Astronauti Apolla zahřáli Měsíc

Nová studie vrhá světlo na staré tajemství obklopující podivné lunární čtení z přistávacích míst Apollo.

Polovina osvětlené Země, zachycená nad lunárním horizontem během Apolla 17.
NASA

Nový nález mohl vyřešit staré tajemství: co způsobilo nezvyklé odečty tepla z nástrojů, které astronauti Apolla nechali na Měsíci?

V letech 1971 a 1972 rozmístily mise Apollo 15 a 17 mise Apollo Lunar Surface Experiments Packages (ALSEP), které obsahovaly sadu monitorů experimentu s tepelným tokem (HFE). Balíčky ALSEP, konstruované tak, aby zkoumaly lunární interiér po delší dobu, byly poháněny termoelektrickým generátorem plutonia pro radioizotop (RTG), aby přežily dvoutýdenní měsíční noc.

Astronauti umístili monitory HFE několik metrů do měsíčního povrchu, aby se dostali k půdě, která není narušena měsíčním cyklem den / noc. Lunární vědci plánovali použít data k měření toku tepla z jádra Měsíce na povrch, v naději, že charakterizují geologickou aktivitu na Měsíci.

Výzkumníci překvapivě zjistili, že teplota regolitu se postupně zvyšovala jak v lokalitách Apollo 15, tak Apollo 17, o 1, 8 až 3, 6 ° F (1 až 2 ° C). Zahřívání pokračovalo, dokud senzory v roce 1977 neslyšely. Tepelný gradient klesal na obou místech ve stejné míře a oteplování bylo patrnější v mělkých hloubkách než hlouběji dolů. Senzory HFE na Měsíci byly umístěny dostatečně daleko od ALSEP RTG, aby radioaktivní teplo nebylo faktorem, co tedy zahřívá půdu?

Z rozdílů v umístění senzorů vyplynuly náznaky: astronauti Apolla 15 měli problém s vrtáním do měsíční půdy a nebyli schopni dosáhnout cílené hloubky 2, 5 metru pro HFE senzor. Apollo 17 představoval vylepšený vrtací mechanismus a astronauti byli schopni umístit senzor hlouběji. Ve skutečnosti data ze senzorů Apollo 15 nebyla považována za platná, dokud nebyla porovnána se senzory Apollo 17 o roky později. Astronauti nainstalovali řadu různých senzorů v různých hloubkách na obou lokalitách Apollo 15 a 17.

Je pozoruhodné, že mělčí senzory viděly anomální zahřívání jako první - přesně to, co byste očekávali, kdyby ohřívací mechanismus přicházel z povrchu namísto jádra dole.

Místo Apollo 15 ALSEP s napájecí skříní HFE v popředí. Šňůry k detektorům se vrhají vpravo dole. Stín v popředí je stín astronauta Davida Scotta.
NASA

Nová studie publikovaná v časopise American Geophysical Union Journal of Geophysical Research: Planets využívá data získaná od poloviny sedmdesátých let k prokázání příčiny tohoto neobvyklého zahřívání: samotných astronautů.

"V průběhu instalace nástrojů můžete ve skutečnosti skončit rušením povrchového tepelného prostředí v místě, kde chcete provést některá měření, " uvedl Seiichi Nagihara (Texas Tech University) v nedávném blogovém příspěvku AGU.

Diagram typického místa nasazení ALSEP.
NASA

Vyřešit záhadu. . .

Detailní záběr na HFE senzor rozmístěný na povrchu Měsíce.
Apollo 17 / NASA

Studie by nebyla možná bez nějaké detektivní práce. NASA archivovala data pouze v letech 1971 až 1974 a ukládala je na magnetickou pásku v Národním kosmickém vědeckém datovém centru v Goddard Spaceflight Center v Greenbelt Marylandu. Údaje shromážděné v pozdějších letech však zmizely.

Průlom přišel, když vědci objevili další sadu 440 archivních pásek ve Washington National Records Center v Suitlandu v Marylandu. Poté vědci narazili na soubor týdenních protokolů se stovkami hodnot teploty toku tepla, které zaplňovaly mezery v letech 1973 až 1977. Tyto protokoly byly uloženy v lunárním a planetárním institutu v Houstonu v Texasu.

Vytápění Měsíce

Další údaje vyřešily tajemství oteplovacího Měsíce: když astronauti šli kolem a najeli lunární rover kolem místa, narušili hladký povrch Měsíce. Zmačkaný povrch lépe absorboval teplo ze slunečního světla.

Pro ty, kteří se často dívají na Měsíc, se může tento závěr zpočátku zdát lichý. Víme, že i když se úplněk zdá být jasně perleťově bílý, jeho albedo nebo odrazivost je ve skutečnosti docela nízká (v průměru 12%), přibližně stejná jako opotřebovaný asfalt. Astronauti popsali Měsíční prach jako srovnatelnou barvu a strukturu s uhelným prachem. Materiál v průběhu času ztmavne díky interakci se slunečním větrem, což je proces zvaný kosmické zvětrávání. Pod tímto tmavým povrchovým povlakem je více reflexní materiál - to je důvod, proč jasné ejekční paprsky obklopují novější krátery, protože náraz vykopal světlejší materiál pod povrchem. Člověk by si tedy mohl myslet, že narušením povrchu by se odhalil světlejší materiál.

I když je to více reflexní, regolit pod prašným povrchem je hrubší - a oblázky mohou vydržet déle než jemný prach. A tak, jak kosmonauti rušili prach, vystavili tento hrubší materiál absorbující více tepla a zahřívali povrch.

Temné stopy po povrchu Měsíce způsobené roverem. Apollo 15 byla první „misí J“, která obsahovala lunární rover.
Apollo 17 / NASA

„Klíčovou informací byly fotografické snímky získané kamerou Lunar Rconnaisance Orbiter (LRO), “ říká Nagihara. LRO fotografoval přistávací místa Apolla z nízké měsíční oběžné dráhy, což dokazuje, že zálohuje údaje o teplotě. "Obrázky ukazují, že místa, kam astronauti chodili a řídili své vozítka, ztmavla a absorbovala více slunečního tepla než jasnější půda."

LRO zobrazuje přistávací místo Apollo 15: při sestavování balíčku ALSEP si všimněte tmavší skvrny (vlevo nahoře) způsobené činností astronautů.
Goddard NASA / LRO / NASA Goddard / Arizonská státní univerzita

Důsledky pro budoucí mise

Toto zjištění bude mít vliv na to, jak budou experimenty umístěny na Měsíc v budoucnosti. „Kdykoli nasadíme nebo přistaneme něco na Měsíci, změní to povrchové tepelné prostředí v této oblasti, “ říká Nagihara. "Vědci a inženýři to musí brát v úvahu při navrhování příští generace přístrojů pro měření tepelného toku pro budoucí měsíční mise přistání."

Plánované mise ukazují, že s naším průzkumem Měsíce jsme zdaleka neskončili: Čína nedávno spustila svůj Queqiao Lunar Relay Orbiter v přípravě na první automatizovaný měsíční přistání na dálku koncem tohoto roku. Současná trajektorie NASA opět posunula zaměření svého osádkového průzkumného programu zpět na Měsíc, který začne robotickými misemi na měsíčním povrchu.

Téměř půl století po misích Apolla může nová věda z údajů, které vrátili, ovlivnit plánování těchto budoucích misí.