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登月 来自维基百科，自由的百科全书
阿波羅17號（英語：Apollo 17）是美國國家航空暨太空總署最後一次阿波羅計畫任務，也是人類最後一次踏上月球，甚至是最後一次越過近地軌道。指令長尤金·塞爾南與登月艙駕駛員哈里森·施密特登月期間，指令艙駕駛員羅納德·埃萬斯繞月飛行。施密特是史上唯一踏足月球的專業地質學家，太空總署受到很大壓力，不得不儘量派專業科研人員登月，故以他取代約瑟夫·恩格。任務特別注重科研，包括多種新實驗，如指令艙攜帶五隻小鼠開展生物學實驗。
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| 任務類型 | 載人登月（J任務） |
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| 營運方 | 美國國家航空暨太空總署 |
| 國際衛星標識符 |
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| 衛星目錄序號 |
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| 任務時長 | 12天13時51分59秒 |
| 太空載具屬性 | |
| 太空載具 |
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| 製造方 | |
| 發射質量 | 48609公斤[2] |
| 著陸質量 | 5500公斤[3] |
| 人員 | |
| 人數 | 3 |
| 乘組成員 | |
| 呼號 |
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| 艙外活動 | 地月空間一次 月表三次 |
| 活動時間 | 1時5分44秒 （太空行走取回膠捲磁帶） |
| 任務開始 | |
| 發射日期 | 協調世界時1972年12月7日05:33:00[4] |
| 運載火箭 | 農神五號SA-512 |
| 發射場 | 甘迺迪太空中心39A號發射台 |
| 任務結束 | |
| 回收方 | 提康德羅加號航空母艦 |
| 著陸日期 | UTC1972年12月19日19:24:59[5] |
| 著陸地點 | 南太平洋 17.88°S 166.11°W |
| 月球軌道器 | |
| 太空載具組件 | 服務與指令艙 |
| 入軌 | UTC1972年12月10日19:53:55[5] |
| 脫軌 | UTC1972年12月16日23:35:09[5] |
| 軌道 | 75 |
| 月球登陸器 | |
| 太空載具組件 | 登月艙 |
| 著陸日期 | UTC1972年12月11日19:54:58[5] |
| 返回發射 | UTC1972年12月14日22:54:37[5] |
| 著陸點 | 陶拉斯-利特羅谷 20.1908°N 30.7717°E[6] |
| 樣本質量 | 115公斤 |
| 地表艙外活動 | 3 |
| 活動時長 |
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| 月球探測車 | |
| 涵蓋距離 | 35.7公里 |
  左起：施密特、塞爾南（坐）、埃萬斯 | |
任務規劃人員挑選登月地點時主要考慮兩大目標：獲取比雨海更古老的月球高地物質樣品，調查是否存在新近火山活動。經過月球軌道觀察並拍攝照片後，看起來很像火山活動形成的陶拉斯-利特羅谷入選。三名太空人都曾是過往阿波羅登月任務的替補乘組，對阿波羅太空載具很熟悉，能把更多時間用於地質培訓。
經歷阿波羅計畫史上唯一因硬體問題導致的發射台延遲後，阿波羅17號於美國東部標準時間1972年12月7日12:33發射，此行與阿波羅15和16號一樣屬J任務，在月表停留時間更長，重點關注科研項目並使用第三台阿波羅月球車。塞爾南與施密特著陸陶拉斯-利特羅谷並完成三次艙外活動，收集月岩樣品、部署科研儀器。矮子月坑發現的橙色土壤證實源自月球早期火山，埃萬斯乘服務與指令艙在繞月軌道飛行，開展科學測量並拍照。12月19日太空載具濺落南太平洋。
阿波羅17號刷新許多載人太空飛行紀錄，如耗時最長的載人太空飛行任務（12天14時）[7]，艙外活動時離開太空載具最遠（7.6公里，至今保持）、月表艙外活動總時長（22時4分）[8]，收穫月球樣品最多（約115公斤）、繞月軌道飛行時間最長（6天4時）[7]、繞月軌道飛行圈數最多（75圈）。[9]
美國國家航空暨太空總署（以下簡稱太空總署）1969年宣布[11]，阿波羅14號替補乘組分別是尤金·塞爾南、羅納德·埃萬斯、前X-15試驗機機師約瑟夫·恩格[12][13]。根據阿波羅乘組輪換規則，替補乘組如無特殊情況則自動入選三次任務後的主乘組，故三人成為阿波羅17號乘組首選。太空人兼地質學家哈里森·施密特是阿波羅15號替補乘組，按輪換規則應該是阿波羅18號登月艙駕駛員。[14]
阿波羅18號任務1970年9月取消，科學界強烈要求太空總署派地質學家登月，取代沒受專業地質培訓的機師。太空總署從善入流，讓施密特擔任阿波羅17號登月艙駕駛員。太空總署飛行任務成員辦公室主任迪克·斯雷頓還需決定指令長和服務與指令艙駕駛員人選，除塞爾南和埃萬斯外，阿波羅15號替補乘組的理察·戈爾登與文斯·布蘭德也在考慮之列。斯雷頓最後選中塞爾南和埃萬斯。[11]塞爾南1971年1月演習時駕駛的貝爾47直升機在甘迺迪角附近墜入印第安河，事後判斷事故源於機師失誤，塞爾南墜機前誤判飛行高度。阿波羅太空載具項目辦公室主任詹姆斯·麥克迪維特以上述事故為由反對選塞爾南當指令長，但斯雷頓不改初衷。塞爾南當上指令長後要求恩格當登月艙駕駛員，但得知自己根本沒有談判籌碼後認命。[15][16]阿波羅17號主乘組人選1971年8月13日公布[17]。
塞爾南在阿波羅17號任務時38歲，是美國海軍上校，1963年入選第三組太空人。他1966年駕駛雙子座9A號，是1969年阿波羅10號登月艙駕駛員，阿波羅14號替補指令長。埃萬斯1966年入選第五組太空人，阿波羅17號任務時39歲，是美國海軍中校。任務時37歲的施密特擁有哈佛大學地質學博士學位，1965年入選第四組太空人。埃萬斯與施密特都是首次參與太空飛行。[18]
阿波羅16和17號是最後兩次阿波羅登月任務，太空總署挑選曾參與登月任務的太空人充當替補乘組，無需培訓新人，節省經濟和時間成本[19][20]。阿波羅17號主乘組與替補乘組人選一同公布[17]，替補乘組本是阿波羅15號主乘組：指令長大衛·斯科特、指令艙駕駛員阿爾弗萊德·沃爾登、登月艙駕駛員詹姆斯·艾爾文，但阿波羅15號郵封醜聞爆發後三人在1972年5月撤換[21]，分別由參與阿波羅16號登月的指令長約翰·楊、登月艙駕駛員查爾斯·杜克、阿波羅14號指令艙駕駛員斯圖爾特·羅薩取代[18][22][23]。阿波羅16號指令艙駕駛員肯·馬丁利兒子出生不久，為陪家人謝絕參與阿波羅17號的機會，故由羅薩代替，馬丁利後來參與太空梭項目[24]。此外，羅薩還是阿波羅16號替補指令艙駕駛員[25]。
水星和雙子星計畫任務分主要和替補兩乘組太空人，阿波羅計畫增加人稱支持乘組的第三組人員。阿波羅計畫要求每次會議各乘組都派人參加，阿波羅九號指令長詹姆斯·麥克迪維特認為乘組忙於在全美各地設施訓練，可能無法及時趕回，斯萊頓接受建議設立支持乘組。支持乘組負責遵照指令長要求提供協助，[26]人員大多資歷尚淺，負責整理並及時更新任務規則、飛行計畫和檢查清單[27][28]。阿波羅17號的支持乘組包括羅伯特·歐沃米爾、羅伯特·帕克、戈爾登·福勒頓[29]。
阿波羅計畫的飛行主管負責「採取任何必要措施確保乘組安全和任務成功」[30]，阿波羅17號飛行主管如下：傑拉爾德·D·格里芬（頭班）、基恩·克蘭茨與尼爾·哈欽森（第二班）、皮特·弗蘭克與查爾斯·劉易斯（第三班）[31]。此外，福勒頓、帕克、楊、杜克、馬丁利、羅薩、艾倫·雪帕德、約瑟夫·艾倫任太空載具通訊員[32]。
阿波羅17號徽章圖案主體是希臘太陽神阿波羅和身後渲染成白頭海鵰狀的美國國旗。旗上三顆五角星代表任務乘組，右側可見月球、土星、星系。白頭海雕翅膀覆蓋月球一角，代表人類涉足。[33]
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徽章採用的顏色也有寓意，金色祝福太空飛行從阿波羅17號開始進入「黃金時代」[33]。阿波羅形象根據梵蒂岡博物館雕塑《觀景殿的阿波羅》創作，雙眼看向未來，面朝徽章右側比月球更遙遠的天體，代表人類未來目標，阿波羅象徵人類智慧和報負。徽章由美術家羅伯特·麥考爾根據乘組構想設計。[34]
乘組為指令艙和登月艙挑選呼號時希望向支持阿波羅計畫的美國民眾和阿波羅17號任務致敬，希望呼號契合美國歷史。據塞爾南透露，指令艙呼號「美國號」源自19世紀同名帆船，旨在感謝美國人民。乘組曾考慮「挑戰者號」或「傳承號」為登月艙呼號，最後選中前者，塞爾南稱美國未來面對的挑戰無疑超過傳承。[35]施密特離開「挑戰者號」踏上月表之際說道：「我認為下一代應該接受挑戰，我們對他們留下腳印拭目以待」[36]。
根據太空總署1969年計畫，阿波羅17號原定1971年9月發射[4]。阿波羅13號因事故意外中止，阿波羅太空載具經歷顯著調整，後面各項任務相應推遲[37]。1970年初阿波羅20號任務取消，太空總署決定每年最多開展兩次阿波羅任務[38]。1972年是大選年，為防任務發生重大事故影響理察·尼克森總統競選連任，阿波羅17號定在11月普選過後[39]。尼克森非常關心阿波羅13號乘組安危，擔心再有任務陷入危局對競選連任不利，一度撤銷阿波羅17號撥款，但得知任務安排在12月發射後改變主意[40]。
阿波羅17號與阿波羅15、16號一樣屬「J任務」，需在月表逗留三天並使用阿波羅月球車，科研任務更多。作為阿波羅計畫最後的登月任務，尚未探索的高優先級登月點都在阿波羅17號考慮範圍，但有些在任務早期便否決。例如阿波羅12號已經從哥白尼環形山取樣，共有三次登月任務造訪雨海附近並靠近哥白尼環形山邊緣。第谷坑附近高地因地形崎嶇，太空人難以前往否決。齊奧爾科夫斯基環形山位於月球背面，太空人維持對地通訊成本太高，結合其他技術問題否決。此外，危海西南面地區可由蘇聯太空載具輕鬆前往並取樣，所以也不考慮，登月點選定不久，月球20號便在危海西南取樣。[41]施密特主張著陸月球背面，但飛行運作總監克里斯·克拉夫特告知太空總署拿不出必備通訊衛星所需經費後作罷[42]。
阿方索環形山、伽桑狄環形山、陶拉斯-利特羅谷入圍阿波羅17號登月點決選清單，規劃人員根據任務主要目標挑選：「獲取遠離雨海的古老高地物質、取樣新近（即不超過30億年歷史）火山活動，儘量不與阿波羅15和16號月面行動軌跡重疊，最大限度地獲取新數據」[41]。阿波羅15號指令艙駕駛員沃爾登飛過陶拉斯-利特羅谷時覺得眼前景觀很可能由火山活動形成，是阿波羅17號最終前往該處的重要原因[43]。
伽桑狄環形山因周邊地形崎嶇，估計太空人難以抵達淘汰；探索阿方索環形山比陶拉斯-利特羅谷難度小，但科研價值不及[44]。太空總署認為，只要陶拉斯-利特羅谷南壁近期發生山體滑坡，太空人就能獲取年代久遠的月球高地物質，還可能取得新近火山爆發產物樣品。陶拉斯-利特羅谷與阿波羅15號登月點都位於月海邊緣，但在此著陸的優勢足以彌補地點雷同的不足。[41]太空總署人員和科學工作者組建阿波羅選址特設評估委員會，負責拍板阿波羅登月任務科研目標並挑選登月地點[45]。委員會在1972年2月的最後一次會議上一致推薦陶拉斯-利特羅谷，太空總署從善如流[44]。
與前幾次登月任務一樣，阿波羅17號乘組接受大量培訓，如學習收集月表樣品、使用太空衣、月球車導航、生存訓練、濺落與搜救訓練、設備訓練[46]。儘可能結合月球實際情況為太空人安排地質實地考察，提供月球航空照片和地圖，介紹登月點特徵並提議實地考察路線。太空人經過上述準備次日就按建議路線出發，在沿途各站觀察並完成任務。[47]
1971年10月，太空人來到德克薩斯州大彎曲國家公園開始首次地質實地考察。陶拉斯-利特羅谷是在1972年2月入選登月點，故早期實地考察沒有特別為此設計。從1972年6月開始，太空人參加的實地考察便是專為阿波羅17號登月點設計。[48]塞爾南與施密特都曾是阿波羅登月任務替補乘組，熟悉許多規程。戈登·斯旺等培訓人員擔心，塞爾南對地質問題是否會聽從專業地質學家施密特的意見。塞爾南曾與恩格一起參與阿波羅14號任務訓練，此時不得不接受施密特替代恩格的現實。所幸兩人的團隊協作效果良好，塞爾南學會準確描述地質實地考察見聞，有必要時能在沒有施密特的情況下獨立執行任務。[49]
登月乘組按規劃應當分工協作，抵達新地點後塞爾南執行調整月球車天線等任務以便向地球傳送信號，施密特匯報地質情況。地面科研人員根據施密特的報告調整計畫任務，再由太空載具通訊員轉達登月乘組。據向太空人提供培訓的威廉·穆爾伯格回憶：「實際上是（施密特）在月球主導任務，我們就是這樣安排。地質學界對此人盡皆知，我隱約覺得高層也知道這樣切實可行，所有沒有反對。」[50]
替補指令長和登月艙駕駛員參與部分地質實地考察。阿波羅15號乘組1972年2月劃為阿波羅17號替補乘組，此前實地考察便已開始。斯科特與艾爾文至少有一人參加四次實地考察，其中兩次兩人都在場。替補乘組更換後，楊與杜克參加最後四次實地考察。[21]替補乘組在主乘組半小時後出發，執行完全相同的任務，並由獨立的模擬太空載具通訊員和任務控制中心引導[47]。阿波羅17號太空人的實地考察達14次之多，相比之下阿波羅11號僅一次[51]。
埃萬斯沒參與地質實地考察，此時針對指令艙駕駛員的地質培訓已經發展成熟，他的培訓與指令長和登月艙駕駛員不同。埃萬斯與太空總署地質學家兼機師迪克·萊德利乘飛機飛過地質點，飛行訓練高度要麼在1.2萬米，要麼在300到1500米範圍。從1.2萬米海拔高度觀察地表相當於從111公里高空月球軌道用雙筒望遠鏡觀察月表。埃萬斯每次訓練前花數小時聽取介紹並接受學習指導，訓練後匯報並評估。法魯克·埃爾巴茲在培訓後期教導埃萬斯月球地質直到火箭發射前不久。根據計畫，埃萬斯將隨指令艙反覆繞月飛行並拍攝照片，培訓資訊包含他將會看到的月表特徵。[52]
阿波羅17號太空載具由114號服務與指令艙（編號「CSM-114」，又由114號指令艙「CM-114」和114號服務艙「SM-114」組成）、12號登月艙（編號「LM-12」）[53]、太空載具與登月艙適配器、發射逃逸系統組成[54][55]。如果火箭發射不久任務因故中止，發射逃逸系統包含的火箭引擎可將指令艙送往安全位置，太空載具與登月艙適配器在火箭發射及任務飛行早期相當於容納登月艙的容器。發射逃逸系統在火箭飛到足夠高的位置後不再起作用，直接拋棄。太空載具與登月艙適配器同服務與指令艙、登月艙分離後留在S-IVB三節火箭頂部。[56][57]
太空總署共訂購15枚農神5號運載火箭[58]，發射阿波羅17號的是第12枚[59]，編號「SA-512」[53]。火箭發射時重2961.86噸（其中阿波羅太空載具52739公斤），只比阿波羅16號略輕，比其他阿波羅載人任務都重[60]。
1970年10月27日，S-II二節火箭率先運抵甘迺迪太空中心，下一個是12月21日抵達的S-IVB，S-IC一節火箭1972年5月11日運到，接下來是6月7日送到的儀器部件。登月艙此時已經送到，其中上升段1971年6月16日抵達，下降段次日到達。114號指令艙和服務艙、21號太空載具與登月艙適配器均在1972年3月24日送到，月球車同年6月2日趕到。[61]
指令艙與服務艙1972年3月28日配對[61]，太空載具測試同月開始[62]。服務與指令艙放入甘迺迪太空中心真空室，在真空環境測試。登月艙同樣放入真空室，主乘組和替補乘組均參與服務與指令艙和登月艙測試。[63]工作人員測試早期發現登月艙會合雷達組件接收電壓太高，由製造商格魯曼公司替換，登月艙著陸雷達同樣因不定時故障更換。阿波羅月球車的前後轉向馬達需更換並增加多項調整。[62]1972年7月登月艙移出真空室安裝起落架，同服務與指令艙、太空載具與登月艙適配器拼接。完成合併的太空載具8月運到飛行器裝配大樓接受進一步測試，隨後裝入裝載火箭。[63]模擬任務等各項測試完成後，月球車在8月13日裝入登月艙[64]。
1972年5月15日各級運載火箭開始在飛行器裝配大樓三號隔間組裝，6月27日完工。樓內此時還在處理太空實驗室一號和二號的運載火箭，是太空總署自阿波羅計畫1969年達到高潮以來首次同時處理三枚火箭。8月24日太空載具裝入火箭，[64]28日運到39A號發射台[61]。農神五號此後還會把太空實驗室送上軌道，但當地居民仿佛阿波羅17號就是農神五號任務絕響一樣，五千人前去觀看火箭運往發射台，主乘組當時與本迪克斯公司操作人員一起登上太空載具運輸車[62]。
火箭運到39A發射台後繼續測試，1972年10月11日服務與指令艙同火箭電氣匹配。11月20至21日倒計時演示測試結束，為全部測試程序劃上句點。[61]協調世界時1972年12月5日中午12點53分（北美東部時區上午7點53分）發射倒計時開始[65]。
阿波羅11號之後的登月任務均攜帶阿波羅月球表面實驗數據包，其中設備採用核能供電並在月球部署，太空人返回地球後還能長時間運轉[66]。阿波羅17號數據包包含用於測量月球內部熱流速度的熱流實驗，月表重力儀用於現場測試月球重力場變化[67]，月球大氣成分實驗用於研究大氣組成[68]，月球地震剖面實驗探測附近地震活動，月球噴射物與隕石實驗測量塵埃粒子的速度和能量[67]，除熱流實驗曾在以往任務部署外，其他都是新實驗[66]。
阿波羅13、15、16號都曾攜帶熱流實驗設施，但只有阿波羅15號完成部署，實驗數據出人意料，科研人員迫切希望再次部署驗證，阿波羅17號達成目標[69]。月球重力儀旨在探測重力波，驗證阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論[70]，但最終沒達成預期效果[71]。月球大氣成分實驗在月表部署設施，以質譜儀分析月球大氣[72]。過往任務以其他實驗測量大氣顆粒數量，阿波羅17號的月球大氣成分實驗最後斷定大氣主要包含氖、氦、氫[68]。月球地震剖面實驗是地震探測設備，採用地震檢波器探測地面控制人員在太空人離開月球後引爆爆炸物[67]。月球地震剖面實驗運行時只能以高比特率向地球傳送資訊，月表實驗包其他實驗此時都無法傳送，但持續運作時間有限。設備啟動並探測登月艙上升段起飛、炸藥引爆、上升段拋棄後撞擊月表，此後大概每周打開一次，共持續約100小時。[73]月球噴射物與隕石實驗以探測器測量塵埃顆粒特徵[67]，希望找到彗星、星際空間物體撞擊月球留下的灰塵，但分析表明設備基本只探測到月表緩慢移動的灰塵[74]。
阿波羅15至17號均攜帶月球車，除三次月表行走時運送太空人外還用於運輸工具、通訊設備、月岩樣品[76]。阿波羅17號月球車還運輸移動重力儀實驗、月表電屬性實驗等科學儀器[71][77]，共行駛4小時26分，距離35.7公里，塞爾南與施密特距登月艙最遠時約7.6公里[78]。
移動重力儀由麻省理工學院德雷伯實驗室製作，隨阿波羅17號首次部署。重力儀對研究地球內部結構非常實用，科研人員希望移動重力儀實驗對月球研究起同等功效。重力儀用於測量登月點及登月艙附近相對重力值，還可測量艙外活動途中各位置數值。科研人員利用測量數據判斷登月點及周邊地質結構，儀器放在月表或月球車上都能測量。重力儀經三次艙外活動共測量26次，結果卓具成效。[71]
月表電屬性實驗同樣為阿波羅17號獨有，包含兩大部件：裝在登月艙附近的發射天線、裝上月球車的接收天線。發射天線發無線電信號，經過月表由抵達不同位置的月球車接收。對比發射和接收的電信號可判斷月球土壤電學特徵。實驗結果與月岩成分一致，阿波羅17號著陸點至少兩公里地下幾乎不含任何水分。[77]
太空人在月表鑽孔採集岩芯樣品，再朝鑽出的洞放入長2.4米、直徑兩厘米的月球中子探測器[79]。設備用於測量穿過探測器的中子數量，進而判斷月表在微隕石或其他因素影響下土壤緩慢混合或掩埋的速度。探測器在首次艙外活動放入孔洞，最後一次艙外活動取出帶回地球，將測量結果與鑽孔取樣包含的中子通量對比。探測器與鑽孔取樣所得同現有理論相符，即月表土壤每一百萬年翻轉一厘米，翻轉一米需十億年。[80]
阿波羅17號指令艙開展生物宇宙線實驗，攜帶五隻頭皮下植入輻射監測器的小鼠，檢視它們是否受宇宙射線傷害。每隻小鼠放入相互獨立的金屬管並供氧，跟隨指令艙飛行。五隻小鼠均為囊鼠[81]，文獻記載詳盡、個頭小，任務期間無需飲水、排泄物體積小，持續密封相對簡單，比較能承受環境壓力，故選為實驗目標。[82]五鼠四雄一雌，正式編號分別是A3326、A3400、A3305、A3356、A3352。另據塞爾南回憶，阿波羅17號乘組為五隻小鼠分別取名「福」、「菲」、「弗」、「方」、「菲伊」。[83]
任務期間一隻小鼠死因不明，只有兩隻看起來狀態良好。存活小鼠經研究發現頭皮內部病變，還有一例肝部病變。沒有證據表明兩類病變有關，也沒有證據表明病變由宇宙射線造成。[84]
阿波羅16號曾開展類似生物學實驗，密封容器裝有種子和簡單動物（鹵蟲與甲蟲）的卵，旨在測試太空旅程對這些生物及上面微生物的影響。結果表明種子和微生物幾乎不受影響，但所有的卵不是無法孵化，就是不能正常發育成熟，許多呈現異常或死亡。[85]
阿波羅17號服務艙包含科學儀器艙，內有三種在繞月軌道部署的新實驗：探月器、紅外掃描輻射計、遠紫外線分光計，還有曾在過往任務部署的地圖相機、全景相機、雷射高度計[86]。
探月器向月表發射電磁脈衝束，旨在獲取數據協助開發約1.3公里深的月球內部地質模型[86]。紅外掃描輻射計旨在繪製月表溫度圖，協助定位大片岩石、火山活動，判斷月球地殼結構差異。遠紫外線分光計用於獲取月球大氣層組成、密度、區域差異資訊，還能探測太陽發射並經月表反射的遠紫外線輻射。雷射高度計用於測量太空載具在月表上方的高度，精確度控制在約兩米內，向同樣位於科學儀器艙的地圖和全景相機提供高度資訊。[86][87]
從阿波羅11號開始，歷次任務乘組都發現閉上眼睛後有時會看到「條紋」或「斑點」狀閃光，而且大多是在乘組睡覺、太空載具光線變暗時看到。乘組在月表時看不到這種閃光，但往返月球途中或在繞月軌道飛行時平均兩分鐘就看到一次。[88]
阿波羅17號重複阿波羅16號做過的實驗，判斷閃光是否同宇宙線有關。埃萬斯眼部佩戴設備，記錄高能粒子穿過設備的時間、強度、路徑，另外兩位太空人戴著遮光眼罩。研究人員認為現有證據表明帶電粒子穿過視網膜的確令人感覺看到閃光。[88]
阿波羅17號攜帶的碘化鈉晶體與阿波羅15和16號伽馬射線光譜儀中晶體相同，測得數據經地面人員檢驗後用於制定基準線，減去指令艙或宇宙輻射射線後就能根據早期結果取得更有用的數據[89]。登月艙、服務與指令艙的S波段轉發器指向月球獲取引力場數據。月球軌道計畫探測器所獲數據表明，月球重力因存在質量瘤略有變化。阿波羅15、16號部署的月球子衛星所獲數據與歷次任務數據一起用於繪製月球重力變化圖。[90][91]
阿波羅17號原計畫北美東部時區1972年12月6日晚9點53分發射（協調世界時12月7日凌晨2點53分）[65]，是農神五號火箭唯一的夜間發射和最後一次載人任務。距發射倒計時僅剩30秒時發射定序器自動切斷，令發射延遲兩小時40分。工作人員很快確定發射定序器沒有自動為三節火箭液氧罐加壓，發射控制人員發現後手動加壓但定序器沒有發現，結果中止倒計時。技術人員處理故障以便繼續發射，時針重置在距發射22分鐘。這是阿波羅計畫唯一由硬體問題導致的發射延遲。恢復倒計時後，阿波羅17號在北美東部時區1972年12月7日凌晨0點33分發射。[4][92]發射窗口從原計畫發射時間開始持續到次日凌晨1點31分，火箭必須在這段時間發射[93]。
約50萬人凌晨趕到甘迺迪太空中心周圍觀看發射盛況，800公里外都能看到火箭升空，遠在佛羅里達州邁阿密的觀眾看到「紅色條紋」穿過北部夜空[92]。太空人尼爾·阿姆斯特朗、理察·戈爾登，還有據稱130歲高齡的超級人瑞查理·史密斯蒞臨發射現場[94]。
火箭爬升抵達的軌道高度和速度幾乎與計畫完全相符[95]。發射後數小時太空載具繞地球軌道飛行，乘組監控並檢察太空載具，確保做好離開地球軌道的準備。北美東部時區凌晨3點46分，S-IVB三節火箭點火併保持351秒切入地月轉移軌道，推動太空載具飛向月球。[11][4]
地面控制人員選擇速度更快的軌道，補償發射延誤，確保阿波羅17號按原定時間抵達繞月軌道[96]。三節火箭點火切入地月轉移軌道後約半小時，服務與指令艙同火箭分離，埃萬斯將艙體轉向對準與火箭連接的登月艙。服務與指令艙接下來對接登月艙，再同三節火箭分離。地面任務控制中心控制無需繼續推動太空載具的三節火箭撞擊月球，激發以往阿波羅任務留在月表的地震儀。[11]S-IVB在任務開始近87小時後撞擊月表，激發阿波羅12、14、15、16號留下的地震儀[97]。火箭發射約九小時後，乘組結束任務第一天的工作開始睡覺[11]。
地面任務控制中心與乘組決定縮短任務第二天工作時間，以便調整乘組此後幾天的睡眠周期，為登月當天早起做準備。任務第一天的工作時間因發射推遲延長，故只需保證乘組充足睡眠就能達成上述目標。乘組第三天醒來後執行首次中途校正，服務艙推進引擎點火併持續兩秒來調整太空載具飛向月球的軌道。接下來乘組打開隔斷服務與指令艙和登月艙的艙口，經檢查確定登月艙各功能正常。[11]根據飛航計畫，一切正常意味著任務時鐘可以提前，任務控制中心和乘組決定提前兩小時40分，正好補償火箭發射延誤時間，其中一小時補在任務啟動45小時處，剩餘時間補在65小時處[98]。
乘組飛向月球途中為地球拍照，其中一張照片得名《藍色彈珠》[99]。乘組發現連接服務與指令艙和登月艙的其中一個閂鎖打開，任務開始近60小時之際埃萬斯修理門閂，施密特與塞爾南進入登月艙開始第二階段打掃。修理完成後，門閂停在登月艙從月表起飛並對接服務與指令艙所需位置。[100]
乘組在飛向月球途中開展熱流與對流演示和阿波羅「閃光」實驗。服務艙的科學儀器艙門在太空載具進入繞月軌道數小時前拋棄。北美東部時區12月10日下午2點47分左右，服務艙推進引擎點火減緩太空載具進入繞月軌道的速度。切入並穩定軌道後，乘組開始準備著陸陶拉斯-利特羅谷。[4]
登月當天乘組先檢查登月艙各項功能，沒有發現影響任務繼續的問題。三人穿上太空衣，塞爾南與施密特進入登月艙準備脫離服務與指令艙並著陸。脫離後兩邊維持近距離繞月飛行約一個半小時，太空人在降落前最後一次檢查各項功能。[11]接下來指令長和登月艙駕駛員調整「挑戰者號」軌道，軌道最低點在著陸點上方約16.9公里，準備降落到陶拉斯-利特羅谷。埃萬斯同期在軌道觀測並開展實驗，等待隊友數天後回歸。[4][11][101]
登月艙脫離服務與指令艙兩小時後，塞爾南與施密特完成著陸前準備，點火下降段引擎開始朝陶拉斯-利特羅谷降落[101][102]。約十分鐘後「挑戰者號」按計畫翻轉，兩人面朝登月點，塞爾南引導太空載具飛向理想的著陸位置，施密特向飛行計算機輸入著陸必須的數據。北美東部時區12月11日下午兩點55分登月艙著陸月表，距下降段引擎點火剛過去12分鐘，[102]著陸點在預定位置以東約兩百米[103]。兩人很快開始重新配置登月艙，為停留數天和首次月表艙外活動做準備[4][101]。
塞爾南與施密特在月錶停留約75小時[104]，共執行三次艙外活動。兩人安裝月球車，安放月表實驗包和地震炸藥，駕駛月球車前往九個預定地質調查點收集樣品並觀測。途中施密特自行決定短暫停車12次取樣，太空人無需下車，直接用帶手柄的勺子取樣。[105]艙外活動期間始終由指令長駕駛月球車，登月艙駕駛員協助導航，與阿波羅計畫其他J任務（即阿波羅15和16號）一致[106][107][108]。
首次月表旅行在「挑戰者號」著陸後四小時（北美東部時區12月11日下午6點54分）開始，乘組走出艙口並走下梯子站上腳墊，塞爾南踏出月表活動第一步並在行動前向所有貢獻阿波羅17號任務的人致敬。塞爾南檢視登月艙周圍並表達看法後，施密特踏上月表。[109]兩人首先把月球車等設備卸下登月艙，塞爾南在月球車旁工作時意外將錘子掉在右後檔泥板下，導致檔泥板脫落。阿波羅16號任務期間，約翰·楊在月球車周圍活動時發生過類似意外。擋泥板掉落不致影響任務成敗，不過塞爾南和施密特此後乘月球車行駛時一直被揚起的塵土覆蓋。[110]第二次艙外活動開始時兩人用強力膠布把紙質地圖粘在受損擋泥板上，但膠布粘上月塵導致粘力變差，只維持很短時間。部署並測試月球車機動能力後，指令長和登月艙駕駛員在著陸點以西不遠處部署月表實驗包。部署實驗包耗時超過預期，鑽孔抽取岩芯樣品比較困難，第一次艙外活動的地質任務必須縮減，取消前往埃默里月坑的計畫。塞爾南與施密特部署實驗包後乘月球車前往著陸點南面的斯台諾月坑，準備挖出地下物質，為形成隕石坑的撞擊取樣。兩人收集14公斤樣品，用重力儀測量七次，安裝兩塊炸藥。炸藥回頭遙控引爆，供乘組放置的地震檢波器和過往任務所留地震儀檢測。[111]首次艙外活動持續7小時12分[4]，兩人此後在加壓登月艙停留17小時[112]。
12月12日，塞爾南與施密特在任務控制中心播放的《女武神的騎行》音樂聲中起床，開始第二次月球之旅，兩人首先修理月球車擋泥板。約翰·楊傳達飛行控制人員夜間設計的修理方案：把四張硬紙地圖粘成「擋泥延長板」，然後夾在擋泥板上。[113][114]太空人按指示操作後，擋泥板一直正常運作到第三次艙外活動接近尾聲[115][116]。塞爾南與施密特接下來前往位於南部山腳的第二站：南森月坑，抵達時距「挑戰者號」約7.6公里[8]，創下太空人在地球以外行星體與加壓太空載具的安全距離新紀錄並保持至今[117]，也是史上所有艙外活動距加壓太空載具最遠的一刻[注 1]。太空人此時已至「返航極限」，即一旦月球車損壞兩人能步行返回登月艙的最遠距離。塞爾南與施密特隨後駕車向東北返程。[119]施密特在第三站工作時摔倒，場面尷尬。帕克笑稱休斯頓芭蕾舞團致電太空總署總機邀請施密特加入，第三站所在地2019年更名芭蕾月坑。[120]太空人在第四站矮子月坑發現橙色泥土，後來證實是超35億年前形成的細微火山玻璃珠[121]。任務控制中心科研人員得知發現橙色泥土後大喜過望，覺得太空人很可能發現火山口。但樣品帶回地球分析後科研人員確認矮子月坑不是火山口，而是撞擊坑。分析還發現橙色泥土包含熔岩殘留，熔岩在約35億年前的月球早期向天空噴射，遠早於矮子月坑形成。橙色的火山玻璃凝固後由熔岩沉積物掩埋，直到不到兩千萬年前由形成矮子月坑的撞擊事件撞出。[119]
第二次艙外活動的最後一站是卡米洛特月坑，太空人此行共收集34公斤樣品，用重力儀測量七次，安裝三塊炸藥[4]。塞爾南與施密特以7小時37分刷新艙外活動時長紀錄，還創下距太空載具最遠紀錄、單次行星體艙外活動覆蓋範圍最大紀錄[8]。即時拼湊的簡易擋泥板完好無損，「美國車身協會」主席授予兩人終身名譽會員[122]。
北美東部時區12月13日下午5點25分，阿波羅17號第三次、阿波羅計畫最後一次艙外活動開始。塞爾南與施密特乘月球車前往著陸點東北，探索北部山丘和雕塑山底部。兩人在第六站仔細觀察房子大小的巨石，並以塞爾南的女兒為其取名「特雷西岩」。第九兼計畫的最後一站是范塞爾格月坑。指令長和登月艙駕駛員此行共收集66公斤樣品，重力儀測量九次。[4]第一次艙外活動開始不久，施密特在著陸點附近邊緣看到一塊紋理細密的岩石，與周圍其他岩石不一樣，他在第三次艙外活動結束前把這塊岩石帶回登月艙。岩石後指定編碼「70215號樣品」，重八公斤，是阿波羅17號帶回地球最大的月岩，其中一小片現在史密森尼學會展出，屬極少數允許公眾接觸的月岩。[123]施密特在第六站、北部山丘底部附近收集的橄長岩編號「76535」，經確認是未經重大地質活動影響的最古老月球橄長岩。科研人員利用該樣品開展熱年代學研究，判斷月球是否形成金屬核心，研究結果表面月球核心符合發電機理論。[124][125]
乘組在艙外活動結束前收集一塊角礫岩作為送給地球各國的禮物，此時正有70個國家的學生代表暢遊美國並來到休斯敦任務控制中心。角礫岩得名友誼之石，後來切下部分送給這些學生代表的國家。塞爾南與施密特接下來為登月艙上紀念阿波羅計畫成就的牌匾揭幕。塞爾南在最後一次走進登月艙前言道：[4][126]
……我站在月表，即將踏出人類在月球表面的最後一步踏上歸程，但我們相信人類定將在不久的將來重返月球。我敢說歷史會記住，美國今日之挑戰塑造人類未來命運。我們在陶拉斯-利特羅谷離開月球，秉持天神意旨，我們來去以及未來返回之際都伴隨人類和平與希望。祝阿波羅17號乘組好運。[127]
塞爾南跟在施密特身後回到登月艙，最後一次艙外活動持續7小時15分[4]。登月艙口關閉並重新加壓，兩人脫掉太空衣並調整設置準備在月表睡最後一覺。與前兩次艙外活動結束後一樣，指令長與登月艙駕駛員入睡前與任務控制中心討論當天地質觀測所得。[128]
埃萬斯在塞爾南與施密特登月期間獨自駕駛服務與指令艙在月球軌道飛行，等待隊友回歸同時執行觀測和科學任務。他操作科學儀器艙各種軌道科學設備，利用高空有利位置觀察月表特徵並拍照。[129]為方便登月艙分離並著陸，服務與指令艙的軌道調整為橢圓形，埃萬斯需確保太空載具繞軌道旋轉期間與月表距離基本一致[130]。他觀測可見地質特徵，用手持相機記錄部分視覺目標[129]，還在「日出」時觀測並畫下日冕，所謂「日出」其實就是太空載具從月球黑暗面進入光亮面、月球擋住大部分太陽時的景像[131]。埃萬斯結合曝光和地球反照光，拍攝太空載具飛過時太陽尚未照亮的月表，厄拉多塞隕石坑、哥白尼環形山、東方海附近的照片都是這樣攝製[132]。據阿波羅17號任務報告記載，他不但拍下所有科研攝影目標，還拍下其他有興趣的項目[133]。
埃萬斯與阿波羅16號乘組一樣匯報看到顯然源自月表的「閃光」，施密特也在月球軌道看到類似現象，人稱月球瞬變現象。埃萬斯自稱在格里馬爾迪環形山和東方海附近看到此類閃光。月球瞬變現象成因尚無定論，從埃萬斯的匯報來看，看到閃光的兩地都是月球內部釋氣地點。科研人員推測現象也可能是隕石撞擊所致。[134][135]
埃萬斯的飛航計畫非常繁忙，早上任務控制中心叫他起床都起不來，睡過頭一小時。他在登月艙下降前發現用來打開食品袋的剪刀不知所蹤，從塞爾南和施密特手中借來一把。[136]科學儀器艙的儀器在埃萬斯獨自繞月飛行期間沒有重大故障，只有探月器和地圖相機遇到小問題[137]。包括與隊友共同度過的時光，埃萬斯以148小時創下繞月軌道飛行時長新紀錄[104][138]。
埃萬斯還負責在繞月軌道駕駛服務與指令艙，操縱太空載具保持或改變軌道。除登月艙下降後的調整外，埃萬斯還需在隊友即將回歸之際調整服務與指令艙軌道，人稱平面變更機動，旨在將服務與指令艙軌道對齊登月艙最終軌道。他點火服務推進引擎並持續20秒達成目標。[9][137]
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北美東部時區12月14日下午5點54分，塞爾南與施密特乘登月艙上升段從月表起飛，剛過七分鐘就抵達繞月軌道[139]。起飛約兩小時後，塞爾南駕駛登月艙與埃萬斯控制的服務與指令艙對接，乘組隨後把設備和月岩樣品從登月艙搬到服務與指令艙準備返回地球[102][71]。完成搬運後太空人密封服務與指令艙同登月艙上升段之間的艙口，北美東部時區12月14日深夜11點51分拋棄登月艙。登月艙上升段接下來經遙控脫離軌道，撞擊月表並由歷次登月任務留下的地震儀記錄。[4][71]北美東部時區12月16日下午6點35分，服務艙推進引擎點火併持續120多秒，將太空載具推入返地軌道[139]。
埃萬斯回程路上出艙取回科學儀器艙的膠片磁帶，艙外活動耗時65分鐘，施密特在艙口協助。太空載具此時離地約29.6萬公里，是史上第三遠的「深空」艙外活動，即距離任何行星體都非常遠。這不但是阿波羅計畫最後一次艙外活動，也是史上最後一次深空艙外活動，另外兩次均在阿波羅計畫J任務返地階段完成。[4][140]
乘組返程途中操作服務艙的紅外輻射計和紫外光譜儀，其間還點火九秒完成中途校正[141]。12月19日乘組拋棄不再需要的服務艙，乘指令艙返回地球，再入後於北美東部時區當天下午2點25分濺落太平洋，距負責搜救的提康德羅加號航空母艦僅6.4公里。52分鐘後，三名太空人乘搜救直升機平安登上航母。[4][71]最後的阿波羅任務圓滿收工，許多過往任務的飛行控制人員與太空人齊聚休斯頓任務控制中心，為「美國號」回歸歡呼[142]。
阿波羅17號乘組再也沒有飛上太空[143]。塞爾南1976年從太空總署和美國海軍退役，2017年去世[144]。埃萬斯1976年從海軍退役，1977年從太空總署退休後進入私營機構，1990年與世長辭[145]。施密特1975年從太空總署辭職後當選新墨西哥州聯邦參議員，任期六年[146]。
「美國號」指令艙現在休斯頓林登·詹森太空中心休斯頓太空中心展出[147][148]。「挑戰者號」登月艙上升段在協調世界時1972年12月15日早上6點50分20.8秒（北美東部時區凌晨1點50分）撞擊月表，撞擊點坐標19.96°N 30.50°E[147]。下降段留在月表著陸點，坐標20.19080°N 30.77168°E[9]。塞爾南的阿波羅17號太空衣1974年移交史密森尼學會後由美國國家航空太空博物館收藏[149]，施密特的太空衣放在博物館保羅·加伯大樓。博物館發言人阿曼達·楊2004年表示，所有登月太空衣以施密特的保存最完美，暫不向公眾展示。[150]埃萬斯的太空衣同樣在1974年移交博物館收藏至今[151]。
2009和2011年，月球勘測軌道飛行器從逐漸降低的繞月軌道拍攝阿波羅17號著陸點照片[152]。2018年，德國航太公司PTScientists宣布計畫將兩輛月球車送到阿波羅17號著陸點附近[153]。
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