JINÉ - ALSE
The ALSE (Apollo Lunar Sounder Experiment) (také známý jako Vědecký experiment S-209, podle označení NASA) byl a radar pronikající na zem (podpovrchový sirén) experiment, který letěl na Apollo 17 mise.
Poslání a věda
Tento experiment používal ke studiu radiolokátoru radar Měsíc povrch a interiér. Radar vlny s vlnovými délkami mezi 2 a 60 metry (frekvence 5, 15 a 150 MHz) byly přenášeny prostřednictvím řady antény v zadní části Servisní modul Apollo. Poté, co se vlny odrazily od Měsíc, byli přijati pomocí stejných antén a data byla zaznamenána na film pro analýzu na Zemi. Primárním účelem tohoto experimentu bylo „nahlédnout“ do horních 2 kilometrů měsíční kůry způsobem, který je poněkud analogický použití seismických vln ke studiu vnitřní struktury Měsíc. To bylo možné, protože byly použity velmi dlouhé radarové vlnové délky a protože Měsíc je velmi suchý, což umožnilo radarovým vlnám proniknout mnohem hlouběji do Měsíce, než by bylo možné, pokud by v měsíčních horninách byla voda. (Radarový experiment na raketoplán byl podobně použit k mapování starověkých říčních údolí pod Sahara Poušť.) Tento experiment také poskytl velmi přesné informace o topografii Měsíce. Kromě studia Měsíce experiment také měřil rádiové emise z mléčná dráha Galaxie.
Tento experiment odhalil struktury pod povrchem v Mare Crisium, Mare Serenitatis, Oceanus Procellarum a mnoho dalších oblastí.[1] V oblastech klisny byly pozorovány vrstvy v několika různých částech pánví, a proto se považují za rozšířené rysy. Na základě vlastností odražených radarových vln se předpokládá, že se struktury vrstvily v čediči, který vyplňuje obě tyto kobyly. V Mare Serenitatis byly vrstvy detekovány v hloubkách 0,9 a 1,6 kilometru pod povrchem. V Mare Crisium byla detekována vrstva v hloubce 1,4 kilometru pod povrchem. Dno kobylkových čedičů nebylo tímto experimentem zjevně detekováno. Nicméně v Mare Crisium výsledky experimentu Lunar Sounder Experiment byly zkombinovány s dalšími pozorováními pro odhad celkové tloušťky čediče mezi 2,4 a 3,4 kilometry.
Experiment Lunar Sounder také přispěl k našemu pochopení vrásek na Měsíci. Tyto dlouhé nízké hřebeny se nacházejí v mnoha lunárních mariích. Většina lunárních geologů věří, že se tyto hřebeny vytvořily, když byl povrch Měsíce deformován pohybem podél zlomů („měsíčních otřesů“) v měsíční kůře před více než 3 miliardami let. Váha několika kilometrů čedičové klisny v těchto oblastech způsobila, že povrch Měsíce trochu poklesl, a tento pohyb způsobil, že se povrch na některých místech vzpínal a vytvářel hřebeny vrásek. Jiní vědci však navrhli, že tyto hřebeny jsou vulkanické rysy, vytvořené tokem magmatu buď na povrchu Měsíce, nebo uvnitř kůry. Experiment s Lunar Sounder studoval několik vrásek na jihu Mare Serenitatis podrobně a poskytuje informace jak o topografii těchto hřebenů, tak o strukturách v kůře pod těmito hřebeny. Tyto výsledky podporují myšlenku, že vráskové hřebeny tvořené primárně pohyby podél poruch.[2]
Návrh nástroje
Přístroj ALSE fungoval ve dvou HF pásma (5 MHz - HF1 - a 15 MHz - HF2) střední frekvence a jedno VHF pásmo (150 MHz), každé se šířkou pásma 10% (pomocí a cvrlikal signál). Dvě HF pásma sdílela stejný středový posuv dipólová anténa, zatímco 7 prvků Yagi anténa byl použit pro kanál VHF. Pro HF byly použity dva různé vysílače / přijímače (střídavý provoz mezi HF1 a HF2 na a PRF -podle-PRF základna) a VHF, sdílení společného optického rekordéru. Nebylo možné pracovat současně na VHF a HF. Celý systém vážil 43 kg a vyžadoval výkon 103 W. Elektronika byla umístěna uvnitř Servisní modul Apollo. Obě poloviny dipólové antény byly zasouvací, na obou stranách samotného servisního modulu, zatímco Yagi používaný pro VHF byl uložen blízko hlavního motoru a po startu se vysunul do správné polohy.
Jako primární cíl experimentu, mapování podpovrchových vrstev, bylo nejdůležitějším kompromisem v návrhu hloubka penetrace vs. rozlišení: nižší frekvence pronikají více, ale umožňují menší šířku pásma signálu, a proto nejhorší rozlišení, které zase ovlivnilo schopnost rozlišovat podpovrchové ozvěny blízko povrchu. Znějící schopnost byla také ovlivněna:
- rozsah postranní laloky stlačeného cvrlikání: pokud nejsou řádně kontrolovány, mohou maskovat slabé podpovrchové ozvěny. ALSE byl navržen tak, aby měl minimální poměr vrchol-k-postranní laloky 45dB po 3. laloku.
- návrat nepořádku z povrchu nadir, který lze zaměnit s podpovrchovou ozvěnou se stejným zpožděním. Chcete-li snížit nepořádek podél trati, a syntetická clona se generuje při pozemním zpracování, čímž se zužuje efektivní stopa antény.
Nepořádek z rozptylovačů napříč kolejemi místo toho musel být odvozen ze znalostí povrchové topografie.
An Automatické ovládání zesílení Funkce (AGC) byla zahrnuta ve všech kanálech pro optimalizaci alokace signálu v přijímači dynamický rozsah. Rychlost aktualizace AGC byla 30 s. V obou HF a VHF transceiverech byl chirp signál generován oscilátor synchronizován s STAble Local Oscillator (STALO), aby byla zachována fázová koherence pro SAR zpracovává se. Přijatý signál byl převeden při IF a amplituda signálu byla použita k amplitudové modulaci a CRT (zameteno rychlostí PRF), což zase zapůsobilo na 70 mm film pro optický záznam dat. Vzhledem k vysoké rychlosti záznamu potřebné pro širší šířku pásma VHF kanál, aby se minimalizovalo množství zaznamenaných dat, tento kanál používal systém sledování ozvěny k získávání a zaznamenávání pouze hlavního povrchu a 70 μs ozvě bezprostředně následujících za ním. Navíc na tomto kanálu byl zisk přijímače zvýšen 13 μs po příchodu hlavní povrchové ozvěny, aby se co nejlépe využil dynamický rozsah při slabých návratech pod povrchem.
Jako záznamník umístěný v servisním modulu musel jeden z astronautů (Ron Evans) provést AN Mimo vozidla (EVA) během zpátečního letu z Měsíc sbírat zaznamenané filmy.
Zařízení na zpracování na zemi umožňovalo jak úplné optické zpracování (v té době standardní přístup pro SAR zpracování) provádějící kompresi azimutu a / nebo rozsahu nebo digitalizaci hrubých nebo azimutem komprimovaných dat pro pozdější digitální zpracování.
Během fáze vývoje byl na palubu letadla KC-135 instalován upravený prototyp ALSE, aby bylo možné provést sondážní zkoušky přes jihovýchodní USA a přes Grónsko, což ukazuje možnosti systému.
Hlavní parametry radaru ALSE jsou shrnuty v následující tabulce:[3]
| Vlastnictví | HF1 | HF2 | VHF |
|---|---|---|---|
| Frekvence (MHz) | 5.266 | 15.8 | 158 |
| Odhadovaná hloubka průniku (m) | 1300 | 800 | 160 |
| Cvrlikání šířka pásma (MHz) | 0.5333 | 1.6 | 16.0 |
| Šířka pulzu (μs) | 240 | 80 | 8.0 |
| Čas (produkt šířky pásma | 128 | 128 | 128 |
| Rozlišení dosahu, volné místo (m) | 300 | 100 | 10 |
| Špičkový výkon vysílače (W) | 130 | 118 | 95 |
| Efektivní zisk antény (dB jednosměrně) | -0.8 | -0.7 | +7.3 |
| Šumová hodnota (dB) | 11.4 | 11.4 | 10.0 |
| Frekvence opakování pulzu (Hz) | 397 | 397 | 1984 |
| Délka akvizičního okna (μs) | 600 | 600 | 70 |
| Rozsah zisku AGC (dB) | 12.1 | 12.1 | 13.9 |
| Sledovač ozvěny | Ne | Ne | Ano |
Reference
- ^ Cooper, B.L .; Carter, J. L .; Sapp, C. A. (únor 1994), „Nové důkazy o původu původu Oceanus Procellarum z optických snímků lunárního sonaru“, Journal of Geophysical Research: Planets, 99 (E2): 3799–3812, Bibcode:1994JGR .... 99,3799C, doi:10.1029 / 93JE03096, ISSN 0148-0227
- ^ „Experimenty Apolla 17 - experiment s lunárními sirénami“. Lunární a planetární institut. 2012. Citováno 2013-06-20.
- ^ Porcello a kol. - "Lunární radarový systém Apollo" - Sborník IEEE, Červen 1974
externí odkazy
- Mise Apollo 17 v Lunar and Planetary Institute