El Experimento de Composición Atmosférica Lunar ( LACE ) era un espectrómetro de masas de deflexión magnética en miniatura (espectrómetro de masas neutras). El objetivo del experimento era estudiar la composición y las variaciones de la atmósfera lunar . El único despliegue de LACE fue como parte del Paquete de Experimentos de Superficie Lunar del Apolo (ALSEP) en el Apolo 17 dentro del valle Taurus-Littrow . [1] [2]
LACE fue una continuación de los medidores de cátodo frío que volaron en el Apolo 14 y el Apolo 15. [ 3] Esos experimentos demostraron la existencia de una atmósfera lunar tenue y determinaron los límites superiores de la densidad atmosférica lunar durante el día y la noche lunares, pero dejaron su composición desconocida. [3]
A medida que las moléculas de gas entran en la abertura del experimento, se ionizan mediante un bombardeo de electrones . Luego, estos iones de gas se coliman en un haz y pasan a través de un analizador magnético hasta el detector. [3] Las fuentes de iones de electrones consisten en dos filamentos, compuestos de 99% de tungsteno y 1% de renio . [4] Se podían escanear múltiples rangos de masas de iones simultáneamente variando el voltaje a través de la fuente de iones de electrones. Cada rango de masa tenía un sistema independiente para contar iones. Cada sistema consistía en un multiplicador de electrones , un amplificador de pulsos, un discriminador y un contador. [3] El experimento podía detectar iones de 28 y 64 unidades de masa atómica al mismo tiempo, lo que permitía la medición simultánea de monóxido de carbono y dióxido de azufre . [3]
La precisión de registro del instrumento LACE se mantuvo en el 1 % para todos los conteos de 21 bits. Durante la calibración del instrumento, se descubrió que el flujo de iones, que golpea el detector a más de5 × 10 5 cuentas/seg , lo que provocó la saturación del contador. [3]
El LACE fue desplegado por los astronautas del Apolo 17 el 12 de diciembre de 1972, aproximadamente a las 05:00 UTC. La abertura de entrada se desplegó hacia arriba para medir el flujo descendente de gases en la superficie lunar. [4] Una pantalla de polvo de nailon cubría la abertura orientada hacia arriba para protegerla durante las actividades de la misión en la superficie. Esta pantalla de polvo se retiró mediante un comando de radio después de que la tripulación despegara y se detonaran las cargas sísmicas. El instrumento se encendió mediante un comando desde tierra a las 18:07 UTC del 27 de diciembre de 1972, aproximadamente 50 horas después de la primera puesta de sol posterior al despliegue. [2]
Al amanecer, se descubrió que el calentamiento del lugar del experimento y de los instrumentos del LACE generaba altas tasas de desgasificación, por lo que era necesario limitar el funcionamiento del LACE durante el día, salvo para una breve comprobación cerca del mediodía. Las altas tasas de desgasificación persistentes durante el día restringieron gravemente el funcionamiento del instrumento a lo largo de su historia debido al temor de que las altas tasas de fondo degradaran la sensibilidad del instrumento con el tiempo. [2] [3]
Debido al funcionamiento del filamento de iones, los aumentos de temperatura dieron como resultado una evaporación inesperada del tungsteno en el filamento. Como resultado, como parte del funcionamiento de LACE, la fuente de iones se desactivaría para permitir el enfriamiento del instrumento. Esto reduciría la desgasificación interna y produciría espectros de masas limpios. [3] El beneficio de esta evaporación del tungsteno fue que permitió un control constante de la sensibilidad del instrumento, que se mantuvo estable. [2]
El experimento identificó positivamente que la tenue atmósfera lunar consistía de helio , neón y argón . Las concentraciones de helio coincidieron con las predicciones que asumían que la mayor parte del helio lunar se derivaba de los vientos solares y que el helio no se congela en la superficie lunar. [3] [4] Se detectó argón ( 36 Ar y 40 Ar). Dado que el aumento de las concentraciones de argón ocurrió justo antes del amanecer, se demostró que el argón probablemente era un gas condensable. Se propuso que el argón se congela y se adsorbe en la superficie lunar por la noche. A medida que la noche se transforma en día, este argón congelado se vuelve móvil y migra por delante y en tándem con el terminador del amanecer. Esto se denominó coloquialmente en el informe científico preliminar del Apolo 17 como una "brisa previa al amanecer". [4] Dado que la fuente de 40 Ar probablemente fue la desintegración radiactiva del potasio ( 40 K), su presencia detectada por LACE proporcionó evidencia de un verdadero gas lunar nativo. [3]
La densidad total de todos los gases conocidos detectados por LACE coincide con la encontrada por los medidores de cátodo frío. [3]
Se identificaron otras especies, entre ellas hidrógeno molecular , cloro , oxígeno , cloruro de hidrógeno y dióxido de carbono . Las concentraciones de estos disminuyeron durante el funcionamiento del experimento y se sospecha que constituyeron contaminantes del instrumento. [4] Se llegó a esta conclusión debido al hecho de que, a diferencia del argón, la detección de estos contaminantes aumentó bruscamente al mismo tiempo que la salida del sol local, en lugar de adelantarla. [4] Las concentraciones de neón fueron 20 veces inferiores a las previstas y la razón de esto no se entendió en ese momento. [4]
Durante el décimo mes lunar de funcionamiento del LACE, el experimento desarrolló un problema con la sección de alto voltaje del instrumento. El alto voltaje de barrido cayó a cero el 17 de octubre de 1973 a las 17:32 UTC. La salida normal de 2900 voltios se había reducido a varios cientos de voltios y el instrumento ya no podía funcionar. Se intentaron numerosas medidas correctivas, pero ninguna tuvo éxito. [2]
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