El experimento del medidor de cátodo frío , también conocido como detector de atmósfera lunar , fue un equipo científico que voló a bordo de las misiones Apolo 12 , Apolo 13 , Apolo 14 y Apolo 15. El objetivo del experimento era medir la densidad de la tenue atmósfera de la Luna, pero no su composición.
Antes de la exploración lunar se sabía que, como mínimo, la atmósfera lunar estaría formada por atmósferas derivadas del viento solar, pero que podrían existir fuentes de atmósfera lunar que tuvieran orígenes geoquímicos. [1]
El experimento de calibre de cátodo frío (CCGE) fue construido por Norton Research Corporation y se incluyó como parte del paquete de experimentos de superficie lunar del programa Apolo (ALSEP). [2] Estaba contenido como parte de la misma carcasa que el experimento de detector de iones supratérmicos (SIDE), que también albergaba la electrónica para el CCGE. [3] Los circuitos de comando y control del SIDE también respaldaban al CCGE. [1] El CCGE estaba separado del SIDE por un cable de 1 metro de largo (3 pies 3 pulgadas). [1]
El sensor CCGE consta de un cátodo enrollado rodeado de un ánodo cilíndrico , ambos fabricados en acero inoxidable . [1] Se aplica un voltaje de 4500 V al ánodo, lo que da como resultado un flujo sostenido de electrones entre los electrodos. Cualquier molécula o átomo de gas que ingrese al detector se ioniza por el flujo de electrones. Estos iones son atraídos hacia el cátodo, por lo que la frecuencia de estos iones que golpean el cátodo es un indicador para medir la densidad del gas. [1] Un campo magnético dentro del sensor fue proporcionado por un imán permanente. [1]
La entrada al instrumento estaba cerrada por una cubierta accionada por resorte que se liberaba mediante un detonador . [4] Un sensor de temperatura permitía realizar correcciones a los datos recopilados para tener en cuenta las variaciones en la temperatura ambiental. [4]
La calibración de dos medidores, S/N 2 y S/N 12, se realizó en el Instituto de Investigación del Medio Oeste . [3] El medidor S/N 13 se calibró en el Centro de Investigación Langley . [3] : 33
El medidor de cátodo frío con el paquete ALSEP del Apolo 12 se encendió aproximadamente a las 19:18 UTC del 19 de noviembre de 1969. La estación central ALSEP del Apolo 12 estaba ubicada en la latitud 3.0094 S, longitud 23.4246 W. El CCGE se desplegó aproximadamente a 50 pies (15 m) al suroeste de la estación central. [1] Después de catorce horas de funcionamiento, el instrumento experimentó una falla perjudicial cuando falló la fuente de alimentación para generar el potencial de 4500 v en el ánodo. [1] La rigidez del cable dificultó el despliegue y el medidor se inclinó en un ángulo con el medidor mirando hacia arriba. [3]
El CCGE se modificó significativamente para el Apolo 13. [5] Sin embargo, la misión Apolo 13 experimentó un problema durante el vuelo mientras se dirigía a la Luna. Como resultado, la misión de aterrizaje en la Luna se canceló y el CCGE no se desplegó. [5] [3]
Aunque se habían realizado mejoras en el cable, todavía había algunas dificultades en su instalación; sin embargo, finalmente se logró una colocación adecuada. [3] El medidor no tenía una línea de visión de otros instrumentos o del módulo lunar. [3] Después de la falla del instrumento Apollo 12, se cambiaron las operaciones del instrumento para reducir el potencial de arco eléctrico debido a la acumulación de gas. Esto incluyó a) permitir un tiempo más largo antes de la inicialización del instrumento para permitir la desgasificación de los volátiles acumulados durante el tránsito a la Luna, y b) apagar el instrumento durante períodos de temperaturas más altas en caso de acumulación de gas durante el día lunar. [3]
El instrumento proporcionaría inicialmente respuestas elevadas debido a la acumulación de gas dentro del vehículo durante el tránsito a la Luna. Esto saturaría el sensor inicialmente, pero después de un corto período (1 hora durante el Apolo 12), el instrumento comenzaría a mostrar un cambio perceptible en las lecturas. [1] La saturación del instrumento limitó la capacidad de usarlo para evaluar la difusión de estos gases. [3] El instrumento podría detectar la despresurización del Módulo Lunar y la presencia de astronautas cercanos durante la actividad extravehicular de la superficie lunar debido a los gases que se filtran de sus mochilas PLSS . [1]
Los registros de gases durante el día fueron sustancialmente mayores que los registrados durante la noche lunar. Se cree que esto se debe con frecuencia a la contaminación procedente de los módulos de excursión lunar. Estas fuentes desaparecerían durante la noche, probablemente debido al congelamiento debido a las bajas temperaturas. [3] Las misiones Apollo 14 y 15 descubrieron que la atmósfera nocturna lunar se correspondía con una densidad de 2 x 10 11 partículas por m 3 . [3]