Apollo 17

Apollo 17
Emblema missione
Dati della missione
Operatore	NASA
NSSDC ID	1972-096A
SCN	06300
Nome veicolo	Apollo 17 Command and Service Module e Challenger
Modulo di comando	CM-114
Modulo di servizio	SM-11
Modulo lunare	LM-12
Vettore	Saturn V SA-512
Codice chiamata	modulo comando: America modulo lunare: Challenger
Lancio	7 dicembre 1972 05:33:00 UTC
Luogo lancio	LC 39A John F. Kennedy Space Center, USA
Allunaggio	11 dicembre 1972 02:23:35 UTC Valle Taurus-Littrow 20°11′26.88″N 30°46′18.05″E20°11′26.88″N, 30°46′18.05″E
Durata EVA lunare	Prima: 7:11:53 Seconda: 7:36:56 Terza: 7:15:8 Totale: 22:3:57
Tempo su superficie lunare	74:59:40
Ammaraggio	19 dicembre 1972 19:24:59 UTC Oceano Pacifico 17°53′S 166°07′W17°53′S, 166°07′W
Sito ammaraggio	Oceano Pacifico
Nave da recupero	USS Ticonderoga (CV-14)
Durata	12g 13h 51min 59s
Rover lunare	LRV-3
Peso campioni lunari	110,52 kg
Proprietà del veicolo spaziale
Massa	al lancio 6.445.000 kg CSM 30.369 kg LM 16.456 kg
Parametri orbitali
Orbita	orbita selenocentrica
Numero orbite lunari	75
Tempo in orbita lunare	147:43:37
Apoapside lunare	109,3 km
Periapside lunare	26,9 km
Equipaggio
Numero	3
Membri	Eugene Cernan Ron Evans Harrison Schmitt
Da sinistra a destra: Schmitt, Evans e Cernan
Programma Apollo
Missione precedente Missione successiva Apollo 16 Skylab 2

Apollo 17 è stata l'undicesima e ultima missione con equipaggio umano del programma Apollo della NASA. Il lancio del vettore Saturn V avvenne il 7 dicembre 1972 alle 05:33:00 UTC da Cape Canaveral con a bordo il Comandante Eugene Cernan, il pilota del Modulo di Comando, Ron Evans e il pilota del LEM Harrison Schmitt (l'unico civile a calpestare il suolo lunare). Ad oggi si tratta dell'ultimo volo spaziale con equipaggio umano oltre l'orbita terrestre bassa e l'unico lancio notturno di tutto il programma. Schmitt rimane l'ultimo uomo ad aver messo piede sul suolo lunare, mentre Cernan l'ultimo ad averne lasciato la superficie.

L'Apollo 17 fu anche la terza missione di tipo J caratterizzata da una permanenza di tre giorni sulla Luna, un'intensa serie di indagini scientifiche e l'utilizzo del terzo rover lunare per gli spostamenti degli astronauti sulla superficie. Nonostante la somiglianza con le due precedenti missioni Apollo 15 e 16, gli obiettivi raggiunti e gli esperimenti effettuati, nonché la presenza di un geologo (Schmitt) a bordo, hanno reso questa missione unica rispetto alle altre.

Mentre Evans rimase in orbita a bordo del Modulo di Comando, Cernan e Schmitt raggiunsero la superficie lunare atterrando nella valle Taurus-Littrow. Condussero tre attività extraveicolari, occupati nella raccolta di campioni lunari e nell'impiego di strumenti scientifici. Cernan, Evans e Schmitt rientrarono il 19 dicembre dopo una missione della durata di circa 12 giorni.

La possibilità di analizzare materiale lunare di un altopiano, più antico dell'impatto che aveva condotto alla formazione del Mare Imbrium, fu una delle ragioni principali che condusse alla scelta della valle Taurus-Littrow. Inoltre, sarebbe stato possibile raggiungere da lì un potenziale sito nel quale era supposto si fosse verificata dell'attività vulcanica. La valle inoltre offriva una migliore copertura orbitale ed un efficiente utilizzo del rover.

Apollo 17 superò anche diversi record che erano stati stabiliti dalle missioni precedenti, tra cui il più lungo soggiorno sulla superficie della Luna, la durata complessivamente più lunga delle attività extraveicolari lunari, la più alta quantità di campioni raccolti e la più lunga permanenza in orbita lunare.

Contesto

Il 20 luglio 1969, la NASA, grazie alla missione Apollo 11, aveva raggiunto l'obiettivo del programma Apollo di far sbarcare l'uomo sulla superficie lunare. Questo traguardo era stato posto dal presidente degli Stati Uniti John Kennedy nel 1961 in risposta ai continui successi dell'Unione Sovietica nella "corsa allo spazio" nel più ampio contesto della guerra fredda. Al primo allunaggio seguirono le missioni Apollo 12, Apollo 14, Apollo 15 e Apollo 16 in cui gli astronauti continuarono l'esplorazione della Luna, mentre Apollo 13 mancò l'obiettivo a causa di un guasto intercorso durante il viaggio che mise a repentaglio la vita dell'equipaggio.

Nonostante i molti successi, a causa di restrizioni di bilancio e di un calo di interesse nei voli spaziali da parte del pubblico, l'amministrazione statunitense impose di cancellare alcune delle missioni pianificate e di cui già era stato prodotto il razzo vettore Saturno V. La prima missione annullata, il 4 gennaio 1970 poco prima della partenza di Apollo 13, è stata Apollo 20; le tre missioni finali sarebbero state riprogrammate nel 1973-1974.. Tuttavia, il 2 settembre 1970, la NASA annunciò anche la cancellazione delle missioni Apollo 18 e 19. Nell'agosto 1971, il presidente Richard Nixon aveva già pianificato di annullare tutti i successivi allunaggi (Apollo 16 e 17). Caspar Weinberger, direttore dell'Ufficio Gestione, si oppose a questa decisione, persuadendo Nixon a portare a termine le missioni lunari rimanenti.

Equipaggio

Ruolo	Equipaggio
Comandante	Eugene Cernan Terzo e ultimo volo
Pilota del Modulo di Comando	Ron Evans Unico volo
Pilota del Modulo Lunare	Harrison Schmitt Unico volo

L'equipaggio inizialmente selezionato per la missione Apollo 17 comprendeva Eugene Cernan, in qualità di comandante, Ron Evans, quale pilota del Modulo di Comando, e Joe Engle, come pilota del modulo lunare. Engle aveva maturato una notevole esperienza di volo pilotando ben sedici volte l'X-15 e superando i 264 000 piedi (80 000 m) di quota (l'altitudine richiesta per la qualifica di astronauta) in tre di questi voli. I tre uomini avevano costituito l'equipaggio di riserva della missione Apollo 14. L'addestramento ricevuto, nello schema di rotazione degli equipaggi adottato dalla NASA, li avrebbe portati ad essere impiegati nella terza missione successiva.

La chiusura anticipata del programma, con la cancellazione delle missioni Apollo 18, 19 e 20 cambiò la situazione. La NASA aveva sempre scelto solo ex-piloti per comporre gli equipaggi delle missioni Apollo, come, sin dall'inizio dell'era spaziale, era stata la prassi per il reclutamento. La pressione della comunità scientifica era stata tale, tuttavia, che la NASA aveva addestrato alcuni scienziati perché partecipassero alle ultime missioni lunari. Il primo di essi sarebbe stato il geologo Harrison Schmitt, che avrebbe dovuto decollare con l'Apollo 18, missione annullata nel settembre del 1970.

Che il programma si chiudesse senza la presenza di un esperto nel campo risultò inammissibile per la comunità scientifica e la NASA si convinse a sostituire Engle con Schmitt, che dimostrò di avere ampie capacità nel suo ruolo.

L'assegnazione di Schmitt all'Apollo 17 aprì un'altra questione. Schmitt si era addestrato con Richard Gordon e Vance Brand, che con lui avevano costituito l'equipaggio di riserva dell'Apollo 15. Si chiesero allora alla NASA se non fosse opportuno sostituire tutto l'equipaggio della missione. Fu infine Donald Kent Slayton a decidere che Schmitt sarebbe stato affiancato da Cernan ed Evans, come previsto.

Equipaggio di riserva

Originale

Ruolo	Equipaggio
Comandante	David Scott
Pilota del Modulo di Comando	Alfred Worden
Pilota del Modulo Lunare	James Irwin
Equipaggio dell'Apollo 15

Sostituzione

Ruolo	Equipaggio
Comandante	John Watts Young
Pilota del Modulo di Comando	Stuart Roosa
Pilota del Modulo Lunare	Charles Duke

L'equipaggio principale dell'Apollo 15 fu inizialmente indicato quale equipaggio di riserva per Apollo 17. Tuttavia, quando furono investiti dallo scandalo dei francobolli, divenuto pubblico nei primi mesi del 1972, i tre astronauti furono sanzionati dalla NASA e dall'aeronautica militare. Slayton, quindi, li sostituì rapidamente con Young e Duke, che avevano volato con l'Apollo 16, e con Roosa (Apollo 14 e riserva per Apollo 16).

Equipaggio di supporto

• Robert Overmyer
• Robert A. Parker
• Gordon Fullerton

L'emblema

L'equipaggio dell'Apollo 17 in una fotografia in posa col rover lunare e, sullo sfondo, il razzo Saturn V; in alto a sinistra, l'emblema della missione.

L'emblema disegnato per la missione vede in primo piano il volto del dio Apollo, nella versione dell'Apollo del Belvedere, a cui fa da sfondo un'aquila calva stilizzata, con le bande rosse a richiamare la bandiera statunitense. Tre stelle bianche sulle bande rosse simboleggiano i tre astronauti intenti ad intraprendere la missione. Completano lo sfondo sulla destra un'immagine della Luna, del pianeta Saturno e di una galassia a spirale (o forse una nebulosa). La Luna è in parte ricoperta dall'ala dell'aquila suggerendo che quel corpo celeste è già stato raggiunto dall'uomo. Il volo dell'aquila e lo sguardo di Apollo rivolto verso destra vogliono simboleggiare che gli obiettivi dell'uomo nel cosmo saranno, un giorno, gli altri pianeti e le stelle.

I colori in risalto sono il rosso, il bianco e il blu: i colori della bandiera statunitense, con l'aggiunta dell'oro, sinonimo dell'età dell'oro dei viaggi nello spazio che dovrà iniziare con la discesa dell'Apollo 17 sul suolo lunare. L'emblema è stato disegnato dall'artista Robert McCall con la collaborazione degli astronauti.

Pianificazione e addestramento

Gene Cernan durante un'esercitazione geologica a Subdury (Canada), maggio 1972

Come Apollo 15 e Apollo 16, Apollo 17 sarebbe stata una missione di tipo J e avrebbe previsto un soggiorno lunare di tre giorni, un'attività scientifica più intensa rispetto alle precedenti missioni di tipo H (Apollo 12, 13 e 14) e l'utilizzo del Lunar Roving Vehicle. Poiché Apollo 17 sarebbe stata l'ultima missione sulla Luna, tutti i siti di atterraggio che erano stati presi in considerazione per il programma e che non erano stati già visitati, furono oggetto di un'attenta valutazione. In principio fu considerato l'allunaggio nel cratere Copernico, ma la missione Apollo 12 aveva già recuperato dei campioni provenienti da quell'impatto e altre tre spedizioni avevano già visitato la zona del Mare Imbrium. Fu allora preso in considerazione di atterrare sugli altopiani lunari, vicino al cratere Tycho, ma il terreno risultò troppo accidentato per accettare il rischio. L'ipotesi di un allunaggio nel cratere Tsiolkovskiy, sulla faccia nascosta, non trovò seguito a causa di alcune considerazioni tecniche e degli elevatissimi costi operativi per mantenere le comunicazioni durante le operazioni di superficie. Fu anche preso in considerazione uno sbarco in una regione a Sud-Ovest del Mare Crisium, ma anche questa fu scartata poiché si ritenne che un veicolo spaziale sovietico avrebbe potuto facilmente raggiungere il sito, come effettivamente avrebbe fatto Luna 21 poco dopo la selezione del sito dell'Apollo 17.

Vennero infine individuati tre possibili siti di atterraggio tra i quali operare la selezione finale: il cratere Alphonsus, il cratere Gassendi e la valle Taurus-Littrow. Nel prendere la decisione definitiva, i pianificatori della missione presero in considerazione gli obiettivi primari dell'Apollo 17: ottenere reperti provenienti dai vecchi altopiani ad una distanza sostanziale da Mare Imbrium, campionare materiale di una attività vulcanica recente (cioè di meno di tre miliardi di anni) e avere una minima traccia orbitale sulla superficie che si sovrapponesse a quelle di Apollo 15 e Apollo 16 per massimizzare la quantità di nuovi dati ottenuti. Questi criteri condussero a selezionare il sito Taurus-Littrow, perché l'equipaggio avrebbe potuto raccogliere dei campioni di materiale dell'altopiano dai resti di una frana verificatasi sulla parete Sud della valle; inoltre, nell'area si era manifestata una attività vulcanica relativamente giovane ed esplosiva. Sebbene la valle fosse si trovasse al confine di un mare lunare, come già fu il sito di atterraggio dell'Apollo 15, si ritenne che i vantaggi di Taurus-Littrow avrebbero superato gli svantaggi.

Come per gli atterraggi lunari precedenti, gli astronauti dell'Apollo 17 vennero sottoposti a un vasto programma di addestramento che incluse esercitazioni nella raccolta di campioni in superficie, nell'uso delle tute spaziali, nella guida nel rover lunare, nell'addestramento alla geologia sul campo, in prove di sopravvivenza e in quelle relative al recupero e alle varie.

Preparazione

I singoli stadi del razzo vettore Saturn V con il numero di serie AS-512 vennero consegnati a Cape Kennedy tra l'ottobre del 1970 e giugno del 1972. Il modulo di comando dell'Apollo con il numero di serie CSM-114 venne battezzato America, mentre per il modulo lunare, con il numero di serie LM-12, venne scelto il nome di Challenger (Sfidante).

Il 28 agosto 1972, il veicolo spaziale perfettamente assemblato poté essere trasportato verso la rampa di lancio 39-A.

L'equipaggio di riserva completo, Young, Duke e Roosa collaborarono nel ruolo di radiofonisti di contatto con la capsula - (Capcom). Vennero affiancati in tale ruolo da Parker, Fullerton e Overmyer dell'equipaggio di supporto, dall'astronauta veterano Alan Shepard (volato su Mercury 3 e Apollo 14), da Ken Mattingly dell'Apollo 16, nonché da Joseph Allen, un ulteriore scienziato-astronauta, che già aveva assunto il ruolo di Capcom durante la missione dell'Apollo 15.

Equipaggiamento scientifico

Strumentazione del modulo di comando e servizio

L'alloggiamento del modulo di strumentazione scientifica dell'Apollo 17 sul modulo di servizio in orbita lunare visto dal LEM

Il settore uno del modulo di servizio conteneva l'alloggiamento per il modulo di strumentazione scientifica (SIM o Scientific Instrument Module). Il vano ospitava tre strumenti da utilizzare in orbita lunare: un radar, un radiometro a infrarossi e uno spettrometro operante negli ultravioletti. Vi erano, inoltre, due fotocamere, una per mappatura e una panoramica, e un altimetro laser.

Il radar emetteva impulsi elettromagnetici verso la superficie lunare con l'obiettivo di ottenere dati per migliorare il modello geologico dell'interno della Luna ad una profondità approssimativa di 1,3 km.

Il radiometro a scansione infrarossa aveva, invece, come scopo la realizzazione di una mappa della temperatura della superficie lunare per aiutare a localizzare le caratteristiche della superficie, come formazioni rocciose, differenze strutturali nella crosta lunare e attività vulcaniche.

Lo spettrometro negli ultravioletti doveva essere usato per ottenere dati riguardanti la composizione, la densità e la composizione dell'atmosfera lunare. Lo spettrometro era stato anche progettato per rilevare le radiazioni ultraviolette emesse dal Sole e riflesse dalla superficie lunare.

L'altimetro laser era stato progettato con l'intenzione di misurare la quota del veicolo spaziale dalla superficie lunare con un margine di circa due metri e di fornire informazioni sull'altitudine alle ude fotocamere.

Strumentazione da utilizzare sulla superficie lunare

Rover lunare e ulteriori strumentazioni

Il rover lunare di Apollo 17

L'Apollo 17 è stata la terza missione, dopo l'Apollo 15 e l'Apollo 16, ad utilizzare il rover lunare (o LRV, acronimo di Lunar Rover Vehicle). Il rover, oltre ad essere impiegato dagli astronauti quale mezzo di trasporto durante le tre attività extraveicolari, è servito per il trasporto degli strumenti, delle attrezzature di comunicazione e dei campioni lunari prelevati dagli astronauti. Il rover di Apollo 17 ha avuto anche la funzione di permettere l'esecuzione di esperimenti unici, come il Traverse Gravimeter e il Surface Electrical Properties. Nel corso della missione, il rover percorse una distanza totale di circa 35,9 km, con una durata in movimento complessiva di circa quattro ore e ventisei minuti; la massima distanza che Eugene Cernan e Harrison Schmitt raggiunsero dal modulo lunare fu di circa 7,6 km.

Fasi principali della missione

Decollo e viaggio verso la luna

Il lancio dell'Apollo 17

Apollo 17 è stata l'ultima missione spaziale a essere lanciata a bordo di un razzo Saturn V e l'unico lancio del programma Apollo avvenuto in notturna. Il decollo è stato ritardato di due ore e quaranta minuti rispetto al programma a causa di un cut-off automatico sulla sequenza di lancio a 30 secondi dalla fine del conto alla rovescia. Il problema è stato rapidamente riconosciuto come un errore tecnico minore e il timer è stato ripristinato e riprogrammato a T-22 minuti mentre i tecnici si adoperavano a superare il malfunzionamento per continuare la sequenza di lancio. Questa inconveniente è stato l'unico ritardo riscontrato nel programma Apollo causato da questo tipo di errore hardware. Il conto alla rovescia è quindi ripreso e il decollo è avvenuto alle 00:33 EST dal Launch Complex 39A del John F. Kennedy Space Center.

Si stima che circa 500 000-700 000 persone abbiano assistito al lancio nelle immediate vicinanze del Kennedy Space Center, nonostante l'orario notturno. Il lancio fu visibile fino a 800 km; gli spettatori a Miami, in Florida, hanno riferito di aver visto una "striscia rossa" attraversare il cielo verso Nord.

Alle 3:46 EST, il terzo stadio S-IVB fu riacceso per immettere il veicolo spaziale sull'orbita di trasferimento lunare. Verso le 14:47 EST del 10 dicembre, il motore del sistema di propulsione di servizio sul CSM si è acceso per rallentare la navetta (composta in quel momento da CSM e LEM) e immetterla in orbita lunare. Dopo aver stabilizzato l'orbita, l'equipaggio iniziò i preparativi per l'allunaggio nella valle Taurus-Littrow.

Allunaggio

Il luogo di allunaggio di Apollo 17 visto nel 2011 dal Lunar Reconnaissance Orbiter

Dopo essersi separato dal modulo di comando e servizio, il modulo lunare Challenger e il suo equipaggio composto dai due astronauti, Eugene Cernan e Harrison Schmitt, aggiustò la propria orbita e iniziò i preparativi per la discesa verso la superficie lunare. Nel frattempo, il pilota del modulo di comando Ron Evans rimase in orbita per eseguire osservazioni, svolgere esperimenti e attendere il ritorno dei suoi compagni che avrebbe rivisto tre giorni dopo.

Poco dopo aver completato i preparativi per l'atterraggio, Cernan e Schmitt iniziarono la discesa; alcuni minuti dopo l'inizio della procedura, il modulo lunare si capovolse permettendo all'equipaggio di dare il primo sguardo al sito di allunaggio e consentendo a Cernan di guidare il veicolo verso il punto prescelto; Schmitt intanto forniva i dati dal computer di volo essenziali per svolgere i suoi compiti. Il LEM toccò la superficie lunare alle 14:55 EST dell'11 dicembre nei pressi del cratere Littrow, nella valle Taurus-Littrow, nel Mare Serenitatis. Poco dopo, i due astronauti iniziarono a riconfigurare l'abitacolo per il soggiorno sulla superficie e si prepararono per la prima attività extraveicolare, EVA-1, della missione.

Sulla superficie lunare

La missione prevedeva l'esecuzione di tre attività extraveicolari in cui sarebbe stato utilizzato il rover lunare, grazie al quale si era pianificato di raggiungere nove punti di rilevamento geologico per raccogliere campioni e compiere osservazioni. Vennero inoltre fatte dodici brevi soste di campionamento a discrezione di Schmitt, durante le quali gli astronauti raccolsero rapidamente del materiale lunare senza smontare dal veicolo. Durante le operazioni sulla superficie lunare, la guida del rover fu di competenza esclusiva del comandante Cernan, mentre Schmitt assisteva nella navigazione.

Cronologia delle attività sulla superficie lunare.

Tempo trascorso	Data (UTC)	Evento	Durata attività	Distanza percorsa (rover)	Campioni lunari
0 ore e 0 minuti	7/12 alle 5.33	Inizio della missione
110 ore e 21 minuti	11/12 alle 19.55	Allunaggio
114 ore e 22 minuti	11/12 alle 23.56	Prima attività extraveicolare	7 ore e 12 minuti	3,3 km	14,3 kg
137 ore e 55 minuti	12/12 alle 23.29	Seconda attività extraveicolare	7 ore e 37 minuti	20,3 km	34,1 kg
160 ore e 53 minuti	13/12 alle 22.25	Terza attività extraveicolare	7 ore e 15 minuti	12,1 km	62 kg
185 ore e 22 minuti	14/12 alle 22.54	Decollo dalla Luna

Le condizioni del soggiorno sulla superficie lunare

Eugene Cernan sulla superficie lunare

Gli astronauti dell'Apollo 17 ebbero a disposizione tre giorni terrestri (75 ore) per esplorare la Valle Taurus-Littrow, un vincolo temporale imposto dalla quantità di materiali di consumo che il modulo lunare poteva immagazzinare: ossigeno, energia fornita da batterie non ricaricabili e acqua destinata sia all'alimentazione che alla regolazione termica della cabina. Durante questo periodo di tempo poterono compiere tre escursioni o attività extraveicolari, della durata di circa 7 ore ciascuna, una ogni 24 ore. Il resto del tempo lo dedicarono alla manutenzione delle loro attrezzature, al riposo e all'alimentazione. La durata di una singola escursione era limitata dall'autonomia della loro tuta spaziale, tipo Apollo/Skylab A7L, che con il sistema di sopravvivenza consentiva loro di effettuare uscite di 8 ore, proteggendoli dal vuoto, fornendogli ossigeno, assorbendo il vapore acqueo e il monossido di carbonio e mettendogli a disposizione un trasmettitore/ricevitore radio.

Era stato programmato che il soggiorno sulla Luna si svolgesse durante la prima metà della giornata lunare, la quale dura 14 giorni terrestri, per beneficiare dell'illuminazione del Sole e non dover fronteggiare il freddo della notte lunare. Per accelerare i loro movimenti sul terreno lunare e aumentare il raggio d'azione senza aumentare i rischi, gli astronauti ebbero a disposizione il rover lunare, un veicolo fuoristrada spartano con propulsione elettrica e alimentato da batterie non ricaricabili con una capacità totale 230 Ah; aveva, inoltre, un'autonomia di 92 km raggiungendo la modesta velocità di 14 km/h e ha una capacità di carico di 490 kg che gli permetteva di caricare strumentazioni e campioni lunari..

I percorsi degli astronauti durante le tre attività extraveicolari.

Orientarsi sulla Luna è più difficile rispetto sulla Terra perché l'assenza di un magnetismo naturale non consente di fare affidamento su di una bussola; inoltre, la dimensione ridotta della Luna avvicina l'orizzonte che si trova a circa 3 km su un terreno pianeggiante rendendo più difficile la localizzazione dai rilievi circostanti. Pertanto, il rover era dotato di un sistema di navigazione relativamente sofisticato composto da un giroscopio (DG) e 4 contachilometri ognuno posizionato su ciascuna ruota, che forniscono i dati a un piccolo computer di bordo (SPU) in grado di ricalcolare periodicamente la posizione del rover rispetto al modulo lunare e far funzionare una bussola artificiale.

Gli astronauti possedevano hanno anche delle mappe tratte da foto scattate dall'orbita durante le precedenti missioni, che mostravano i rilievi circostanti come avrebbero dovuto apparire da punti diversi lungo i loro percorsi. Inoltre, i due astronauti potevano comunicare tra loro utilizzando il loro ricetrasmettitore radio VHF e rimanere in contatto permanente con il centro di controllo missione a Terra a Houston tramite un rinvio delle telecomunicazioni installato sul rover; costituito da un'antenna elicoidale omnidirezionale (così da non rendere necessario il puntamento verso la Terra) che trasmetteva in banda S. Ad ogni sosta prolungata, gli astronauti modificavano il puntamento di un'antenna parabolica ad alto guadagno per ritrasmettere le immagini raccolte tramite una telecamera, anch'essa installata sul rover; il puntamento e le impostazioni di questa telecamera potevano essere controllati a distanza dalla Terra.

Prima attività extraveicolare

Schema di disposizione dell'ALSEP

Le strumentazioni installate sulla superficie lunare

Circa 4 ore dopo l'atterraggio, gli astronauti iniziarono la prima attività extraveicolare, alle 18:54 EST dell'11 dicembre.. Poco dopo aver messo piede sulla superficie lunare, si dedicarono al montaggio del rover e all'installazione del complesso di strumentazioni scientifiche ALSEP, il sito selezionato per il posizionamento di quest'ultimo si trovava a 185 metri a nord-ovest rispetto al modulo lunare.

A distanze maggiori, vennero installati i seguenti strumenti:

• un esperimento di misurazione del flusso di calore
• un misuratore del profilo della forza di gravità
• un misuratore dell'intensità di direzione della forza di gravità
• un contatore di impatti di meteore
• sistemi per la misurazione della quantità di energia elettrica nel suolo lunare
• sistemi per vari esperimenti di movimento e di forze attive del suolo lunare
• strumenti per la misurazione dell'atmosfera
• sensori per la misurazione della radiazione cosmica
• un sensore ed una fonte per neutroni
• un transponder per la misurazione dei campi di forza di gravità
• esperimenti sismici attivi

Il LEM e il rover sulla Luna

Secondo il programma, la preparazione dell'ALESP e del rover avrebbero dovuto richiedere 4 ore ma Cernan trovò alcune difficoltà ad eseguire le perforazioni necessarie per l'installazione delle sonde, probabilmente a causa delle caratteristiche meccaniche del suolo (la stessa operazione era stata effettuata durante la missione Apollo 16 senza incontrare problemi); questo contrattempo tolse circa un'ora e mezza al tempo disponibile per la ricerca geologica. Schmitt, da parte sua, non riuscì ad avviare il gravimetro, dovendo arrendersi dopo diversi tentativi; in seguito venne scoperto che il problema proveniva da un errore nella progettazione dello strumento. Mentre lavorava sul rover, il martello che Cernan portava sul fianco, ruppe la parte rimovibile del parafango della ruota posteriore destra che serviva a proteggere i passeggeri dalla polvere lunare sollevata durante la marca. Tale polvere, delle finezza e consistenza paragonabile alla grafite, è in grado di insinuarsi ovunque causando difficoltà agli astronauti che faticavano a liberarsene: blocca i giunti meccanici, contribuisce al riscaldamento dei dispositivi (la polvere assorbe il calore solare), rende inadatti i dispositivi di fissaggio in velcro, vela l'ottica delle telecamere e oscura le visiere, ma se si tenta di rimuoverla troppo vigorosamente, le sue caratteristiche abrasive possono causare graffi. Cernan tentò di riparare la copertura antipolvere con un pezzo di nastro adesivo, ma alla fine della passeggiata, mentre gli astronauti stavano facendo ritorno al modulo lunare, questa si staccò ed essi si ritrovarono interamente coperti di polvere insieme a tutta la loro attrezzatura.

Il cratere Steno (stazione 1)

Siccome l'installazione dell'ALSEP aveva richiesto molto più tempo del previsto, la prevista escursione geologica al cratere dell'Emory, a 2,5 km dal modulo lunare, venne sostituita da uno studio del cratere Steno situato ad una distanza più breve, nel mezzo dalla valle Taurus-Littrow. In questo sito, chiamato “Stazione 1”, vennero raccolti campioni di roccia espulsa quando vi fu l'impatto con un meteorite che dette vita al cratere; gli astronauti raccolsero 14 chilogrammi di campioni, eseguirono sette misure gravimetriche e posizionarono due pacchetti esplosivi. Quest'ultimi furono fatti esplodere da remoto per testare i geofoni collocati dagli astronauti e i sismometri lasciati durante le precedenti missioni. Alla fine dell'attività extraveicolare, gli astronauti installarono il trasmettitore dello strumento SEP non lontano dal modulo lunare; tuttavia a causa della polvere lunare che lo ricoprì questo non funzionò a dovere. Alla conclusione di questo primo giorno, Schmitt, il geologo dell'equipaggio, si dichiarò frustrato dagli scarsi risultati ottenuti per colpa della mancanza di tempo.

Cernan presso al stazione 1

Seconda attività extraveicolare

Il 12 dicembre, risvegliati dalla Cavalcata delle Valchirie, Cernan e Schmitt iniziarono la loro seconda escursione lunare. Innanzitutto, il parafango del rover aveva bisogno di una soluzione migliore. Durante la notte, i controllori di volo escogitarono una procedura che venne comunicata agli astronauti da John Young: legare insieme quattro mappe e fissare l'"estensione sostitutiva" sul parafango.

Ai piedi del massiccio meridionale: il cratere Nansen (stazione 2)

Formazione rocciosa presso la stazione 2

Dopo essere saliti sul rover lunare, gli astronauti si diressero dapprima verso il cratere Nansen ai piedi del Massiccio del Sud. Per raggiungerlo si recarono verso un luogo chiamato "Buco nel muro" dove la pendenza è abbastanza bassa da consentire al rover attraversare la scarpata Lee-Lincoln di 80 metri che sbarra la valle secondo un asse nord-sud. Questo tipo di formazione geologica presente in molti punti della Luna, deriva dalla contrazione del pianeta a seguito del raffreddamento progressivo del suo nucleo. Una volta arrivati in cima, i due astronauti percorsero un altro chilometro prima di arrivare ai piedi del massiccio sud, la loro prima tappa della giornata chiamata “Stazione 2”. All'arrivo, Cernan riportò che avevano percorso 7,6 km; il tragitto più lungo percorso dal rover durante il programma Apollo. Si riteneva che il massiccio meridionale, che confina con il mare della Serenità, si fosse formato tramite sollevazione della superficie lunare conseguentemente all'impatto meteoritico che dette origine al mare e quindi, gli scienziati, pensavano che dovesse essere composto da rocce antecedenti a tale antico evento e quindi molto interessanti per essere studiate. Il sito si rivelò ancora più interessante del previsto e i dirigenti della missione decisero di concedere agli astronauti maggior tempo per esplorarlo. Dopo 64 minuti ripresero la marcia e, poco prima di attraversare di nuovo la scarpata, fecero una breve sosta a 600 metri a nord-est del cratere Nansen per misurare la gravità usando il gravimetro portatile. Mentre veniva fatta la misurazione Schmitt colse l'occasione per prelevare campioni di terreno dal sedile del rover mentre Cernan scattò alcune foto.

Il cratere Lara (stazione 3)

La successiva "stazione 3", venne raggiunta dopo un tragitto di alcune centinaia di metri trovandosi ai piedi della scarpata a 50 metri dalla parete est del cratere Lara. Venne deciso di ridurre la durata di questa sosta (20 minuti anziché i 45 previsti) per compensare il maggior tempo trascorso alla stazione 2. Gli scienziati del centro di controllo terrestre chiesero agli astronauti di eseguire un carotaggio del suolo di 60 cm di profondità, di scattare una fotografia panoramica e di effettuare una misurazione del campo di gravità. Cernan si occupò della prima richiesta, impiegando circa 20 minuti mentre Schmitt raccolse alcuni campioni di roccia. In totale la sosta durò 37 minuti; saliti sul rover Cernan e Schmitt si diressero verso la loro prossima destinazione, il cratere Shorty (stazione 4).

Il terreno arancione del cratere Shorty (stazione 4)

Panoramica del cratere Shorty, stazione 4, in centro Schmitt lavora nei pressi del LEM

Il cratere Shorty, la "stazione 4", era un sito considerato importante, poiché le foto scattate dall'orbita avevano evidenziato la presenza di un materiale oscuro che poteva, secondo alcuni scienziati, essere la manifestazione di un fenomeno vulcanico più o meno recente. Alcuni addirittura speravano che fosse uno sfogo vulcanico. Appena arrivato, Schmitt notò con entusiasmo che una striscia di materiale arancione si trovava attorno al cratere. Scavando una piccola fossa, l'astronauta scoprì che il materiale sottostante fosse rosso, una probabile manifestazione di un evento vulcanico. Per evidenziare le sfumature di colore, vennero scattate alcune fotografie con l'aggiunta dello gnomone nel campo della fotocamera: questo dispositivo permette di avere una cornice di riferimento per stimare la dimensione degli oggetti fotografati, ma anche una tavolozza di colori e grigi che consenta di correggere i colori delle foto in laboratorio pur rimanendo fedele all'originale. Su richiesta degli scienziati presenti al centro di controllo di Houston, vennero prelevati numerosi campioni di terreno rosso e un carotaggio di 60 cm. Le successive analisi mostrarono che il suolo rosso, ma anche il suolo molto scuro presente sul sito, erano in effetti vetri vulcanici; ma contrariamente alle speranze di alcuni scienziati che pensavano di assistere alla manifestazione di un recente vulcanismo, il vetro si formò 3,5 miliardi di anni fa e successivamente sepolto sotto la lava. Lo strato di vetro rimase in quelle condizioni fino a quando non venne esposto, 19 milioni di anni fa, a seguito dell'impatto del meteorite che dette origine del cratere Shorty. Tutte queste attività comportarono che i due astronauti accumulassero del ritardo e quindi gli furono concessi solo una trentina di minuti per lavorare: si trovavano ancora a 4 km dalla loro base, vale a dire a circa due ore di cammino equivalente al loro "limite di camminata", la distanza di sicurezza massima che avrebbe garantito il loro ritorno al LEM se per qualsiasi motivo il rover si fosse guastato.

Il cratere Camelot (stazione 5)

Formazione rocciosa presso il cratere di Camelot

I due astronauti presero quindi la direzione del modulo lunare; dopo aver fatto brevi soste per raccogliere campioni senza scendere dal rover, arrivarono nei pressi del cratere Camelot, l'ultimo sito previsto per la giornata (stazione 5). Secondo i pianificatori della missione, questo grande cratere di 600 metri di diametro doveva essere abbastanza recente affinché si trovassero degli eietti vulcanici, rocce espulse da una profondità di circa 150 metri. Pertanto gli astronauti si diressero ad un campo di grandi rocce a sud-ovest del cratere, individuato precedentemente. Qui, Schmitt e Cernan, raccolsero per venti minuti campioni di roccia e suolo con grande efficienza e quindi tornano, cantando, al rover. Le rocce raccolte sembrarono essere dello stesso tipo di quelle raccolte nella stazione 1 e nel sito in cui venne dispiegato l'ALSEP: un basalto a grana grossa formatosi a seguito di un raffreddamento molto lento. Una volta rientrati nel LEM e dopo averlo pressurizzato, il CAPCOM (il controllore di volo incaricato di mantenere le comunicazioni con l'equipaggio) Bob Parker esclamò: «Assolutamente eccezionale. Non posso dire altro. E intendo dal profondo del mio cuore o dal profondo della mia anima o qualcosa, la mia coscienza».

Terza attività extraveicolare

La terza escursione, l'ultima del programma Apollo, iniziò alle 17:25 EST del 13 dicembre. Cernan e Schmitt guidarono il rover a Nord-Est del sito di allunaggio, esplorando la base del Massiccio Nord e le Sculptured Hills.

Il programma per la terza e ultima attività extraveicolare fu altrettanto ambizioso del precedente e anche i risultati delle indagini geologiche condotte risulteranno molto soddisfacenti. Questa volta gli astronauti si diressero verso il Massiccio Nord di cui esploreranno i margini.

Tracy rock (stazione 6)

Schmitt lavora alla stazione 6

Dapprima gli astronauti si mossero verso la base del massiccio nord, a circa 3 km a nord del modulo lunare, quindi attraversarono un pendio per circa 400 metri verso nord-est per raggiungere una grande roccia parzialmente esplosa che era stata avvistata in una fotografia scattata dall'orbita lunare durante la missione Apollo 15 e che costituiva la prima tappa della giornata (stazione 6). Una volta scesi dal rover, gli astronauti si accorsero che la pendenza fosse molto più ripida del previsto e che dovevano sporgersi in avanti per mantenersi in equilibrio durante il loro lavoro di raccolta. Sul posto, inoltre, notarono come altre grandi rocce osservate in precedenza fossero scese dalla montagna lasciando una traccia molto chiara. Mentre Schmitt si occupava della raccolta dei campioni continuava il suo lavoro di raccolta, Cernan scattò la famosa foto panoramica della roccia vicino alla quale vi è Schmitt con la valle Taurus-Littrow sullo sfondo ma non ebbe il tempo di scrivere il nome di sua figlia Tracy nella polvere lunare, come intendeva, per battezzare la roccia. Gli astronauti giunsero, quindi, alla fine del tempo che avevano a disposizione per l'esplorazione del sito e dovettero far ritorno al rover. Temendo, per via della ripida pendenza, di cadere dal sedile, Schmitt, preferì scendere dalla collina a piedi dove venne raggiunto da Cernan ai comandi del veicolo. I controllori della missione a Houston decisero di abbreviare l'esplorazione del seguente sito (stazione 7) per risparmiare tempo: la roccia di Tracy aveva già fornito una grande quantità di informazioni sulla geologia del luogo e il successivo sito, situato a poche centinaia di metri ad est, non avrebbe portato molto di nuovo. Rispetto alla stazione precedente, la pendenza del nuovo sito apparve meno ripida e non rappresentò alcun problema per gli astronauti. Schmitt prelevò alcuni campioni di roccia e poi, tornato a borde del rover, prese la strada insieme a Cernan, in direzione delle Colline Scolpite (Sculptured Hills).

Fotografia panoramica scattata presso la stazione 6

Le Colline Scolpite (stazione 8)

Le colline scolpite sono un rilievo situato a nord-est del modulo lunare. Nelle foto scattate dall'orbina non era stato possibile identificare alcuna interessante formazione geologica, quindi la scelta dell'area da esplorare venne lasciata alla discrezione di Schmitt e Cernan. Sul posto gli astronauti scoprirono solo alcune rocce che per la maggior parte ovviamente provenivano dalla valle. Tuttavia, una roccia situata a una cinquantina di metri sopra il luogo in cui il rover era parcheggiato attirò l'attenzione di Schmitt che iniziò a salire sul rilievo seguito poco dopo da Cernan. La pendenza che si trovarono davanti era piuttosto ripida, ma i due astronauti riuscirono a raggiungere il loro obiettivo senza superare il limite di 130 battiti cardiaci al minuto. La roccia è un pezzo della vecchia crosta lunare ricoperta da uno strato vetrificato che venne, chiaramente, gettato sulla collina da un'altra posizione a seguito di un impatto. Dopo aver preso alcuni campioni, i due astronauti scesero dal pendio saltando con le gambe come un canguro.

Il cratere Van Serg (stazione 9)

Eugene Cernan all'interno del modulo lunare dopo la terza attività extraveicolare

Il piccolo cratere di Van Serg venne selezionato per le stesse ragioni del cratere Shorty: le foto scattate dall'orbita mostravano la presenza di materiale scuro di possibile origine vulcanica. Quando arrivano vicino al cratere, gli astronauti notarono che il terreno fosse disseminato di rocce delle dimensioni di un pallone da calcio. Vista l'altezza da terra del rover di 35 centimetri, Cernan dovette procedere zigzagando per avvicinarsi al cratere. Una volta fermato, Cernan iniziò a togliere la polvere dal rover, in quanto il parafango di ricambio approntato il giorno precedente non svolgeva più il suo lavoro. Sul sito non venne riscontrata traccia di un materiale rosso simile a quello di Shorty escludendo, di conseguenza, l'ipotesi di un'origine vulcanica. Le rocce sparse, contrariamente a quanto ci si aspettava, non erano basalto dalla base rocciosa sottostante. Schmitt e Cernan raccolsero alcuni campioni di roccia e scattarono due fotografie panoramiche.

Sia gli astronauti, sia gli scienziati a Terra si dimostrarono piuttosto interessati ad approfondire questa zona dunque, considerando che la stazione successiva programmata vino al cratere Sherlock (stazione 10), non destava altrettanto vivo interesse si decise di eliminarla e rimanere alla stazione 9. Schmitt iniziò quindi a prelevare campioni sistematici da una linea dal cratere Van Serg al rover. Gli astronauti lavorarono intensamente per 5 ore su aree ripide che richiesero a loro uno sforzo maggiore causandogli un po' di affaticamento. La scoperta da parte di Schmitt di un materiale molto bianco profondo pochi centimetri, motivò i due astronauti a scavare una buca nonostante l'opposizione del centro di controllo preoccupato per la loro fatica. L'analisi delle rocce raccolte, della dimensione di un pallone, consentì in seguito di determinare che si trattava di una regolite compressa dall'impatto. Il meteorite all'origine del cratere colpì il terreno in un punto in cui diversi strati di regolite erano stati sovrapposti a seguito di precedenti impatti.

Prima di tornare al modulo lunare per l'ultima volta, si svolse una piccola cerimonia per commemorare il completamento delle missioni lunari del programma Apollo. Cernan svelò una placca fissata al carrello di atterraggio del modulo lunare, sulla quale compariva la rappresentazione dei due emisferi della Terra e della faccia visibile della Luna con la posizione dei vari siti di atterraggio accompagnati da un messaggio firmato dai tre astronauti e dal presidente Nixon. Cernan lesse il testo: “Qui l'uomo ha completato la sua prima esplorazione della Luna, nel dicembre 1972. Possa lo spirito di pace in cui siamo venuti estendersi a tutta l'umanità.” Dopo aver scattato le foto dell'equipaggiamento dell'ALSEP ed estratta la sonda di neutroni da terra che doveva essere riportata sulla Terra, i due astronauti fecero ritorno al modulo lunare. Cernan fu l'ultimo a mettere piede sulla luna e ancora oggi, giugno 2020, è l'ultimo uomo ad aver camminato sulla superficie lunare.

Ritorno sulla Terra

Decollo e incontro con il modulo di controllo

Lo stadio di ascesa del LEM decolla dalla Luna

Dopo un soggiorno di 75 ore sul suolo lunare, alle ore 16.55 del 14 dicembre, Eugene Cernan e Harrison Schmitt azionarono il motore del modulo di ascesa del LEM per decollare e ricongiungersi con il modulo di comando in orbita. Poco prima del decollo, depressurizzarono l'abitacolo un'ultima volta per eliminare la polvere lunare, l'attrezzatura di cui non avevano più bisogno e per alleggerire il più possibile la fase di salita. Nel frattempo, per consentire la manovra di incontro orbitale, Evans a bordo del modulo di comando e servizio, apportò due correzioni alla sua orbita che modificavano l'altitudine, che passò da 124,6 a 115,8 km, e il piano orbitale. Il decollo venne filmato dalla telecamera posizionata sul rover lunare, il cui puntamento poteva venire controllato a distanza dal centro di controllo di Houston. Dopo una spinta da parte del motore di 7 minuti e 18 secondi, il modulo lunare riuscì a posizionarsi sull'orbita lunare prescelta con un apolunio di 92 km e 17 km di perilunio, calcolata in modo tale che l'appuntamento in orbita con Evans avvenisse dopo che la navicella avesse completato un'orbita lunare completa. Una volta in orbita e per perfezionare la sua traiettoria, Cernan eseguì una correzione della velocità tramite i motori RCS di circa 2 m/s; una modifica minima in quanto, per paragone, il raggiungimento dell'orbita aveva richiesto un delta-v di 1.676 m/s. Le due navicelle si trovarono in quel momento su di una traiettoria convergente con il LEM a 200 km indietro rispetto al modulo di comando e servizio, ma a un'altitudine più bassa. Quando i due veicoli spaziali si trovarono dietro la Luna, per 45 minuti le comunicazioni con la Terra vennero interrotte.

Lo stadio di ascesa del LEM in avvicinamento del modulo di comando e servizio

Quando le navicelle tornarono in vista della Terra, si trovarono ad una distanza di poco più di 1 km in avvicinamento a una velocità di 10 metri al secondo. Dopo un primo tentativo di aggancio fallito perché la velocità relativa delle due navicelle era troppo bassa per innescare i blocchi che le dovevano fissare, il LEM riuscì ad agganciarsi correttamente alle 18:10. Pochi minuti dopo l'aggancio, il CAPCOM a Houston lesse un messaggio del presidente Richard Nixon sul significato del programma Apollo.

Ultimi lavori scientifici in orbita lunare

Evans durante la sua attività extraveicolare nel viaggio di ritorno

Come nel caso delle precedenti missioni Apollo, la polvere lunare accumulatasi sulle tute spaziali invase il modulo lunare durante le passeggiate spaziale, causando non pochi problemi, tra cui l'irritazione del naso e occhi degli astronauti. Pertanto, il primo compito dell'equipaggio dopo l'attracco fu l'utilizzo di un aspiratore per rimuovere la maggior parte della polvere. Fatto ciò, trasferirono i guanti e i caschi da utilizzare durante l'uscita extraveicolare di Evans nel modulo di comando, così come le scatole contenenti le rocce lunari raccolte. Per fare spazio nel modulo di controllo ormai ben pieno, varie attrezzature e rifiuti vennero accumulate nel modulo lunare. Dopo aver indossato la tuta spaziale e aver effettuato un controllo delle perdite, gli astronauti chiusero i due portelli che collegavano il LEM e il CSM, quindi il modulo lunare venne abbandonato facendolo allontanare a bassa velocità. Mezz'ora più tardi i suoi motori RCS vennero azionati in modo da portarlo in una rotta che lo avrebbe fatto schiantare sulla Luna e, precisamente, sul massiccio meridionale della valle Taurus-Littrow. Le onde sismiche generate dall'impatto furono registrate anche dai sismografi installati vicino ai punti d'allunaggio delle quattro missioni Apollo precedenti, fornendo ulteriori informazioni sulla natura del sottosuolo della valle. I 2 260 kg del modulo lunare caddero a una velocità di 1,67 km, schiantandosi come previsto poche ore dopo sul lato della montagna a 8,7 km a sud-ovest del sito di atterraggio, rilasciando una quantità di energia leggermente inferiore a 3/4 di tonnellata di tritolo.

Il veicolo spaziale continuò ad orbitare attorno alla Luna per 40 ore per prolungare il tempo di osservazione delle telecamere e degli altri strumenti installati nel modulo di servizio. Schmitt e Cernan approfittarono di questo tempo per continuare con la pulizia. Il resto della permanenza in orbita lunare venne trascorso principalmente eseguendo osservazioni visive della superficie della Luna. La squadra di terra fece esplodere, a due ore di distanza, le prime due cariche esplosive depositate sul suolo lunare da Cernan e Schmitt; il sismometro fornì le misurazioni previste. Durante i tre giorni seguenti, la squadra di terra farà esplodere le altre 6 cariche in sequenza. Dopo un'ultima notte di riposo, l'equipaggio si preparò a lasciare l'orbita lunare. Mentre il modulo di comando e servizio si trovava sul lato nascosto della Luna, venne acceso il motore principale (SPS), ponendo così la navetta in una traiettoria verso la Terra di una precisione tale che il centro di controllo missione valutò che la correzione della velocità da effettuare a metà strada dovesse essere di solo 10 cm/s.

Rientro sulla Terra

Il recupero dell'equipaggio dell'Apollo 17

Durante il ritorno sulla Terra, il 17 dicembre, Evans eseguì un'attività extraveicolare di 65 minuti per recuperare le pellicole fotografiche dagli appositi contenitori del modulo di servizio a circa 296 000 chilometri dalla Terra; fu la terza attività extraveicolare nello "spazio profondo" della storia, eseguita a grande distanza da qualsiasi corpo planetario. Il 19 dicembre, l'equipaggio espulse il modulo di servizio preparando così il modulo di comando per il ritorno sulla Terra. Apollo 17 eseguì il rientro e ammarò in sicurezza nell'Oceano Pacifico alle 14:25, a 6,4 chilometri dalla nave di recupero, la USS Ticonderoga. Cernan, Evans e Schmitt furono poi recuperati da un elicottero e quindi portati sulla nave 52 minuti dopo l'ammaraggio.

Risultati scientifici

Geologia della valle Taurus-Littrow

Alla missione Apollo 17 erano affidati, essenzialmente, due principali obiettivi geologici: da un lato vi era la richiesta di riportare sulla Terra le antiche rocce prelevate dagli altipiani lunari e, dall'altro lato, di cercare e studiare le tracce della recente attività vulcanica. Per raggiungere questi traguardi, l'equipaggio della missione raccolse 741 rocce e campioni di terreno lunare (per un totale di 111 kg) durante le tre attività extraveicolari, incluso un campione centrale prelevato da una profondità di 3 metri.

Gli altopiani

Le antiche rocce raccolte da Cernan e Schmitt a nord e sud del sito di atterraggio ai piedi dei massicci sono essenzialmente brecce formate da rocce espulse durante gli impatti dei meteoriti che hanno creato i mari: le brecce sono costituite da un agglomerato di frammenti di rocce cementati dal calore generato dall'impatto. Contrariamente alle ipotesi formulate prima della missione, gli altopiani non sono quindi costituiti da materiali intatti dalla crosta primitiva. Oggi riteniamo che tutti gli altopiani della Luna siano coperti da brecce. Alcune di queste rocce hanno subito una fusione durante l'impatto che ha creato il Mare della Serenità permettendo di datare questo evento a 3,89 miliardi di anni fa. Le brecce raccolte contengono campioni di norite, troctolite e dunite, formatisi tra i 4,2 e i 4,5 miliardi di anni fa nella parte inferiore della crosta lunare e da cui vennero sollevati dall'impatto. Per fare un confronto, l'inizio della formazione del sistema solare risale a 4,56 miliardi di anni fa.

Il processo di formazione della valle Taurus-Littrow

La maggior parte delle rocce raccolte sulla superficie della valle Taurus-Littrow, provenienti dal sottosuolo roccioso (sotto lo strato di regolite), sono basalti. Questi si sciolsero ad una profondità compresa tra 130 e 220 km e poi si salirono verso la superficie della Luna prima di solidificarsi. La valle è un graben che si formò dopo la creazione del Mare della Serenità e quindi si riempì dell basalto sollevato dalle profondità tra i 3,7 e i 3,8 milioni di anni fa secondo lo stesso meccanismo che si ebbe quando si riempirono i mari lunari. Le misure di gravità effettuate con il gravimetro portatile, nonché i dati raccolti dal sismometro attivo, indicano che il basamento della valle Taurus-Littrow è costituito da uno strato di basalto il cui spessore è compreso tra gli 1 e gli 1, 4 km. Con poche eccezioni, il basalto della valle, similmente a quello raccolto dall'equipaggio dell'Apollo 11, contiene proporzioni particolarmente abbondanti di titanio, mentre le analisi effettuate dagli strumenti del satellite Clementine sembrano indicare un contenuto molto più basso di questo metallo nel vicino Mare della Serenità.

I mari lunari, come il fondovalle, sono il risultato di una eruzione effusiva che produce lava fluida; tuttavia alcuni geologi, considerando le foto di alcuni crateri come Shorty scattate dall'orbita, avevano ipotizzato, prima della missione, che i mari potrebbero aver subito alcuni episodi di una eruzione esplosiva. Ma l'analisi del materiale arancione trovato vicino al cratere Shorty dall'equipaggio dell'Apollo 17 ha dimostrato che questo si era formato 3,64 miliardi di anni fa a una profondità di circa 400 km e che quindi non può essere il risultato di un evento vulcanico recente ma è un cratere creatosi a seguito di un impatto ordinario.

La formazione del cratere Tycho

Alcuni campioni di roccia raccolti dall'equipaggio dell'Apollo 17 hanno mostrato segni di uno shock violento accaduto 100 milioni di anni fa, che sembra coincidere con l'impatto che ha dato origine al cratere Tycho, situato a circa 2 000 chilometri dal sito di allunaggio. Sappiamo che questo evento ha espulso materiali su tutta la superficie visibile della Luna e che le rocce raccolte potrebbero contribuire a formulare una datazione più precisa di questo evento.

Mappatura della superficie su larga scala e fotografie

Fotografia del Mare Imbrium ottenuta durante la missione, al centro il cratere Copernico.

Durante la missione, la telecamera panoramica installata nel vano apparecchiature del modulo di servizio scattò ben 1 580 fotografie della superficie lunare ad un'altitudine media di 110 km. Queste coprirono tutta l'area illuminata direttamente sopra l'orbita della navicella spaziale Apollo la cui inclinazione orbitale da a 20° a 23°. Con ogni fotografia venne coperta un'area di 21×330 km utilizzando una pellicola fotografica di 11×114,8 cm. Le immagini stereo in grado di mettere in evidenza i rilievi furono ottenute inclinando periodicamente e automaticamente l'asse ottico di 12,5°. La macchina fotografica usata per mappare la Luna scattò 2 350 foto della superficie lunare ed ognuna coprì un'area di 150×150 km..

Esperimento sulle proprietà elettriche di superficie

L'Apollo 17 fu l'unica missione lunare a condurre l'esperimento sulle proprietà elettriche di superficie (SEP). Lo strumento si componeva di due componenti principali: un'antenna trasmittente posizionata vicino al modulo lunare e un'antenna ricevente posta sul rover. Durante le diverse soste effettuate nelle escursioni, il dispositivo di trasmissione emetteva dei segnali elettrici che, viaggiando attraverso il terreno, venivano ricevuti dalla ricevente sul rover. Le proprietà elettriche del suolo potevano pertanto essere determinate confrontando i segnali elettrici trasmessi e ricevuti. I risultati di questo esperimento, che furono coerenti con la composizione delle rocce lunari, mostrarono che i primi 2 km di profondità dalla superficie sono estremamente asciutti.

Campo gravitazionale lunare

Gravimetro portatile di Apollo 17

Apollo 17 fu l'unica missione dotata del Traverse Gravimeter Experiment (TGE), realizzato dal Draper Laboratory presso il Massachusetts Institute of Technology. L'obiettivo dell'esperimento era determinare la fattibilità dell'uso del gravimetro, che si era dimostrato utile nelle indagini geologiche sulla Terra, per acquisire informazioni sulla struttura interna lunare. Il gravimetro fu utilizzato per acquisire misure di gravità relativa nelle immediate vicinanze del sito di allunaggio e nelle varie tappe effettuate durante le escursioni. Gli scienziati contavano di utilizzare questi dati per determinare la sottostruttura geologica del sito di atterraggio e della zona circostante. Il TGE era montato sul rover lunare; le misure vennero effettuate dagli astronauti durante le soste, dal veicolo stesso o ponendolo a terra. Vennero prese un totale di ventisei misurazioni durante le tre attività extraveicolari della missione.

Le variazioni osservate, che raggiunsero un massimo di 25 mg, vennero interpretate come una dimostrazione della presenza di uno strato più denso di basalto dello spessore di 1 km, posizionato immediatamente sotto lo strato superficiale e che si interromperebbe verticalmente a seguito della presenza delle pendenze nord e sud. Le otto cariche esplosive dispiegate a una distanza compresa tra 100 e 2 700 metri dal modulo lunare, generarono onde sismiche misurate dal sismometro facente parte dell'ALSEP. La misurazione della velocità di propagazione di queste onde ha confermato la presenza di uno strato di basalto situato sotto il fondovalle con uno spessore di 1,2 km. Su una scala più ampia, le misurazioni effettuate sulle onde radio emesse in banda S dal veicolo spaziale Apollo durante la sua permanenza in orbita lunare, hanno permesso di determinare le variazioni di velocità dovute alle variazioni nel campo gravitazionale, in particolare sopra il mare della serenità.

L'atmosfera lunare

La Luna è circondata da un'atmosfera estremamente rarefatta; in occasione della missione Apollo 17 venne studiata grazie all'utilizzo di alcune strumentazioni scientifiche:

• gli elementi più abbondanti rilevati nell'atmosfera lunare dallo strumento LACE posizionato sulla superficie della Luna sono stati l'argon-40 e l'elio-4. La concentrazione di argon, creata dalla decadimento del potassio-40 all'interno della Luna, diminuisce durante la notte al punto da diventare non rilevabile poiché questo gas si congela e viene assorbito dal materiale che costituisce il suolo. Poco prima dell'alba, sulla superficie della Luna, si osserva un aumento della sua concentrazione che può raggiungere i 3×10⁴ atomi per cm³ nella zona crepuscolare. La sua concentrazione fluttua anche secondo una periodicità di 6-7 mesi, il che suggerisce che questo gas proviene da una fonte che potrebbe essere il nucleo semi-fuso le cui dimensioni sono stimate in 750 km di diametro. L'elio, che non si congela, ha una concentrazione che raggiunge i 3×10⁴ atomi per cm³. Giunge sulla Luna principalmente trasportato dal vento solare ma il 10% proverrebbe dall'interno. Nell'atmosfera lunare vi sono, seppur in quantità minima, tracce di argon-36 (2×10³), metano, ammoniaca e anidride carbonica (10³) atomi per cm³ per ciascuno di questi elementi);

• l'ecoscandaglio a raggi ultravioletti installato nell'alloggiamento scientifico del modulo di comando fu lo strumento responsabile del rilevamento dei componenti dell'atmosfera lunare dall'orbita. Nessun componente poté essere rilevato da questo strumento: in particolare il numero di atomi di idrogeno è inferiore a 10 atomi/cm³, ovvero il limite di sensibilità del dispositivo;

• i raggi cosmici emessi dal Sole e catturati dal rivelatore installato sulla faccia esposta del modulo lunare mostrano che la distribuzione di energia delle particelle, durante il periodo della missione Apollo 17 in cui vi fu un'assenza di attività solare, è identica a quella misurata durante la missione Apollo 16 che, diversamente, coincideva con una eruzione solare. Inoltre, il secondo rivelatore, sebbene fosse collocato all'ombra, venne colpito da raggi cosmici di origine solare che sembrarono indicare che il campo magnetico interplanetario ha la capacità di riflettere questo tipo di radiazione;

• l'esperimento di misurazione dei micrometeorite effettuato tramite LEAM e facente parte del pacchetto ALSEP, fornì risultati disturbai, a causa di un errore di progettazione, dal trasporto di polvere sulla superficie della Luna. Anche attraverso il gravimetro LSG non si poterono ottenere informazioni utilizzabili.

Il sottosuolo lunare

La misurazione del flusso di calore da parte delle sonde dell'esperimento HFE rilevò una temperatura superficiale media sul sito di allunaggio, misurata su 4 anni, di 216 gradi Kelvin. Il valore del flusso di calore (16 mW/m²) e le letture della temperatura a diverse profondità hanno consentito di dedurre la presenza di uno strato di regolite di spessore compreso tra i 2 e i 3 cm, non molto denso (da 1,1 a 1,2 g/cm³) che supera uno strato più denso (da 1,75 a 2,1 g/cm³). I dati forniti dallo strumento erano correlati a quelli di uno strumento identico installato dall'equipaggio dell'Apollo 15 e hanno consentito di estrapolare con buona affidabilità la temperatura interna e la quantità di isotopi radioattivi presenti nella Luna.

Per quanto riguarda la sonda di neutroni lunari responsabile della determinazione del volume di neutroni termici (energia <1 eV) catturati dalla regolite lunare, i dati ottenuti hanno confermato i risultati teorici che prevedevano che la penetrazione sia in funzione della profondità. Questo risultato non è in accordo con le analisi effettuate in laboratorio sui campioni di terreno pertanto questo esperimento non ha consentito di risolvere la contraddizione.

Esperimento biologico sui raggi cosmici

Tra gli esperimenti previsti ve ne era uno sugli effetti biologici dei raggi cosmici (BIOCORE). Per effettuarlo, la navetta trasportava cinque esemplari di Perognathus longimembris (dei topolini) in un contenitore sigillato. Durante la permanenza nello spazio, dei dispositivi di monitoraggio impiantati al di sotto del cuoio capelluto avrebbero rilevato i percorsi dei raggi cosmici più energetici (HZE), con numero atomico maggiore o uguale a 6, nel cervello dei cinque roditori, per poter stabilire una correlazione con le eventuali lesioni che fossero state riscontrate una volta riportati a terra. La specie fu scelta per l'esperimento in quanto ben conosciuta, piccola, e facile da mantenere in isolamento (le cavie non avrebbero richiesto acqua potabile per tutta la durata del volo) e per la loro capacità di resistere agli stress ambientali. Quattro dei cinque topi sopravvissero alla missione; la causa della morte del quinto non fu determinata.

L'esperimento permise di riscontrare lesioni nel cuoio capelluto, che furono identificate come conseguenza dei raggi cosmici. Tuttavia, non furono dimostrati effetti significativi sul cervello, né sulle retine.

Ufficialmente, ai topi - quattro maschi e una femmina - erano stati assegnati i numeri di identificazione A3326, A3400, A3305, A3356 e A3352. Ufficiosamente, secondo Cernan, l'equipaggio dell'Apollo 17 li aveva soprannominati Fe, Fi, Fo, Fum e Phooey.

Studio del fenomeno dei lampi di luce

Durante le missioni lunari Apollo, gli equipaggi riportarono di aver osservato, nei periodi in cui il veicolo spaziale veniva oscurato per le fasi di sonno, dei lampi di luce attraverso le palpebre chiuse, descritti come "strisce" o "macchie" di luce. Avevano una frequenza media di circa due al minuto e vennero osservati dagli equipaggi in orbita terrestre, in quella lunare e nelle fasi di viaggio, ma non sulla superficie lunare.

L'equipaggio dell'Apollo 17, come precedentemente quello dell'Apollo 16, condusse in proposito un esperimento con l'obiettivo di stabilire una correlazione tra questo fenomeno e i raggi cosmici. A tale scopo, un astronauta indossava un dispositivo che registrava il tempo, la forza e il percorso delle particelle atomiche ad alta energia che penetravano nel dispositivo. Le prove supportarono l'ipotesi che questi lampi si verificassero quando le particelle cariche attraversavano la retina nell'occhio.

Cimeli

Il modulo di comando dell'Apollo 17 esposto a Houston

Il modulo di comando America è attualmente in mostra al Lyndon B. Johnson Space Center della NASA, a Houston (Texas).

Come già accaduto dopo la missione dell'Apollo 11, nel 1973 l'amministrazione Nixon donò 135 campioni di rocce lunari ad altrettanti paesi in segno di amicizia. Il frammento di roccia lunare proveniente dalla valle Taurus-Littrow, raccolto dal comandante Eugene Cernan e donato all'Italia, è esposto nel Museo nazionale della scienza e della tecnologia Leonardo da Vinci di Milano. Un secondo campione, donato alla Repubblica di San Marino è stato esposto dal 2017 al Museo di stato di San Marino. Il campione donato alla Città del Vaticano è esposto alla Specola Vaticana, a Castel Gandolfo, mentre il campione donato alla Svizzera a Lucerna, al Museo svizzero dei trasporti.

Bibliografia

• (EN) Apollo Program Summary Report (PDF) (Rapporto tecnico), Houston, Texas, National Aeronautics and Space Administration, Lyndon B. Johnson Space Center, aprile 1975. URL consultato il 29 aprile 2020.
• (EN) Colin Burgess e Chris Dubbs, Animals in Space: From Research Rockets to the Space Shuttle, Springer Science & Business Media, 5 luglio 2007, ISBN 978-0-387-49678-8. URL consultato il 4 maggio 2016.
• (EN) Christopher Riley, David Woods e Philip Dolling, Lunar Rover: Owner's Workshop Manual, Haynes, 2012, ISBN 978-0-85733-267-7.
• (EN) Edgar Cortright (a cura di), Apollo Expeditions to the Moon, Dover, 2019, ISBN 978-0-486-83652-2.
• (EN) NASA, Apollo 17 press kit (PDF), novembre 1972, ISBN non esistente. URL consultato il 16 marzo 2020 (archiviato dall'url originale il 2 settembre 2014).
• Eugene Cernan e Don Davis, L’ultimo uomo sulla Luna, 2018, ISBN 978-88-88805-23-8, SBN IT\ICCU\UBO\4352998.
• (EN) NASA - LYNDON B. JOHNSON SPACE CENTER, Apollo 17 Preliminary Science Report (PDF), 1973 (archiviato il 21 luglio 2019).
• Paolo Magionami, Gli anni della luna : 1950-1972: l'epoca d'oro della corsa allo spazio, Milano, Springer, 2009, ISBN 978-88-470-1097-0.

Voci correlate

• Programma Apollo
• Voli spaziali con equipaggio umano dal 1970 al 1979
• Eugene Cernan
• Ron Evans
• Harrison Schmitt

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• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sulla missione Apollo 17

Collegamenti esterni

• (EN) Apollo 17, su astronautix.com, Encyclopedia Astronautica (archiviato dall'url originale il 12 agosto 2011).
• (EN) Articolo del National Geographic Magazine, su magma.nationalgeographic.com. URL consultato il 15 febbraio 2005 (archiviato dall'url originale il 22 ottobre 2007).
• (EN) Apollo 17 Press Kit (PDF), su mira.hq.nasa.gov, Washington, D.C., NASA, 26 novembre 1972. URL consultato il 26 agosto 2011 (archiviato dall'url originale il 27 marzo 2009).

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