ALSE - ALSE

В ALSE (эксперимент с лунным эхолотом Аполлона) (также известный как Научный эксперимент S-209, согласно обозначениям НАСА) был георадар (подземный эхолот) эксперимент, проведенный на Аполлон-17 миссия.

Изображение ALSE бассейна Эйткен (16,8º ю.ш., 173,4º в.д.)

Миссия и наука

В этом эксперименте использовался радар для изучения Луна поверхность и интерьер. Радар волны с длинами волн от 2 до 60 метров (частоты 5, 15 и 150 МГц) передавались через серию антенны возле задней части Сервисный модуль Apollo. После того, как волны были отражены Луна, они были получены с использованием тех же антенн, и данные были записаны на пленку для анализа на Земле. Основная цель этого эксперимента состояла в том, чтобы «заглянуть» в верхние 2 километра лунной коры способом, в некоторой степени аналогичным использованию сейсмических волн для изучения внутренней структуры Земли. Луна. Это стало возможным, потому что использовались очень длинные радиолокационные волны и потому, что Луна очень сухая, что позволило радиолокационным волнам проникать намного глубже в Луну, чем это было бы возможно, если бы вода присутствовала в лунных скалах. (Радиолокационный эксперимент на космический шатл аналогичным образом использовался для нанесения на карту долин древних рек под Сахара Пустыня). Этот эксперимент также дал очень точную информацию о топографии Луны. Помимо изучения Луны, в эксперименте также измерялись радиоизлучения от Млечный Путь Галактика.

Обработанные данные ALSE из бассейна Айкен

Кросс-коррелированные данные ALSE из бассейна Айкен

Этот эксперимент выявил структуры под поверхностью в Mare Crisium, Mare Serenitatis, Oceanus Procellarum, и многие другие области.^[1] В кобыльских районах слои наблюдались в нескольких различных частях бассейнов и поэтому считаются широко распространенными особенностями. Основываясь на свойствах отраженных радиолокационных волн, считается, что структуры наслоены в базальте, который заполняет оба этих морских бассейна. В Mare Serenitatis слои были обнаружены на глубинах 0,9 и 1,6 км от поверхности. В Mare Crisium слой был обнаружен на глубине 1,4 км от поверхности. Дно морских базальтов в этом эксперименте, по-видимому, не обнаружено. Однако в Mare Crisium результаты эксперимента с лунным эхолотом были объединены с другими наблюдениями для оценки общей мощности базальта от 2,4 до 3,4 км.

Эксперимент «Лунный эхолот» также внес вклад в наше понимание морщин на Луне. Эти длинные низкие гребни встречаются во многих лунных водах. Большинство лунных геологов полагают, что эти гребни образовались, когда поверхность Луны была деформирована в результате движения по разломам («лунотрясениям») в лунной коре более 3 миллиардов лет назад. Вес нескольких километров кобыльего базальта в этих областях привел к тому, что поверхность Луны несколько прогнулась, и это движение заставило поверхность в некоторых местах прогнуться, образуя морщинистые гребни. Однако другие ученые предположили, что эти хребты представляют собой вулканические образования, образованные потоком магмы либо на поверхности Луны, либо внутри земной коры. Эксперимент с лунным эхолотом изучил несколько морщин на юге Mare Serenitatis подробно, предоставляя информацию как о топографии этих хребтов, так и о структурах земной коры ниже этих хребтов. Эти результаты подтверждают идею о том, что морщинистые гребни образованы в основном перемещениями по разломам.^[2]

Инструментальный дизайн

Инструмент ALSE работал в двух HF диапазоны (5 МГц - HF1 - и 15 МГц - HF2) центральные частоты и один УКВ диапазон (150 МГц), каждый с полосой пропускания 10% (с использованием щебетал сигнал). Два ВЧ-диапазона имели общий центральный канал. дипольная антенна, а 7 элементов Яги антенна использовался для канала VHF. Для HF использовались два разных трансивера (попеременная работа HF1 и HF2 на PRF -к-PRF основы) и УКВ, разделяя общий оптический регистратор. Одновременная работа в диапазонах УКВ и ВЧ была невозможна, вся система весила 43 кг и требовала мощности 103 Вт. Электроника располагалась внутри корпуса. Сервисный модуль Apollo. Две половины дипольной антенны были выдвижными по обе стороны от самого служебного модуля, в то время как Yagi, используемый для VHF, был уложен рядом с главным двигателем, а затем развернут на место после запуска.

Поскольку основной целью эксперимента было составление карты подземных слоев, наиболее важным компромиссом в конструкции было соотношение глубины проникновения и разрешения: более низкие частоты проникают больше, но допускают меньшую ширину полосы сигнала и, следовательно, худшее разрешение, которое, В свою очередь, это повлияло на способность различать подповерхностные эхо-сигналы вблизи поверхности. На возможность зондирования также повлияли:

• диапазон боковые лепестки сжатого щебетать: они могут маскировать слабые подповерхностные эхо, если их не контролировать. ALSE был разработан с учетом минимального отношения пиковых и боковых лепестков 45дБ после 3-й доли.
• возврат отраженных помех от поверхности вне надира, который можно спутать с подповерхностным эхосигналом с той же задержкой. Чтобы уменьшить беспорядок на дороге, синтетическая апертура генерируется при наземной обработке, таким образом сужая эффективную зону покрытия антенны.

Беспорядок от рассеивателей, попадающих на другой путь, должен был быть выведен из знания топографии поверхности.

An Автоматическая регулировка усиления (AGC) была включена во все каналы для оптимизации распределения сигнала в приемнике динамический диапазон. Частота обновления АРУ составляла 30 с. Как в КВ, так и в УКВ трансиверах, ЛЧМ-сигнал генерировался за счет развертки. осциллятор синхронизируется с STAble Local Oscillator (STALO), чтобы сохранить фазовую когерентность для SAR обработка. Принятый сигнал преобразовывался на ПЧ, а амплитуда сигнала использовалась для амплитудной модуляции ЭЛТ (развертка со скоростью PRF), в свою очередь, отпечаток 70-мм пленки для оптической записи данных. Из-за высокой скорости записи, необходимой для более широкой полосы пропускания УКВ канал, чтобы свести к минимуму количество записываемых данных, в этом канале использовалась система отслеживания эхо-сигналов для сбора и записи только отраженного сигнала от основной поверхности и 70 мкс эхо-сигналов, непосредственно следующих за ним. Кроме того, на этом канале усиление приемника было увеличено на 13 мкс после прихода основного поверхностного эхо-сигнала, чтобы наилучшим образом использовать динамический диапазон при слабых подземных отражениях.

Поскольку регистратор находится в служебном модуле, одному из космонавтов (Рон Эванс) пришлось выполнить Внедорожная деятельность (EVA) во время обратного полета из Луна собирать записанные фильмы.

Оборудование для обработки на земле позволяло выполнять как полную оптическую обработку (в то время стандартный подход для SAR обработка), выполняющего сжатие по азимуту и ​​/ или дальности или оцифровку грубых или сжатых по азимуту данных для последующей цифровой обработки.

На этапе разработки модифицированный прототип ALSE был установлен на борту самолета KC-135 для проведения зондовых испытаний над юго-востоком США и над ним. Гренландия, демонстрируя возможности системы.

Основные параметры радара ALSE приведены в таблице ниже:^[3]

Рекомендации

внешняя ссылка

• Миссия Аполлона-17 в Лунно-планетном институте