阿波羅15號在月表的活動

阿波羅15號月球表面活動是指1971年7月30日至8月2日期間，阿波羅15號指令長大衛·斯科特和登月艙駕駛員詹姆斯·艾爾文首次使用月球車，從位於哈德利月溪附近的亞平寧山脈基地著陸點出發，對周邊地區進行的三次巡遊探索。他們在18.5小時中，從"獵鷹號"登月艙周邊區採集了的月表岩石。著陸.在104小時30分鐘12秒後，獵鷹號登月艙下降發動機點火，前26秒發動機燃燒功率為10%，以讓制導計算機調整推力方向對準登月艙質心，然後，艾爾文在確認中止制導系統透過主制導和導航系統發出的高度和下降速率指標後 ，將推力提升至100%。3分鐘後，計算機翻轉登月艙，使視窗背離月表，以便著陸雷達獲取地表資料。 隨後，斯科特提醒高度和速度燈已開啟，表明計算機已在接收雷達資料。點火6分鐘後，登月艙已位於月表上方30000英尺處。在任務控制中心，飛控主管得知跟蹤資料顯示登月艙將在目標著陸點以南3000英尺處著陸。 雖然原先他並不打算告訴船員，但指令艙宇航通訊員艾德加·米切爾說服了他。在此期間，斯科特試圖透過窗戶檢視到地面。他認為只要看到哈德利·德爾塔山，就可以著陸了，但他沒看到曾在模擬器中所見到的月溪。發動機燃燒9分10秒後，計算機啟動第 64 條指令，登月艙向前傾斜，宇航員們可以看到地了。利用視窗劃線標記和艾爾文給出的角度資料，斯科特找到了計算機預定的著陸點位置，然後手動操縱控制器移動到預定位置。 降落過程中他移動了18次，總共向上移動了338米。斯科特面臨的主要問題是能掌握到的地貌細節非常少，該地點最好的照片解析度只有66英尺。艾爾文開始讀取高度、下降速率和預計著陸點資料，在400英尺之間時，窗外景色已完全被灰塵遮弊。艾爾文隨後通報接觸燈已亮，表明登月艙腳上的一個著陸探測器已經觸地。斯科特立即切斷髮動機，他擔心加長的引擎罩可能會碰觸到地面，導致廢氣迴流到發動機中。據估計，他們接觸月表時的速度為6.8英尺/秒，快於以前的任務兩倍。幾秒鐘後，斯科特通知地面：“好了，休斯敦，獵鷹已降落在哈德利平原”。登月艙約向左傾斜了10度，比可允許的最大傾角少5°。它落在一座隕坑的邊沿上，使引擎罩受到損傷，另一條支撐腿伸入在隕坑內。實際位於目標著陸點以北約600米，以西約175米處，但由於有了月球車，這一點影響並不大。出艙準備.在首次冒險外出之前，斯科特和艾爾文理應睡會覺。兩人都意識到為了在七小時的艙外活動中達到最佳狀態，他們必須先休息下，但斯科特也知道，在外出探險前該先了解一下調查區的環境。因此，他說服任務規劃者讓他們在第一次睡覺前先準備一下即將啟動的艙外活動。本次任務事先在登月艙上提供了一個穩定的平臺，用於使用首次在任務中攜帶的500毫米長焦鏡頭相機。為了能搭載在登月艙上，該相機被全力減重，減輕的重量以磅來計算。著陸後兩小時，他們對登月艙進行減壓，並開啟頂艙蓋和對接機構。然後，斯科特站在上升引擎蓋上，把頭伸到外面，環顧四周。斯科特很熟悉這一地區，曾耗費數月時間研究該地區的地圖，能輕鬆辨認出哈德利山、哈德利·德爾塔山、斯旺嶺、305 山和北部綜合體。斯科特的首要任務是使用60毫米鏡頭相機拍攝該區域22幅立體全景圖，然後用長焦鏡頭拍攝他感興趣的目標，再用60毫米鏡頭拍攝該區域的彩色全景圖。地球雷達觀測給人的印象是該地區覆蓋有讓月球車無法透過的大巨石，但斯科特在附近沒看到有什麼大於6到8英寸的東西，接下來他描述了所看到的周邊地貌特徵，基本上這就是該地區的總體環境，確保沒有什麼大的意外，他可以不用再顧慮接下來月球車的使用了。在開啟艙門30分鐘後，斯科特回到艙中，關閉艙門並重新加壓。第一次艙外活動.在宇航員睡眠期間，任務控制中心關注到，登月艙下降段內的氧氣罐壓力在緩慢下降。為了在夜間節省電力，登月艙在低資料率遙測流上執行，因此任務控制中心無法準確說明原因，也不願意喚醒宇航員而是等待他們醒來。最後，飛控主管彼得·弗蘭克決定提前一小時叫醒船員，並回到高資料率遙測狀態。他們發現，即使容器被封蓋，尿液傳輸裝置的閥門也是開啟的。在95磅(43千克)氧氣中總共有8磅(3.6千克)已洩露，大約為總貯備量的一半左右。斯科特和艾爾文在事後的技術報告中陳述，一旦發現洩漏，地面任務控制中心就應該喚醒他們。一旦他們醒來，就決定開始第一次在月表的艙外活動任務。就像阿波羅飛船中的一切一樣，這是一個複雜的過程。他們不僅需要艙室準備，還要穿上太空服。二位宇航員是首批在位於約翰坑中的阿波羅15號上睡覺，而不是呆在太空服裡的宇航員。直至四小時後，任務控制中心才開始對登月艙減壓。當斯科特成為第七位踏上月表之人時，他說道：當我站在未知、奇觀的哈德利這裡時，我意識到我們的本性中有一個基本的真理。人類必須探索，這就是至高無上的探索。在檢查過登月艙後，斯科特開始卸下安裝在登月艙側面的模組化裝置裝載元件和攜帶的阿波羅電視攝像機、樣本袋、電池、用於太空服的二氧化碳洗滌器以及宇航員在太空艙外所需的其他裝置。斯科特在艙外約七分鐘後，艾爾文也踏上了月表。艾爾文的首項任務是收集一塊應急月岩樣本，這是突發緊急情況下收集的，所謂緊急情況也就是突然不得不在幾分鐘內離開月表。在此情況下，有一塊應急樣本意味著宇航不們會空手而歸。 然而，這種應急樣本並無多大價值，因為，著陸點周圍的地面已受到登月艙下降引擎的擾動。當斯科特將電視攝像機安裝在三腳架上後，任務控制中心就可以看到月球車的部署了。他和艾爾文二人拉動兩根系索開始了這一過程，他們釋放了月球車並讓它在鉸鏈上下滑。就這樣，月球車開始展現。起初由於登月艙所處的角度，他們遇到了一些麻煩，但在幾分鐘之內它幾乎就已被放到了地面。斯科特進行了第一次試駕，將它開到登月艙周圍。測試了月球車前後轉向，斯科特發現，只有後輪轉向起作用。其他的困難之事主要是宇航服在坐下時不能大幅度彎曲。在地球訓練時，他們的體重會迫使太空服服貼，但在月球上，他們最終只能斜靠在座位上。除了轉向之外，沒有其他問題，宇航員們開始登上月球車進行第一次地質探尋。宇航員的行程不能超出行動式生命支援系統中剩餘氧氣所支援的距離，所以他們越早出發，走的就越遠。他們將前往行程的最遠點，然後返回來工作。 在第一次艙外活動中，他們將取道哈德利月溪前往哈德利·德爾塔山基地。他們的首個目標是被稱為肘彎坑的隕石坑，之所以這樣稱呼，是因為它坐落在月溪的一拐彎處。第一次艙外活動也完成了一項重要任務，就是弄清楚了他們降落的位置。 月球車攜帶了一部可計算出已知點距離和方向的導航系統。透過行駛到已知點來進行校準。斯科特以9公里/小時的速度行駛，根據地面情況減速，但由於月球車底盤較低且月表粗糙不平，宇航員似乎覺得速度很快。由於不知道著陸點的確切位置和很難熟悉的地圖。在整個行程中，宇航員難以確定他們的位置，但他們記住了為這次首航選擇的路徑，那就是沿月溪一側開車，很難會錯過目標。抵達肘彎坑後，艾爾文的首要任務是拍攝該地點的全景圖。同時，斯科特將月球車的S波段天線對準地球。這可讓任務控制中心操控電視攝像機。埃德·芬德爾 負責控制和自主操縱攝影機，所以在後臺的地質學家可以看到該地點，並在後臺記錄宇航員所做的一切地質工作。當宇航員採集到一塊樣本時，他們會在卡片上註明其編號、位置和說明。斯科特和艾爾文對隕坑採用徑向取樣方式，從坑口邊緣以直線方式採集距離越來越遠的月岩。在收集和放入編號袋前，每塊樣品都在左側放置光電校準十字針進行了拍照。不到10分鐘，他們就收集了四塊岩石樣本，然後轉往2號科考點—聖喬治坑。肘彎坑以南500米是近3公里寬的聖喬治坑，該隕坑是第一次艙外活動的主要目標，因此，計劃在那呆45分鐘的時間。飛行計劃要求他們利用收集隕坑內外噴出物的方式調查哈德利·德爾塔山的內部。但當他們靠近時發現那裡並沒有噴出物，所以決定不去擾動聖喬治坑的邊緣，而來到一座裸露了一塊巨石的6米寬隕坑邊。他們停留在的那塊岩石約長5英尺寫道，美國地質調查局的戴爾·傑克遜那晚在休斯敦與一些宇航員共進晚餐，並愉快地宣稱：“他們什麼都做了，除了他媽的那塊石頭”。該地區其他的樣本用一把特製的、齒間距1釐米的耙子，從表岩屑收集的小卵石。在2科考點的最後一項任務是獲取一塊巖芯樣本，這是用錘子將一根管子敲入地面來完成的。任務控制中心宣佈，由於時間的限制，原本要在一座叫”流隕坑“作停留的計劃現已取消。於是宇航員登上了月球車，開車回經肘彎坑，然後前往登月艙。在一座名叫押韻坑的隕坑前約125米處，斯科特發現了一大塊突出在月表上的囊泡玄武岩。他不想就離開那，便停下了車。在此停留不是原計劃內的，所以他只是告訴任務控制中心他的安全帶鬆動了，但他飛快地下了月球車，跑到岩石旁，用照片中用來校準的收集鉗，取下一塊巖樣後回到月球車上。在此時間裡，艾爾文透過描述周圍隕坑來分散任務控制中心的注意力，直到樣品盒回到地球，停留的事才被發現。囊泡玄武岩就是15016號樣本 ，它有時被稱為”安全帶玄武岩“。返回獵鷹號艙後，斯科特和艾爾文著手部署阿波羅月球表面實驗包和太陽風成分實驗裝置。ALSEP 裝置透過電纜連線到由放射性同位素熱電機供電的中央科考點。斯科特在月表鑽孔時遇到了很大麻煩，前40釐米很容易，但從那時起就變得越來越困難。在到達1.6米，原計劃的一半深度後，就再不能往下，任務控制中心告訴他只需放置探頭，然後開始鑽下一個洞。但極大力矩已鎖定了卡盤，這意味著必須用扳手來釋放它，這進一步拖延了他的時間。在結束任務控制中心稱之為“一天”並讓他們返回登月艙前，他只能將第二個洞鑽進地下1米。他們在外面呆了6個半小時，回到登月艙後機組人員急需得到休息。由於水袋不起作用，艾爾文已超過七小時沒有液體，身體發生脫水。第二次艙外活動.第二次艙外活動的目標仍是再次登上哈德利·德爾塔山，但宇航員們選擇了前一天所走路線東邊一條更直接線的路，以每小時5.5英里-位於南部坑群西側邊緣的沙丘坑計劃被取消，但他們會在返回登月艙的途中短暫探查該隕坑。在西爾弗高地進行了一次導航後，他們開始沿哈德利·德爾塔山腳行駛1.9英里的地方，這裡被定為6號科考點。他們首先在一座直徑為1米,看上去很新的隕坑中進行了取樣，這裡是一座直徑3米，更古老隕石坑邊緣的一部分。從月球車停放處他們採集了更多的樣品，大部分都為角礫岩，但確實也發現了一種斑狀玄武岩。斯科特決定走進附近一座最大，直徑40英尺的隕坑中。他要到裡面去取樣，但發現這裡的大部分岩石都太大。這時任務控制中心通知，要他們挖一條溝槽來研究土力學並採集一塊巖芯樣本。艾爾文挖出了一條溝，斯科特進行了拍照，然後從坑內提取了巖芯樣本。回到月球車上後，他們立即驅車650英尺長的大石旁。在月球山坡上行走，即使很短距離也很耗費時間，但有了月球車就快多了。由於現山坡坡度增至15度，為防止月球車蹓下山坡，一人必須始終呆在車上。隨著時間的推移，斯科特確認到艾爾文先前所看到岩石的綠色調，是來自氧化鎂。重新上車後，他們又駛向直徑320英尺的斯珀坑。到達隕坑邊緣時，他們看到了一種含白色紋理的小碎屑。起初，艾爾文認為他踢起了一些綠色月壤，但斯科特發現這只是由金頭盔的遮陽板反射引起的錯覺。就在那時，他們看到了整個阿波羅計劃中收集到的最著名月岩樣本—15415號巖樣，或被媒體稱為“創世石”。它首先看起來像一塊部分結晶的岩石，但更接近時他們意識到它幾乎是一塊純斜長石，這意味著它就是斜長巖。最初他們以為發現了一塊月球原始地殼，但後來的分析表明岩石的地質齡只有41±1億年，比月球本身還年青，是月球地殼凝固後才形成的。但它仍然是一塊非常古老的，形成於早雨海世時代的樣本。隨著時間的流逝，返程時間越益迫近，地質實驗室決定讓宇航員從那裡收集儘可能多的小碎片。艾爾文曾想提取一塊大角礫岩，但由於在15415號樣本上花了太多的時間，留在此地的時間已近不足，他們還取了一些耙樣，從表岩屑中篩選出了78塊碎片。只剩下三分鐘了，他們必須離開，臨行前艾爾文用他的鏟子敲擊一塊大岩石，沿它的一條斷裂線砸碎了它，他們收集的該碎塊將是本次登月任務中收集的第二大樣本。他們返回獵鷹號艙的線路基本上與來程一樣，經過南方坑群和沙丘坑時，斯科特決定停下來收集一些樣本。宇航通訊員約瑟夫·艾倫提醒他們，只能在此呆10分鐘。艾爾文的相機在拍攝該區域全景照後卡住了，迫使斯科特承擔了所有剩下的拍攝記錄任務。他們快速採集樣本，包括從沙丘坑邊緣的大型玄武岩巨石中提取樣本。回到登月艙後，斯科特開始為熱流實驗裝置鑽探另一個孔，艾爾文則在阿波羅月球表面實驗包放置處周圍手動採集了一些岩心樣本。同上一天一樣，鑽頭繼續卡住，無法進一步下鑽。斯科特可以撥出鑽頭清理上面的凹槽，然後再讓鑽頭利用自重前進幾釐米。然而，該做法會導致鑽頭折斷，這意味著斯科特沒意識到他實際正在地表下製造一個新障礙物。當他嘗試放入探頭時，它們只下去了3英尺。事後的分析發現鑽頭設計存在缺陷，鑽頭上的凹槽太靠近連線杆的接合處。土壤力學實驗是透過挖掘溝槽，用貫入儀測量表岩屑的強度。斯科特同時也想在此次操作中取得更深的巖芯樣本，於是他開始鑽探，當鑽頭到達2.4米處時，斯科特認為足夠了，該深度已遠大於熱流探頭的要求，提取巖芯樣本的主要原因，也是不想次日浪費時間再來取，他開始撥出鑽頭，設法得到了20多釐米的巖芯，但隨後無法再鑽得更深。這天的最後一項任務是樹起一面美國國旗，一天下來他們總共在登月艙外呆了7小時12分鐘。第三次艙外活動.一夜過後，任務控制中心取消了到北部綜合體的行程，節省的時間將用於提取更深的巖芯樣本。儘管對此感到惱火，但斯科特明白，雖然他是任務指令長，但也是整個團隊中的一員，任務科學家已認定巖芯樣本比到北部綜合體取樣更重要。在出發前往阿波羅月球表面實驗包放置點前，二位宇航員拍攝了一些與國旗在一起的日常宣傳照。回到巖芯鑽探取樣，斯科特和艾爾文一起抓住鑽頭，試圖把它拔出來，他們用訓練時緩慢而穩當的方式，設法把它從地裡弄出來。幾經努力，終於撥出地面。當他們要拆開鑽干時，又發現一把安裝在月球車上的虎鉗裝反了。斯科特此時已對這一費時的樣本越來越煩，他曾說：“你打算要在這個鑽頭上耗費多少小時，喬？”在分析該巖芯樣本時發現，卵石集中度和密度變化很大。沿7.9英尺不等。特別令人感興趣的是巖芯樣本最深部分位於月表下太深，以至於宇宙射線都不能穿透，這意味著它們沒有受到最近的宇宙射線活動影響。月球車的電視攝像機又出故障了，任何試圖向上或向下的移動都會讓它倒下，使它的鏡頭毫無意義地指向地面，需要宇航員重新固定它。在為地球上的工程師們製作了一部駕駛月球車的16毫米膠片電影后，他們前往最後一次艙外活動的主目標地-哈德利月溪。途中，他們停下來拍攝了疑似在附近形成了一座隕石坑的岩石，但沒時間下車對它取樣。他們抵達一座直徑50英尺。 斯科特決定在那裡停下來，因為它符合斯卡普坑的原初情況，即從月溪附近收集到碎片。 在拍完區域全景照後，斯科特撿起一些樣本，發現它們質地極軟。 據認為，他們所在的周邊地區是有史來宇航員到過的最年輕的區域。他們繼續往前行駛到月溪，阿波羅15號的目標之一是採集月溪中裸露在原始位置上的基岩樣本。在以前的任務中，收集的玄武岩都是透過撞擊拋射出來的。當艾爾文拍攝全景圖時， 斯科特用500毫米長焦鏡頭對大約0.6英里外的月溪遠端進行成像。他們查看了月溪崖壁上的地質分層，這有助於地質學家們弄清填滿凋沼的熔岩流是一次性或還是逐次溢入的。艾爾文開始收集放射樣本，他發現了一塊無法帶回地球的巨大長條形岩石。由於周邊地區的坡度，他看到了月溪邊緣下的一些基岩，似乎位於他們的上方。他們走到一座直徑10英尺的隕坑旁，並撿取了被丟擲的1米大小的岩石。又到再次啟程的時間了，但地質實驗室認為因提取真正的基岩而放棄的另一取樣點，為他們提供了更多的時間。因此，讓他們往下行至月溪最邊緣處，取樣了一塊7英尺的隕石坑照片。一旦回到登月艙，還有一件事等著斯科特去做：好，在我的左手中有一根羽毛；在我的右手中有一把錘子。我想我們今天來到這裡的原因之一是因為很久以前一位叫伽利略的紳士，他在物體墜落試驗中得到了一個相當重大的發現，而且我們認為在那裡而不是在月球會更好地確認他的發現。 因此，我們認為我們也應在這裡為您做一次試驗。對於我們的獵鷹號登月艙來說，羽毛恰好是獵鷹的羽毛。我會在這裡落下它們，希望它倆能同時到達地面。做完試驗後，斯科特最後一次駕駛月球車來到距離登月艙300英尺，另外，他還放置了一座“倒下的宇航員”雕像。他們在登月艙外呆了4小時50分鐘。地質科考點平面圖.這些地圖都來自《阿波羅15號初步科考報告》中，稍作編輯。所有的符號中，X指示樣本位置；5位數字代表LRL的樣本數量；矩形表示月球車；黑塊是大岩石，虛線代表隕石坑環或其他地形特徵，而三角形是科考點全景圖。