تجربة أبولو 12 الزلزالية السلبية

وُضِعَ جهاز التجربة الزلزالية السلبية (PSE) التابع لمهمة أبولو 12 على سطح القمر كجزء من حزمة تجارب أبولو لسطح القمر ( ALSEP). صُمِّمَ الجهاز لرصد اهتزازات سطح القمر وميله ، وقياس التغيرات في الجاذبية عند موقعه. تعود هذه الاهتزازات إلى مصادر زلزالية داخلية ( زلازل قمرية ) وخارجية ( نيازك وارتطامات من مرحلتي الصعود S-IVB و LM المستهلكتين ). كان الهدف الرئيسي للتجربة هو استخدام هذه البيانات لتحديد البنية الداخلية للقمر، وحالته الفيزيائية، ونشاطه التكتوني . أما الأهداف الثانوية فكانت تحديد عدد النيازك التي تصطدم بالقمر وكتلتها، وتسجيل التشوهات المدية لسطحه.

صُنعت وحدة قياس الزلازل (PSE) بشكل أساسي من البريليوم ، وبلغ وزنها 11.5 كجم، بما في ذلك وحدة الإلكترونيات والعزل الحراري. وُضعت الوحدة داخل غلاف أسطواني الشكل بقطر 23 سم وارتفاع 29 سم. كان الغلاف مستديرًا من الأسفل، ويرتكز على قاعدة تسوية. تتكون وحدة قياس الزلازل من نظامين فرعيين رئيسيين: وحدة استشعار ووحدة إلكترونيات. تحتوي وحدة الاستشعار على ثلاثة مقاييس زلازل متطابقة طويلة المدى (LP) مُرتبة بشكل متعامد في مجموعة ثلاثية المحاور لقياس مُركبة رأسية واحدة ومركبتين أفقيتين لحركة سطح الأرض. كانت مقاييس الزلازل الأفقية حساسة للغاية للميل، وتمت تسويتها بدقة عالية بواسطة نظام جيمبال ثنائي المحاور يعمل بمحرك ، ويتم التحكم فيه عن طريق وحدة تحكم أرضية. قام محرك ثالث بضبط مقياس الزلازل الرأسي في الاتجاه الرأسي. أما مقياس الزلازل الرابع قصير المدى (SP)، بفترة رنين تبلغ ثانية واحدة، فقد قاس الحركة الرأسية بحساسية قصوى تبلغ 8 هرتز، ونطاق استجابة من 0.05 إلى 20 هرتز. تضمنت بقية مكونات التجربة غطاءً حراريًا وسخانًا بقدرة 2.5 واط للتحكم الحراري. كان الغطاء الحراري مصنوعًا من مادة المايلر المطلية بالألومنيوم، ويغطي الجهاز والأرض المحيطة بقاعدته حتى مسافة 75 سم تقريبًا. تم تركيب مؤشر ومستشعر مستوى في أعلى منتصف الغطاء. تراوح إجمالي استهلاك الطاقة بين 4.3 و 7.4 واط.

تتكون أجهزة قياس الزلازل من كتلة قصور ذاتي مثبتة على ذراع استشعار معلق بواسطة نوابض ومفصلات، ولوحة مكثف، ومغناطيس تخميد. تعمل أجهزة قياس الزلازل منخفضة التردد (LP) بنمط استجابة مسطحة ونمط استجابة حادة. في نمط الاستجابة المسطحة، يبلغ زمن الدورة الطبيعية لهذه الأجهزة 15 ثانية. أما في نمط الاستجابة الحادة، فتعمل كبندولات مخمدة جزئيًا بزمن دورة طبيعية يبلغ 2.2 ثانية. تبلغ حساسية الجهاز لحركة الأرض ذروتها عند 0.45 هرتز في نمط الاستجابة الحادة، مع نطاق تردد مفيد يتراوح بين 0.004 و2 هرتز. وقد تحسنت الحساسية القصوى بمقدار 5.6 أضعاف في نمط الاستجابة الحادة، ولكن انخفضت الحساسية للإشارات منخفضة التردد. تستطيع جميع أجهزة قياس الزلازل رصد حركات أرضية صغيرة تصل إلى 0.3 نانومتر. عند ترددات المد والجزر، يُقاس التسارع الناتج عن الجاذبية الأرضية من خلال مراقبة تيار التغذية الراجعة المستخدم لتوسيط كتلة جهاز قياس الزلازل. بلغت حساسية الأجهزة 0.008 مليغال . استُخدمت آثار اصطدام مرحلتي الصعود S-IVB وLM المستهلكتين بسطح القمر كمصادر معايرة خارجية لأجهزة قياس الزلازل. سمحت معرفة كتلة وسرعة هاتين المرحلتين عند الاصطدام، بالإضافة إلى إحداثيات نقطة الاصطدام القمرية، بحساب الطاقة المتولدة عند الاصطدام ونقطة تطبيق الطاقة. (تم تحديد خصائص المعايرة بقياس استجابة جهاز قياس الزلازل لمصادر الطاقة هذه).

تم نشر أجهزة قياس الزلازل في 19 نوفمبر 1969، وعملت بحساسية منخفضة أثناء وجود رواد الفضاء على سطح القمر، ثم تم رفع حساسيتها إلى أقصى حد لمعظم الوقت بعد ذلك. تقع المحطة المركزية لبرنامج ALSEP عند الإحداثيات 3°00′34″ جنوبًا 23°25′29″ غربًا ( Apollo 12 ALSEP ) . تم نشر تجربة الرصد الزلزالي السلبي على بُعد 3 أمتار شرق المحطة المركزية. أظهر جهاز قياس الزلازل SP حساسية منخفضة عند مستويات الإشارة المنخفضة بعد النشر. لوحظت اضطرابات زلزالية طوال اليوم القمري، وخاصةً قرب شروق الشمس وغروبها، ويُعتقد أن هذه الاضطرابات ناتجة عن تمدد وانكماش الغطاء المصنوع من مادة المايلر و/أو الكابل المتصل بالمحطة المركزية.

بعد عودة رواد الفضاء إلى وحدة القيادة والخدمة، انفصلت مرحلة الصعود من المركبة القمرية واصطدمت بسطح القمر. اصطدمت المركبة القمرية بسطح القمر بسرعة 6048 كم/ساعة، مُحدثةً فوهةً يبلغ عرضها حوالي 9 أمتار. شكلت الموجات الصدمية الناتجة عن الاصطدام مفاجأةً للعلماء، حيث اهتز القمر لأكثر من 55 دقيقة. كما سجلت أجهزة قياس الزلازل إشاراتٍ غير مسبوقة، بدأت بموجاتٍ صغيرةٍ تزايد حجمها تدريجيًا حتى بلغت ذروتها واستمرت لفترةٍ طويلة. وأُفيد بأن أدنى ارتداداتٍ لم تتوقف حتى بعد مرور ساعة.

تم توجيه مركبة أبولو 13 إس-4ب المزودة بوحدة الأجهزة الخاصة بها للتحطم على سطح القمر في 14 أبريل 1970، مما وفر إشارة إلى نظام PSE.

كانت العمليات طبيعية مع بعض الحوادث الطفيفة على مر السنين حتى صدرت الأوامر لشركة PSE بالوقوف في حالة تأهب في 30 سبتمبر 1977 كجزء من إغلاق محطة ALSEP.

• علم الزلازل القمرية
• قائمة الأجسام الاصطناعية على سطح القمر

 تتضمن هذه المقالة مواداً متاحة للعموم من مواقع إلكترونية أو وثائق تابعة لوكالة ناسا .

• "تجربة الزلازل السلبية (PSE)" . ناسا .
• ليندسي، هاميش (2008). "حزمة تجارب أبولو على سطح القمر" . ناسا.

• التقرير النهائي عن الشذوذ الحراري لمهمة أبولو 12 PSE، بقلم ج. غريفين (1970)