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月面地震探査実験 （LSPE）は、1972年にアポロ17号の一環として宇宙飛行士によって月面に展開された月面科学実験である。LSPEの目的は、8つの爆薬の爆発、月着陸船の上昇推進システム、およびあらゆる自然発生源を含むさまざまな発生源によって発生する地震応答を記録することであった。[ 1 ]
アクティブ地震実験(ASE) はアポロ 14 号と16 号の両方で飛行し、迫撃砲の使用による地表付近の構造に関する情報と、以前の月着陸船やサターン Vロケットの第 3 段の衝撃を測定することによる月の深部構造に関する情報の両方を提供しました。しかし、これら 2 つの地下レベルの間には、月の表面の上部 10 km についてはほとんど知られていませんでした。LSPE は、この知識のギャップを埋めるために特別に設計されました。LSPE は、アポロ月着陸船の8 つの爆薬の爆発や上昇推進システム など、さまざまな発生源によって生成された地震応答を記録し、数キロメートルの深さにある月の地殻の上部レベルに関する情報を提供します。[ 2 ]
LSPEは、より遠くに展開できる大型の爆薬パッケージを備えていた点で、アクティブ地震実験とは異なっており、より深い探査を可能にしていた。アクティブ地震実験の爆薬はロケット推進式迫撃砲に基づいていたが、LSPEで使用される爆薬は、ジオフォンから離れた月の表面に直接配置された。このため、LSPEパッケージの一部として、爆薬パッケージを作動させるためのアクティブ送信機が必要であったが、ASEには、爆薬ロケットの発射をトリガーし、月面への衝突時に爆発する受信機しかなかった。LSPEのジオフォンアレイは三角形の構成に中央のジオフォンが加わったものであったが、ASEは直線状のジオフォンアレイであった。[ 3 ]
実験の構成要素は主に、4 つのジオフォンと、さまざまな出力の 8 つの爆薬のアレイで構成されていました。4 つのジオフォンは、実際には小型の可動コイル磁石式地震計でした。各爆薬は、90:10 の比率で成形されたヘキサニトロスチルベンとテフロンで構成されており、アポロ 14 号の一部として飛行したものと組成が似ていました。[ 4 ] 8 つの爆薬のセットは、1 / 8ポンド (57 g)と1/4ポンド(113 g)の爆薬の 2 組と、 1 / 2ポンド (227 g)、1ポンド (454 g)、3ポンド (1,361 g)、および6ポンド (2,722 g)の爆薬の 4 つの爆薬で構成されていました。[ 4 ] 6 ポンドの爆薬を除いて、すべての爆薬は円筒形で、6 ポンドの爆薬は立方体でした。[ 4 ]アポロ17号の宇宙飛行士が月面から安全に離脱した後、爆発物の起爆が遠隔操作で行われる予定だった。[ 1 ]
爆発物には、早期起爆を防ぐためのフェイルセーフ機構がいくつか備わっていた。爆発物の安全/起爆プレートは、引きピンと時限解除機構によって固定されており、時限解除機構自体は独立した引きリングを取り外すことによってのみ作動する。二次発火タイマーと発火ピン機構の両方に、展開時に取り外す必要のある引きピンがあった。いずれかのタイマーが早期に作動した場合、引きリングが所定の位置にロックされ、取り外せなくなる。安全起爆時限機構が早期に解除された場合、安全/起爆引きリングが所定の位置にロックされ、取り外せなくなる。[ 5 ]安全/起爆時限機構は、展開後少なくとも90時間経過するまで格納されず、各爆発物パッケージにはそれぞれ固有の起爆時間が設定されていた。[ 5 ]各爆発物パッケージには、受信機に電力を供給する独自の熱電池が備わっていた。各爆発物パッケージは、実験パッケージから点火信号を正常に受信したときにのみ起爆する。[ 5 ]
最初の船外活動中、LSP実験の4つのジオフォンがALSEPパッケージの一部として展開されました。ジオフォン1と2は、ALSEPパッケージの両側で太陽と一直線になるように順番に配置されました。残りの2つのジオフォンは、ジオフォン1と2に垂直になるように順番に配置され、中央に1つのジオフォンがある3つのジオフォンで三角形を形成しました。[ 5 ]実験のアンテナが立てられ、爆発物輸送モジュールが日光の下に置かれました。[ 5 ]これは、熱タイマーと起爆機構が40 °F（4 °C）以下の温度では使用できないためです。[ 5 ]ミッションの2回目と3回目の船外活動では、爆発物パッケージをアポロ17号着陸地点からさまざまな距離と方向のさまざまな場所に配置しました。これらのパッケージは最大2.7 km（1.7 mi）の距離まで展開されました。[ 1 ] [ 5 ]展開が完了すると、実験パッケージは爆発パッケージに発火信号を送信します。[ 5 ]爆発物の起爆は、アポロ17号の宇宙飛行士が月面から安全に離脱した後に遠隔で行われます。[ 1 ]展開プロセスの一環として、宇宙飛行士は各爆発パッケージから3つのプルリングを取り外し、合計で4つの安全ピンを取り外します。[ 5 ]
8つの爆薬は、深さ2.7 kmまで検出可能な地震往復走時 信号を提供した。アポロ17号月着陸船上昇段 の衝突は、月面深さ5 kmから検出可能な往復信号をもたらした。この機器は、アポロ17号着陸地点の下、上部5 kmに特徴的な地震速度特性を持つ3つの層があることを特定した。最初の層は、厚さ248 mで地震速度が250 ms⁻¹の 表層であった。この表層は、より速い地震速度1200 ms⁻¹の約927 mの厚さの層の上に位置していた。ジオフォンアレイから最も遠い爆薬パッケージ# 1は、予想よりも遅い走時を生成した。これは、キャメロットクレーターの存在によって、クレーター構造自体との相互作用、またはクレーターによって深部に遅い物質が存在することによって説明された。[ 2 ]アポロ17号月着陸船の衝突により、深部には地震波速度が4000 ms −1の物質が存在することが示唆された。この衝突データは、衝突地点がアポロ17号着陸地点より1.4 km高い位置にあるため、正規化が必要であった。 [ 2 ]
地震波速度と他の地質学的関係の解釈から、2 つの主要な構造的推論が導き出された。1 つ目は、地震波速度が異なる物質の最上 2 層は玄武岩質溶岩流で構成されている可能性が高いということである。地震波速度が最も速く、おそらく最も深い層は、アポロ 17 号の谷の着陸地点を取り囲む高地物質を主に構成する角礫岩で主に構成されていると解釈されている。アポロ 15 号が採取した角礫岩のサンプルは、実験室での測定により、4000 ms −1と同様の地震波速度を持つことが判明した。 [ 2 ]実験パッケージは、1976 年 8 月 15 日から 1977 年 4 月 25 日の間に月の地震イベントの受動観測を提供した。[ 6 ]