阿波羅15號的獨立作業

就在大衛·斯科特和詹姆斯·艾爾文探測月表的三天中，"奮進號"指令艙駕駛員(CMP)阿爾弗萊德·沃爾登正忙於各種觀察任務。阿波羅15號是首艘攜帶了科學儀器模組艙的飛船，包括全景相機、伽馬射線光譜儀、測繪相機、鐳射高度計和質譜儀。沃爾登必須操作相機上的快門和鏡頭，開啟和關閉各種儀器。在返回到地球前，他將出艙從相機中取回膠捲盒。第一天.他觀察了許多從未曾被詳細看到過的月背特徵， 全景攝像機是美國空軍用於"KA-80A"號間諜衛星攝像機的改進型，採用610毫米焦距/ 3.5鏡頭，這款特殊相機與洛克希德製造的U-2、A-12和SR-71黑鳥式偵察機所用相機類似，可看清月表上小至3英尺。科學儀器模組艙中的另一臺攝像機是測繪相機，它由二架相機組成：測圖相機和恆星相機。測圖相機拍攝覆蓋約27000平方公里月表的方幀照，解析度約為20米。恆星相機使用網格襯板和由鐳射高度計提供的其他資料則，可以識別所拍攝照片中月表的確切位置，總共製作了2240張可用照片。鐳射高度計可以測量高出月球表面1米內的地形特徵，它使用脈衝紅寶石鐳射，工作頻率為694.3奈米，200毫焦耳脈衝，持續時間為10納秒。鐳射高度計在月球背面夜間執行時使用了恆星照相機，它將顯示鐳射束的精確位置，用於校準高度計結果。沃爾登在第一次飛過著陸點時，嘗試用28倍放大率的六分儀查詢“獵鷹號”登月艙，他成功地看到並精確定位了著陸點的位置，這對任務策劃者起到很大的幫助作用，因為這將有助於他們進一步完善斯科特和艾爾文的行程計劃，也有助於瞭解所拍攝到的月表。在阿波羅15號進行的另一項實驗涉及使用"奮進號"無線電訊號和稱為"下行鏈路"雙基地雷達的實驗，以探測月表地層的相對介電常數。 在第17次飛越月球正面時，沃爾登正在吃晚餐，航天器被重定向，使得能反射月球無線電訊號並被地球接收。該訊號強度隨波動角度的變化而變化， 處於布魯斯特角時訊號最弱，為介電常數的一函式。入睡前，沃爾登為科學儀器模組艙中的各種實驗儀器，特別是光譜儀重定向了飛船的最佳角度。伽馬射線光譜儀檢測到了能量為1兆至10兆電子伏特的輻射，當伽馬射線穿過摻有碘化鈉的圓柱體時，它就會發出光亮，並能被光電倍增管檢測到，另一支光電倍增管則檢測穿過環圓柱體塑膠護罩的帶電粒子，所有這些儀器都安裝在一根25英尺的吊臂末端，在任務期間定期展開和收回，而將它們安裝在吊臂末端是為了確保不讓它們被航天器汙染。α粒子光譜儀測量月表發出的 α 粒子，特別是氣態氡-222和氡-220，它被最佳化為專門檢測4.7-9.1兆電子伏特能量的粒子，它與X射線光譜儀一起被裝入同一罩殼中。X 射線光譜儀用於研究月球表面上層的特性，當太陽X射線轟擊月表時，會使元素髮出具有明確能量的 X 射線熒光，光譜儀可對它們進行測量，並檢測出月球表面的構成。第二天.沃爾登首個全天的獨立作業內容大部分與上一日差不多，主要是開啟和關閉各種實驗開關並拍攝感興趣的月表目標照片。僅僅在軌一天，任務科學家們就對光譜儀返回的資料非常滿意。但受軌道力學所限，它們只能獲得沿軌道軌跡部分的月表資料。在繞月軌道飛行的六天時間裡，月球只旋轉了約20%，而航天器軌道只傾斜了26°，所以只覆蓋到很少一部分的月表。要達到科學家們理想的結果，需要是繞月球極地軌道執行一個月的任務，在那裡可觀測到整個月球表面。月球科學家特別感興趣的是富含釤、鈾、釷、鉀和磷的岩石，他們以鉀原子符號"K"、稀土元素"REE"和磷"P"給這些岩石起了一個縮寫名-"克里普礦物"(KREEP)，伽馬射線光譜儀就是用來探測這些岩石的。在阿波羅12號和阿波羅14號著陸點都發現了它們，但在距阿波羅14號東面1000公里處的阿波羅11號著陸點卻沒找到。阿波羅15號時代，科學家們開始關注克里普礦物岩石是否存在於整個月球，還是僅存於阿波羅12號和阿波羅14號附近。據信，克里普礦物代表了月球地殼形成後“岩漿海洋”的最後化學殘留物。由於它們的組成元素“不相容”，也就是說，它們沒被結合進緻密的晶體結構中，最終克里普礦物上浮到表面。20世紀90年代末，從月球探勘者伽瑪射線光譜儀返回的結果表明，含克里普礦物的岩石主要集中在雨海邊緣，靠近該月海周邊和高地、南極-艾特肯盆地智海以及分佈在高地較低的地方。月球探勘者所顯示的分佈狀況支援了這一想法，即形成雨海的大撞擊挖掘出了富含克里普礦物的岩石並將它們噴出至月球各處，南極艾特肯盆地的撞擊也裸露出了富含克里普礦物的地層。沃爾登在任務期間所做的更為個性化的事情之一，就是每次飛船從月球背面的軌道出來時，如何向任務控制中心發出問候。 他和埃及地質學家法魯克·埃爾-巴茲商討後決定使用“你好地球！來自奮進號的問候”，每次使用不同的語言，從阿拉伯語到西班牙語。使用全景照相機帶來了問題，它使用所謂的“V-over-H”感測器來測量下面的表面運動，從中得出如何移動相機來補償這一運動。一開始，該感測器就發揮作用，但只有大約80%的影象沒有模糊，這雖沒有對相機造成太大的影響，但卻是一種煩惱。特別讓人感興趣的目標之一是阿里斯塔克斯隕石坑。1963年，吉姆·格林卡雷在該地區看到了一道淡紅的閃光，這一點得到了包括當時的洛厄爾天文臺臺長在內其他四位觀測人員的證實。阿波羅15號是首艘飛過那兒的載人飛船。當時那裡並非處於陽光直射下，而是被地球反射光-地球反照照亮。沃爾登沒有看到任何發光，儘管他說它“在地球反照下都如此明亮，當它處在陽光下時，應該是非常、非常明亮的隕石坑。”宇航員們的日常任務是體能鍛鍊，即使是短時間的飛行，也發現由於重力不足，宇航員會變得虛弱。起作用的是一條高空彈跳繩，宇航員們會用它來保持肩膀和手臂肌肉的強壯，沃爾登也會把中央沙發摺疊起來進行原地跑步，宇航員發現其他可做的鍛鍊是把自己固定在艙壁和沙發之間，用膝蓋抵住胳膊。在任務結束後的技術彙報中，機組人員說，儘管計劃規定所有人都要做同等量的運動，但沃爾登在整個失重狀態下的任務期間做了兩倍量的訓練，而另外兩位則在六分之一重力的月球上度過三天。在飛過利特羅地區時，沃爾登報告說看到了“細小，幾乎不規則的錐形體”，他說看上去像煤渣錐。這一觀察後來成為阿波羅17號去那裡的主要原因之一。當阿波羅17號宇航員尤金·塞爾南和哈里森·施密特到訪那兒時，發現這些“煤渣錐”之一隻是一座撞擊坑。事實上，沃爾登看到的是一些帶深色噴射物毯的年輕隕坑，但在矮子月坑中也確實出現了火山活動證據，在那裡發現了橘色月壤，這些是由36.4億年前從火山噴氣孔或“熔岩噴湧”中所噴出熔融物構成的橘色玻璃珠粒。第三天.在月軌獨立作業的第三天，沃爾登發現質譜儀開始出現了一些問題。整個任務期間質譜儀被定期收回和安放在吊臂的末端。指令艙中的儀表卻經常顯示它沒有被收回，為使它能正常地縮回，沃爾登不得不反覆數次開啟收縮/展開開關。在返回地球前的艙外活動中，他檢查了外罩，發現導杆銷幾乎沒有穿過導槽。進一步的發現是，收縮問題總髮生在外罩處在航天器陰影中的情況下，一旦朝陽又會完全收回，這一故障是馬達失速造成的，這意味著部分吊臂因受熱膨脹而變形。為了阻止這種情況繼續發生，對阿波羅16號和阿波羅17號所用儀器作了幾處改進。發射146小時後，沃爾登調整飛船方位，以便拍攝“太陽”對面天空中的照片，他希望能看到對日照，這種微弱的輝光被認為是由星際介質中的微小粒子反射出的。但因指向不對，沒取到有用的資料，其他非月球目標則是黃道光和太陽日冕。第四天.第四個獨立作業日對二處宇航員來說都是極忙碌的一天，斯科特和艾爾文還有五小時的最後一次艙外活動及從月表升空；而沃爾登則必須與登月艙進行一次會合和對接操作。在此之前，沃爾登必須先進行變軌，在這三天中，奮進號軌道已發生漂移，因此，它不再飛臨著陸點上空。沒有這次變軌點火，交匯就會變得很麻煩， 這是一次為時18秒的發動機燃燒，就在奮進號從月球背面重新出現後的第45圈軌道上。然後，沃爾登嘗試看到月表上獵鷹號登月艙，這是為了獲得精確的指令艙新軌道資訊，以便幫助即將到來的交匯。然而，由於太陽業已升高，他很難看清楚月表的地貌。