로 실험 작전 목록
• 아폴로 달 표면 실험 패키지, 디자인 인증 검토(1971)
• 달과 행성 연구소의 ALSEP 문서 아카이브