Научные эксперименты «Аполло́на-17» () проводились во время полёта одноимённого пилотируемого космического корабля (7—19 декабря 1972 года), в ходе которого была осуществлена шестая и последняя в рамках «программы Аполлон» высадка людей на Луну. Экипаж корабля состоял из Юджина Сернана (командир), Роналда Эванса (пилот командного модуля) и профессионального учёного-геолога Харрисона Шмитта (пилот лунного модуля). Эксперименты ставились как на поверхности Луны, так и в космосе, на окололунной орбите и во время полёта от Земли к Луне и обратно. Приборы, оставленные в районе посадки, продолжали передавать информацию и после полёта в течение почти пяти лет, до сентября 1977 года, когда они были отключены по команде с Земли.
За почти 75 часов пребывания на Луне Сернан и Шмитт совершили три выхода на её поверхность общей продолжительностью чуть более 22 часов. Они собрали 110,5 кг образцов лунной породы и установили ряд научных приборов. Комплект ALSEP () «Аполлона-17» состоял из приборов для пяти экспериментов. Четыре из них были размещены на поверхности Луны впервые: стационарный лунный гравиметр, эксперимент по определению выбросов частиц лунного грунта и метеоритов, масс-спектрометр для исследования состава лунной атмосферы и эксперимент по сейсмическому профилированию. Ещё один эксперимент — по изучению тепловых потоков в лунном грунте — ранее входил в комплекты ALSEP «Аполлона-15» и «Аполлона-16» (в последнем случае при установке был случайно оборван электрокабель, и прибор не работал). На поверхности Луны были размещены и другие приборы, не входившие в комплект ALSEP. Три из них не использовались никогда ранее: эксперимент по определению электрических свойств поверхности, прибор для измерения потока нейтронов и портативный мобильный гравиметр (перевозимый на «Ровере»). Ещё один, детектор космических лучей, ранее возили на Луну астронавты «Аполлона-16».
В модуле научных приборов служебного модуля «Аполлона-17» были размещены: зонд по профилированию лунной поверхности, сканирующий инфракрасный радиометр и ультрафиолетовый спектрометр. Кроме того, как и в двух предыдущих миссиях, в модуле научных приборов находились панорамная камера, картографирующая камера и лазерный альтиметр. По завершении пребывания на Луне астронавты ещё два дня оставались на орбите вокруг Луны, собирая научную информацию и фотографируя поверхность. В ходе полёта был проведён также ряд экспериментов по изучению влияния космических лучей на биологические объекты.
Краткие сведения о полёте «Аполлона-17»
Экипаж Юджин Сернан — командир, 3-й полёт. Роналд Эванс — пилот командного модуля, 1-й полёт. Харрисон Шмитт — пилот лунного модуля, 1-й полёт.
Сернан — опытный астронавт, прошедший программу «Джемини» и уже летавший к Луне на «Аполлоне-10», где он был пилотом лунного модуля и участвовал в манёврах и стыковке на лунной орбите. Эванс — новичок. В качестве пилота лунного модуля вначале был выбран Джо Энгл, но когда стало очевидно, что «Аполлон-17» будет последним в рамках программы «Аполлон» полётом на Луну, научное сообщество вынудило НАСА включить в состав экипажа астронавта-учёного. Выбор пал на Шмитта, опытного профессионального геолога, который был выведен из состава экипажа «Аполлона-18» и заменил Энгла на борту «Аполлона-17».
Основные этапы полёта
Из-за сбоя в работе устройств запуска, «Сатурн-5» взлетел на 2 часа 40 минут позже запланированного срока. Космический корабль вышел на околоземную орбиту в 05:44:53, а второй старт к Луне состоялся в 08:45:37. Командно-служебный модуль, имевший позывные «Америка», отстыковался от 3-й ступени ракеты-носителя в 09:15:29, а стыковка с лунным модулем (позывные «Челленджер») состоялась в 09:29:45. После выхода на траекторию полёта к Луне третья ступень была сброшена в 10:18. (Позднее, 10 декабря в 20:32:42,3, она врезалась в лунную поверхность на скорости в 2,55 км/с) В ходе полёта 8 декабря в 17:03:00 потребовалась коррекция с помощью включения на 1,6 секунды маршевого двигателя командно-служебного модуля. 10 декабря в 15:05:40 был сброшен предохранительный экран модуля научных приборов (англ. SIM — Scientific Instrument Module), и в 19:47:23 была дана команда на запуск маршевой двигательной установки, 398-секундная работа которой вывела «Аполлон-17» на окололунную орбиту. Приблизительно 4 часа и 20 минут спустя ещё один манёвр снизил периселений орбиты корабля до 28 километров.
11 декабря в 14:35 Сернан и Шмитт заняли места в лунном модуле. «Челленджер» отстыковался от командного модуля 11 декабря 1972 года в 17:20:56 и к 18:55:42 снизил свою орбиту в периселении до 11,5 км. Включение двигателей произошло в 19:43 и в 19:54:57 лунный модуль сел на юго-восточной окраине Моря Ясности, в долине Таурус-Литтров, в точке с координатами 20.2 с. ш., 30.8 в. д.
В то время, как Эванс работал на орбите вокруг Луны, Шмитт и Сернан за время трёх выходов на поверхность, продолжавшихся 7,2, 7,6 и 7,3 часа, собрали рекордные 110,5 кг лунной породы. Экипаж проехал на лунном автомобиле 35,7 км по Долине Таурус-Литтров, открыл в кратере Шорти так называемый оранжевый грунт, представлявший собой оранжевые шарики из стеклоподобного материала, и оставил на лунной поверхности комплекс научного оборудования.
Пластина, оставленная на лестнице посадочной ступени «Челленджера», гласит: «Здесь Человек завершил своё первое исследование Луны, декабрь 1972 нашей эры. Пусть дух мира, с которым мы прибыли, отразится в жизнях всего человечества». На пластине изображены два земных полушария и видимая сторона Луны, а также подписи Сернана, Эванса, Шмитта и президента Никсона. Официально Юджин Сернан, на сегодняшний день — последний человек, побывавший на Луне:
Покуда я совершаю последний шаг человека с поверхности Луны, возвращаясь домой на какое-то время — но мы верим, ненадолго — я бы хотел лишь сказать то, что, я уверен, останется в истории — что сегодняшний вызов Америки выковал завтрашнюю судьбу Человечества. И, покидая Луну в районе Тавр-Литтров, мы уходим так же, как пришли, и так же, как, даст Бог, вернёмся — с миром и надеждой для всего Человечества. С Богом, экипаж Аполлона-17.
Лунный модуль взлетел с поверхности Луны 14 декабря в 22:54:37 после 75 часов работы. После стыковки с командно-служебным модулем 15 декабря в 01:10:15 образцы пород и научные приборы были перемещены в командный модуль. Затем в 04:51:31 была произведена расстыковка. Лунный модуль врезался в Луну в 06:50:20.8 в точке с координатами 19.96 с. ш., 30.50 з. д., приблизительно в 15 км от места посадки «Аполлона-17». Скорость столкновения составила приблизительно 1,67 км/с, при этом угол столкновения составил около 94,9°. После ещё почти двух дней на лунной орбите, 16 декабря в 23:35:09 был произведён запуск корабля к Земле. 17 декабря Эванс совершил выход в открытый космос в межпланетном пространстве, в ходе которого извлёк из отсека научных приборов служебного модуля кассеты с отснятой плёнкой. Эта ВКД продолжалась почти 66 минут.
Разделение командного и служебного модулей состоялось 19 декабря в 18:56:49. «Аполлон-17» приводнился в акватории Тихого океана 19 декабря в 19:24:59 в точке с координатами , в 350 морских милях северо-восточнее островов Самоа и в 6,5 км от поисково-спасательного корабля ВМС США Тикондерога.
Ход работ и научные эксперименты Место посадки В качестве места посадки была выбрана долина Таурус—Литтров на юго-восточной окраине Моря Ясности, представлявшая собой тёмный нанос и обрамлённая тремя высокими горами. Предварительные фотографии обнаружили скопления каменных глыб, расположенных вдоль подножия гор, которые могли послужить источником образцов пород. Кроме того, в этом районе имелись: оползень, ударные кратеры и несколько тёмных кратеров, происхождение которых могло быть вулканическим.
Эксперименты на лунной поверхности
Построение сейсмического профиля
Назначение построения сейсмического профиля состояло в сборе данных о физических свойствах материалов, расположенных близко к поверхности Луны. Также проводилось измерение лунных сейсмических сигналов, производимых подрывами зарядов взрывчатки на поверхности, наблюдение собственной сейсмической активности в ходе лунотрясений или ударов метеоритов, запись сейсмических сигналов в ходе взлёта с лунной поверхности взлётной ступени лунного модуля. В ходе эксперимента была получена подробная информация о геологических особенностях Луны на глубинах до трёх километров. Оборудование состояло из четырёх сейсмографов, разметочных вех, сейсмометрического модуля с вехой, электронного блока на центральной станции, питающейся от небольшого радиоизотопного генератора, передатчика, антенны и восьми зарядов взрывчатки. Основными компонентами, составляющими заряд взрывчатки, являлись приёмная антенна, приёмник, детонационная цепь, сигнальный процессор и генератор подрывного импульса. Экипаж разместил сейсмографы и сейсмометрический модуль, отметил их вехами и сфотографировал их. Антенны и электронные блоки были также развёрнуты и подключены к центральной станции ALSEP. Заряды были размещены на заданных позициях в течение маршрутных съёмок лунной поверхности.
Исследование грунта Целью исследования грунта являлось получение данных о физических характеристиках и механических свойствах лунного грунта на поверхности и на некоторой глубине и их различий на разных глубинах. Экспериментальные данные базировались на исследовании грунта в районе посадки для получения выводов о происхождении Луны и сопутствовавших процессов.
Необходимая информация была получена из измерений и определений: диффузии газов сквозь лунную поверхность; диэлектрических свойств для использования в качестве отражателя СВЧ-излучения и исследования электрических свойств; размеров частиц лунного грунта и их распределения в полученных образцах, чтобы облегчить оценку профилей плотности и пористости в верхних слоях на глубине в несколько десятков сантиметров; плотности и теплопроводности грунта для анализа результатов нагрева ИК-излучением и тепловым потоком; сыпучести откосов; местной прочности и сжимаемости грунта; модуля скорости распространения сейсмических колебаний в материале поверхности, чтобы помочь в представлении результатов сейсмических исследований; уплотнённости местных и региональных разбросов, исследование таких образований как лучи, моря и откосы и различия между месторождениями различных химических и минералогических соединений; условий для изучения грунта на Земле (плотность образца, пористость и формообразующее давление); эрозии и выдува пыли во время взлёта и посадки лунного модуля для определения пределов содержания загрязняющих веществ в выдутых реактивной струёй частицах.
Информация была получена визуально и в виде фотографий. Были использованы камеры для наблюдений и записи на плёнку, а также результаты, полученные в ходе других экспериментов.
Эксперимент по определению теплового потока