Luna je najbližje telo v vesolju Zemlji s povprečno razdaljo 238 857 milj (384 400 km). Prva sonda, ki je letela ob Luni, je bila ruska Luna 1, izstreljena 2. januarja 1959. Deset let in šest mesecev pozneje je misija Apollo 11 pristala Neil Armstrong in Edwin "Buzz" Aldrin na Morju spokojnosti 20. julija 1969. Odhod na Luno je naloga, ki, če parafraziram Johna F. Kennedyja, zahteva največ energije in sposobnosti.
Koraki
1. del od 3: Načrtovanje potovanja
Korak 1. Načrtujte korake
Kljub raketnim ladjam vse v enem, ki so priljubljene v znanstvenofantastičnih zgodbah, je odhod na Luno misija, ki jo je najbolje razdeliti na ločene dele: doseči nizko zemeljsko orbito, prestopiti z Zemlje na lunino orbito, pristati na Luni in obrniti korake nazaj. vrniti na Zemljo.
- Nekatere zgodbe znanstvene fantastike, ki so prikazovale realnejši pristop k odhodu na Luno, so astronavte odpeljale na vesoljsko postajo v orbiti, kjer so privezali manjše rakete, ki bi jih odpeljale na Luno in nazaj na postajo. Ker so bile ZDA v konkurenci s Sovjetsko zvezo, ta pristop ni bil sprejet; vesoljske postaje Skylab, Salyut in Mednarodna vesoljska postaja so bile postavljene po koncu projekta Apollo.
- Pri projektu Apollo je bila uporabljena tristopenjska raketa Saturn V. Najnižja prva stopnja je dvignila sklop z izstrelitvene ploščadi na višino 42 kilometrov (68 km), druga stopnja jo je dvignila skoraj na nizko zemeljsko orbito, tretja stopnja pa jo je potisnila v orbito in nato proti Luni.
- Projekt Constellation, ki ga je NASA predlagala za vrnitev na Luno leta 2018, je sestavljen iz dveh različnih dvostopenjskih raket. Obstajata dve različni zasnovi raket prve stopnje: dvižna stopnja samo za posadko, sestavljena iz enega samega petsegmentnega raketnega ojačevalnika, Ares I, in stopnja dviganja posadke in tovora, sestavljena iz petih raketnih motorjev pod zunanjim rezervoarjem za gorivo, dopolnjenim z dva petsegmentna trdna raketna ojačevalnika, Ares V. Druga stopnja za obe različici uporablja motor z enim tekočim gorivom. Težko dvižni sklop bi nosil lunino orbitalno kapsulo in pristanek, kamor bi astronavti prenesli, ko dva raketna sistema pristaneta.
Korak 2. Paket za potovanje
Ker luna nima ozračja, morate prinesti svoj kisik, da boste imeli kaj dihati, medtem ko ste tam, in ko se sprehajate po lunini površini, morate biti v vesoljski obleki, da se zaščitite pred vročo vročino dvotedenski lunin dan ali umirjajoč mraz enako dolge lunine noči-da ne omenjam sevanja in mikro-meteoroidov, ki jim površje izpostavlja pomanjkanje ozračja.
- Prav tako boste morali jesti. Večino hrane, ki jo uporabljajo astronavti v vesoljskih misijah, je treba za zmanjšanje njihove teže sušiti zmrzovanjem in koncentrirati, nato pa jo pojesti z dodajanjem vode. Prav tako morajo biti živila z visoko vsebnostjo beljakovin, da zmanjšajo količino telesnih odpadkov, ki nastanejo po zaužitju. (Vsaj jih lahko opereš s Tangom.)
- Vse, kar vzamete s seboj v vesolje, povečuje težo, kar povečuje količino goriva, ki je potrebno za dvig, in raketo, ki jo nosi v vesolje, tako da v vesolje ne boste mogli vzeti preveč osebnih predmetov - in te lunine kamnine bodo tehtale Na Zemlji šestkrat toliko kot na Luni.
Korak 3. Določite zagonsko okno
Lansirno okno je časovni razpon za izstrelitev rakete z Zemlje, da bi lahko pristala na želenem območju Lune v času, ko bi bilo dovolj svetlobe za raziskovanje pristajalnega območja. Začetno okno je bilo dejansko opredeljeno na dva načina, kot mesečno okno in dnevno okno.
- Mesečno zagonsko okno izkoristi, kje je načrtovano pristajalno območje glede na Zemljo in Sonce. Ker Zemljina gravitacija sili Luno, da ostane na isti strani obrnjena proti Zemlji, so bile na območjih obrnjene proti Zemlji izbrane raziskovalne misije, ki so omogočile radijsko komunikacijo med Zemljo in Luno. Čas je bilo treba izbrati tudi v času, ko je na pristajalnem območju sijalo sonce.
- Dnevno okno za izstrelitev izkorišča pogoje izstrelitve, kot so kot, pod katerim bi izstrelili vesoljsko plovilo, zmogljivost raketnih raket in prisotnost ladje od spodaj, da bi spremljala napredek leta rakete. Že zgodaj so bili pomembni svetlobni pogoji za izstrelitev, saj je dnevna svetloba olajšala nadzor nad splavi na izstrelitveni ploščadi ali pred doseganjem orbite, pa tudi dokumentiranje splava s fotografijami. Ker je NASA pridobila več prakse pri nadzoru misij, so bile dnevne svetlobe manj potrebne; Apollo 17 so izstrelili ponoči.
2. del 3: Na Luno ali doprsje
Korak 1. Dvignite
V idealnem primeru bi bilo treba raketo, usmerjeno proti Luni, izstreliti navpično, da bi izkoristili Zemljino vrtenje in ji pomagali doseči orbitalno hitrost. Vendar je NASA v projektu Apollo omogočila možen razpon 18 stopinj v obe smeri od navpičnice, ne da bi bistveno ogrozila izstrelitev.
Korak 2. Dosezite nizko orbito Zemlje
Pri izogibanju privlačnosti Zemljine gravitacije je treba upoštevati dve hitrosti: hitrost pobega in orbitalno hitrost. Hitrost pobega je hitrost, ki je potrebna za popolno izogibanje gravitaciji planeta, medtem ko je orbitalna hitrost hitrost, potrebna za obhod okoli planeta. Hitrost pobega za zemeljsko površino je približno 25 000 mph ali 7 milj na sekundo (40, 248 km/h ali 11,2 km/s), medtem ko je orbitalna hitrost na površini enaka. Orbitalna hitrost zemeljske površine je le okoli 18 000 mph (7,9 km/s); za dosego orbitalne hitrosti potrebuje manj energije kot hitrost pobega.
Poleg tega vrednosti orbitalne in evakuacijske hitrosti padajo dlje od zemeljske površine, pri čemer je hitrost pobega vedno približno 1,414 (kvadratni koren 2) -kratna orbitalna hitrost
Korak 3. Prehod na čezmesečno pot
Ko dosežete nizko zemeljsko orbito in preverite, ali so vsi ladijski sistemi delujoči, je čas, da sprožite potisnike in se odpravite na Luno.
- S projektom Apollo je bilo to storjeno tako, da so bili zadnjič sproženi tretjestopenjski propelerji, ki so pognali vesoljsko plovilo proti Luni. Med potjo se je ukazno -servisni modul (CSM) ločil od tretje stopnje, se obrnil in priklopil z modulom lunine ekskurzije (LEM), ki se je nosil v zgornjem delu tretje stopnje.
- S projektom Constellation je načrt, da raketa, ki nosi posadko in njeno pristanišče za poveljstvo kapsule, stoji na nizki zemeljski orbiti s stopnjo odhoda in lunarnim pristankom, ki jo pripelje tovorna raketa. Odhodna stopnja bi nato sprožila svoje potisnike in vesoljsko plovilo poslala na Luno.
Korak 4. Dosezite lunino orbito
Ko vesoljsko plovilo vstopi v lunino gravitacijo, ga sproži, da ga upočasni in postavi v orbito okoli lune.
Korak 5. Prenos na lunarni pristanek
Tako Project Apollo kot Project Constellation imata ločena orbitalna in pristajalna modula. Ukazni modul Apollo je zahteval, da eden od treh astronavtov ostane zadaj, da bi ga upravljal, druga dva pa sta se vkrcala na lunin modul. Orbitalna kapsula Project Constellation je zasnovana tako, da se samodejno zažene, tako da se lahko vsi štirje astronavti, ki jih je zasnovala za prevoz, po želji vkrcajo na lunarni pristanek.
Korak 6. Spustite se na lunino površino
Ker luna nima ozračja, je treba z raketami upočasniti spust lunarnega pristajalca na približno 160 km/h, da zagotovimo nedotaknjen pristanek in počasneje, da svojim potnikom zagotovimo mehak pristanek. V idealnem primeru bi morala biti načrtovana pristajalna površina brez večjih balvanov; zato je bilo za pristanek Apolla 11 izbrano morje miru.
Korak 7. Raziščite
Ko pristanete na Luni, je čas, da naredite ta majhen korak in raziščete lunino površino. Medtem ko lahko zberete lunine kamnine in prah za analizo na Zemlji, in če ste s seboj pripeljali zložljivi lunarni rover, kot so to storili misiji Apollo 15, 16 in 17, lahko celo vroče palice na luninem površju dosežete do 11,2. mph (18 km/h). (Kljub temu se ne trudite z vrtenjem motorja; enota deluje na baterije in vseeno ni zraka, ki bi prenašal zvok vrtljivega motorja.)
3. del 3: Vrnitev na Zemljo
Korak 1. Spakirajte in pojdite domov
Ko opravite posel na Luni, spakirajte vzorce in orodje ter se vkrcajte na lunarni pristanek za povratno potovanje.
Lunin modul Apollo je bil zasnovan v dveh stopnjah: stopnja sestopa, da se spusti na Luno, in stopnja vzpona, da astronavte dvignejo nazaj v lunino orbito. Stopnja sestopa je ostala za Luno (in prav tako je bil lunarni rover)
Korak 2. Pristanite s plovilom v orbiti
Ukazni modul Apollo in orbitalna kapsula Constellation sta zasnovana tako, da astronavte popeljejo z Lune nazaj na Zemljo. Vsebina lunarnih desantov se prenese na orbite, lunarni desanti pa se nato odpnejo, da se sčasoma zrušijo nazaj na Luno.
Korak 3. Pojdite nazaj na Zemljo
Glavni potisnik na servisnih modulih Apollo in Constellation se sproži, da se izogne lunini gravitaciji, vesoljsko plovilo pa je usmerjeno nazaj na Zemljo. Ob vstopu v Zemljino gravitacijo je potisni modul servisnega modula usmerjen proti Zemlji in ponovno sprožen, da upočasni ukazno kapsulo, preden se izstreli.
Korak 4. Pojdite na pristanek
Toplotni ščit komandnega modula/kapsule je izpostavljen, da astronavte zaščiti pred vročino ponovnega vstopa. Ko plovilo vstopi v debelejši del zemeljske atmosfere, se uporabijo padala, ki dodatno upočasnijo kapsulo.
- Za projekt Apollo je ukazni modul, kot so to storile prejšnje misije NASA s posadko, pljusknil v ocean, odkrilo pa ga je plovilo mornarice. Ukazni moduli niso bili ponovno uporabljeni.
- Za projekt Constellation je v načrtu, da se dotakne kopnega, kot so to storile vesoljske misije s sovjetsko posadko, pri čemer je možnost izstrelitve v ocean možnost, če dotik na kopnem ni mogoč. Ukazna kapsula je zasnovana za obnovo, zamenjavo toplotnega ščita z novim in ponovno uporabo.
