Το φεγγάρι είναι το πλησιέστερο σώμα στο διάστημα στη Γη, με μέση απόσταση 238, 857 μίλια (384, 400 χιλιόμετρα). Ο πρώτος ανιχνευτής που πέταξε από το φεγγάρι ήταν το ρωσικό Luna 1, που ξεκίνησε στις 2 Ιανουαρίου 1959. Δέκα χρόνια και έξι μήνες αργότερα, η αποστολή Apollo 11 προσγειώθηκε τον Neil Armstrong και τον Edwin "Buzz" Aldrin στη θάλασσα της ηρεμίας στις 20 Ιουλίου 1969. Η μετάβαση στο φεγγάρι είναι ένα έργο που, για να παραφράσω τον John F. Kennedy, απαιτεί το καλύτερο από τις ενέργειες και τις ικανότητές του.
Βήματα
Μέρος 1 από 3: Σχεδιασμός του ταξιδιού
Βήμα 1. Σχεδιάστε να προχωρήσετε σταδιακά
Παρά τα πυραυλικά πλοία all-in-one δημοφιλή σε ιστορίες επιστημονικής φαντασίας, η μετάβαση στο φεγγάρι είναι μια αποστολή που χωρίζεται καλύτερα σε ξεχωριστά μέρη: επίτευξη τροχιάς χαμηλής γης, μεταφορά από τη Γη σε σεληνιακή τροχιά, προσγείωση στο φεγγάρι και αντιστροφή των βημάτων να επιστρέψει στη Γη.
- Ορισμένες ιστορίες επιστημονικής φαντασίας που απεικόνιζαν μια πιο ρεαλιστική προσέγγιση για τη μετάβαση στο φεγγάρι είχαν αστροναύτες να πηγαίνουν σε τροχιά γύρω από το διαστημικό σταθμό όπου αγκυροβόλησαν μικρότεροι πύραυλοι που θα τους οδηγούσαν στο φεγγάρι και πίσω στον σταθμό. Επειδή οι Ηνωμένες Πολιτείες ήταν σε ανταγωνισμό με τη Σοβιετική Ένωση, αυτή η προσέγγιση δεν υιοθετήθηκε. οι διαστημικοί σταθμοί Skylab, Salyut και ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός τοποθετήθηκαν όλοι μετά το τέλος του έργου Απόλλων.
- Το έργο Apollo χρησιμοποίησε τον πύραυλο Saturn V τριών σταδίων. Το πιο χαμηλό πρώτο στάδιο σήκωσε το συγκρότημα από την πλατφόρμα εκτόξευσης σε ύψος 68 χιλιομέτρων, το δεύτερο στάδιο το ανέβασε σχεδόν σε χαμηλή τροχιά της Γης και το τρίτο στάδιο το έσπρωξε σε τροχιά και στη συνέχεια προς το φεγγάρι.
- Το έργο Constellation που πρότεινε η NASA για επιστροφή στο φεγγάρι το 2018 αποτελείται από δύο διαφορετικούς πυραύλους δύο σταδίων. Υπάρχουν δύο διαφορετικά σχέδια πυραύλων πρώτου σταδίου: ένα στάδιο ανύψωσης μόνο για το πλήρωμα που αποτελείται από ένα ενιαίο ενισχυτή πυραύλων πέντε τμημάτων, το Ares I και ένα στάδιο ανύψωσης πληρώματος και φορτίου που αποτελείται από πέντε κινητήρες πυραύλων κάτω από μια εξωτερική δεξαμενή καυσίμου που συμπληρώνεται από δύο ενισχυτές πυραύλων στερεών πέντε τμημάτων, ο Ares V. Το δεύτερο στάδιο και για τις δύο εκδόσεις χρησιμοποιεί έναν κινητήρα καυσίμου ενός υγρού. Το συγκρότημα ανύψωσης βαρών θα μετέφερε τη σεληνιακή τροχιακή κάψουλα και προσγειωτή, στο οποίο θα μεταφέρονταν οι αστροναύτες όταν αγκυροβολούν τα δύο συστήματα πυραύλων.
Βήμα 2. Πακέτο για το ταξίδι
Επειδή το φεγγάρι δεν έχει ατμόσφαιρα, πρέπει να φέρετε το δικό σας οξυγόνο για να έχετε κάτι να αναπνεύσετε ενώ βρίσκεστε εκεί, και όταν περπατάτε στην σεληνιακή επιφάνεια πρέπει να βρίσκεστε σε ένα κοστούμι για να προστατευτείτε από την καύσωνα η σεληνιακή μέρα διάρκειας δύο εβδομάδων ή το ψυχρό ψυχρό της εξίσου μεγάλης σεληνιακής νύχτας-για να μην αναφέρουμε την ακτινοβολία και τα μικρο-μετεωροειδή, η έλλειψη ατμόσφαιρας εκθέτει την επιφάνεια.
- Θα χρειαστεί επίσης να έχετε κάτι να φάτε. Τα περισσότερα από τα τρόφιμα που χρησιμοποιούνται από τους αστροναύτες σε διαστημικές αποστολές πρέπει να στεγνώσουν με κατάψυξη και να συμπυκνωθούν για να μειώσουν το βάρος τους και στη συνέχεια να ανασυσταθούν προσθέτοντας νερό όταν τρώγονται. Πρέπει επίσης να είναι τροφές πλούσιες σε πρωτεΐνες για να ελαχιστοποιήσουν την ποσότητα των αποβλήτων του σώματος που παράγονται μετά το φαγητό. (Τουλάχιστον μπορείτε να τα ξεπλύνετε με το Tang.)
- Όλα όσα παίρνετε στο διάστημα μαζί σας προσθέτουν βάρος, το οποίο αυξάνει την ποσότητα καυσίμου που απαιτείται για να το σηκώσετε και τον πύραυλο που το μεταφέρει στο διάστημα, οπότε δεν θα μπορείτε να μεταφέρετε πάρα πολλά προσωπικά αντικείμενα στο διάστημα - και αυτοί οι σεληνιακοί βράχοι θα ζυγίσουν 6 φορές περισσότερο στη Γη από ότι στο φεγγάρι.
Βήμα 3. Προσδιορίστε το παράθυρο εκκίνησης
Το παράθυρο εκτόξευσης είναι το χρονικό εύρος για την εκτόξευση του πύραυλου από τη Γη για να μπορέσει να προσγειωθεί στην επιθυμητή περιοχή του φεγγαριού σε μια περίοδο που θα υπήρχε αρκετό φως για την εξερεύνηση της περιοχής προσγείωσης. Το παράθυρο εκκίνησης ορίστηκε στην πραγματικότητα με δύο τρόπους, ως μηνιαίο παράθυρο και ημερήσιο παράθυρο.
- Το μηνιαίο παράθυρο εκτόξευσης εκμεταλλεύεται το σημείο όπου είναι η προγραμματισμένη περιοχή προσγείωσης σε σχέση με τη Γη και τον ήλιο. Επειδή η βαρύτητα της Γης αναγκάζει το φεγγάρι να διατηρήσει την ίδια πλευρά στραμμένη προς τη Γη, επιλέχθηκαν αποστολές εξερεύνησης σε περιοχές της πλευράς της Γης για να καταστεί δυνατή η ραδιοεπικοινωνία μεταξύ της Γης και της Σελήνης. Η ώρα έπρεπε επίσης να επιλεγεί σε μια εποχή που ο ήλιος έλαμπε στην περιοχή προσγείωσης.
- Το παράθυρο καθημερινής εκτόξευσης εκμεταλλεύεται τις συνθήκες εκτόξευσης, όπως η γωνία υπό την οποία θα εκτοξευόταν το διαστημόπλοιο, η απόδοση των πυραύλων ενίσχυσης και η παρουσία ενός πλοίου από την εκτόξευση για να παρακολουθεί την πρόοδο της πτήσης του πυραύλου. Από νωρίς, οι συνθήκες φωτισμού για την εκτόξευση ήταν σημαντικές, καθώς το φως της ημέρας διευκόλυνε την επίβλεψη των αμβλώσεων στο πεδίο εκτόξευσης ή πριν την επίτευξη τροχιάς, καθώς και την ικανότητα τεκμηρίωσης των αμβλώσεων με φωτογραφίες. Καθώς η NASA απέκτησε περισσότερη πρακτική στην επίβλεψη αποστολών, οι εκτοξεύσεις της ημέρας ήταν λιγότερο απαραίτητες. Το Apollo 17 εκτοξεύτηκε τη νύχτα.
Μέρος 2 από 3: To The Moon or Bust
Βήμα 1. Σηκωθείτε
Στην ιδανική περίπτωση, ένας πύραυλος που κατευθύνεται προς το φεγγάρι πρέπει να εκτοξεύεται κάθετα για να επωφεληθεί από την περιστροφή της Γης για να το βοηθήσει να επιτύχει τροχιακή ταχύτητα. Ωστόσο, στο Project Apollo, η NASA επέτρεψε ένα πιθανό εύρος 18 μοιρών είτε από την κάθετη, χωρίς να θέσει σε κίνδυνο τον εκτοξευτή.
Βήμα 2. Επίτευξη χαμηλής τροχιάς της Γης
Για να ξεφύγουμε από την έλξη της βαρύτητας της Γης, υπάρχουν δύο ταχύτητες που πρέπει να λάβουμε υπόψη: η ταχύτητα διαφυγής και η τροχιακή ταχύτητα. Η ταχύτητα διαφυγής είναι η ταχύτητα που απαιτείται για να ξεφύγει εντελώς από τη βαρύτητα ενός πλανήτη, ενώ η τροχιακή ταχύτητα είναι η ταχύτητα που απαιτείται για να μεταβεί σε τροχιά γύρω από έναν πλανήτη. Η ταχύτητα διαφυγής για την επιφάνεια της Γης είναι περίπου 25, 000 μίλια/ώρα ή 7 μίλια ανά δευτερόλεπτο (40, 248 χλμ./Ώρα ή 11,2 χλμ/δευτ.), Ενώ η τροχιακή ταχύτητα στην επιφάνεια είναι. Η τροχιακή ταχύτητα για την επιφάνεια της Γης είναι μόνο περίπου 18, 000 mph (7,9 km/s). χρειάζεται λιγότερη ενέργεια για να επιτευχθεί τροχιακή ταχύτητα από την ταχύτητα διαφυγής.
Επιπλέον, οι τιμές για τροχιακή και ταχύτητα διαφυγής πέφτουν όσο πιο μακριά από την επιφάνεια της Γης προχωράτε, με ταχύτητα διαφυγής πάντα περίπου 1,414 (η τετραγωνική ρίζα 2) φορές την τροχιακή ταχύτητα
Βήμα 3. Μετάβαση σε μια σεληνιακή τροχιά
Αφού επιτύχετε χαμηλή τροχιά γύρω από τη Γη και επαληθεύσετε ότι όλα τα συστήματα του πλοίου είναι λειτουργικά, ήρθε η ώρα να πυροβολήσετε προωθητήρες και να πάτε στο φεγγάρι.
- Με το Project Apollo, αυτό έγινε με την εκτόξευση τρίτων σταδίων για τελευταία φορά για να ωθήσει το διαστημόπλοιο προς το φεγγάρι. Στην πορεία, η μονάδα εντολής/υπηρεσίας (CSM) διαχωρίστηκε από το τρίτο στάδιο, γύρισε και συνδέθηκε με τη μονάδα σεληνιακής εκδρομής (LEM) που μεταφέρθηκε στο επάνω μέρος του τρίτου σταδίου.
- Με το Project Constellation, το σχέδιο είναι να έχει ο πύραυλος που μεταφέρει το πλήρωμα και την κάψουλα εντολών του σε χαμηλή τροχιά της Γης με το στάδιο αναχώρησης και τη σεληνιακή προσγείωση να αναδεικνύεται από τον πύραυλο φορτίου. Το στάδιο αναχώρησης θα πυροδοτήσει στη συνέχεια τους προωθητήρες του και θα στείλει το διαστημόπλοιο στο φεγγάρι.
Βήμα 4. Επίτευξη σεληνιακής τροχιάς
Μόλις το διαστημόπλοιο εισέλθει στη βαρύτητα του φεγγαριού, πυροβολήστε τους ώμους για να το επιβραδύνετε και τοποθετήστε το σε τροχιά γύρω από το φεγγάρι.
Βήμα 5. Μεταφορά στη σεληνιακή προσγείωση
Τόσο το Project Apollo όσο και το Project Constellation διαθέτουν ξεχωριστές ενότητες τροχιάς και προσγείωσης. Η ενότητα εντολών Απόλλων απαιτούσε να παραμείνει ένας από τους τρεις αστροναύτες για να την πιλοτάρει, ενώ οι άλλοι δύο επιβιβάστηκαν στη σεληνιακή μονάδα. Η τροχιακή κάψουλα του Project Constellation έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί αυτόματα, έτσι ώστε και οι τέσσερις αστροναύτες που έχει σχεδιαστεί να μεταφέρει να μπορούν να επιβιβαστούν στη σεληνιακή προσγείωσή του, εάν το επιθυμούν.
Βήμα 6. Κατεβείτε στην επιφάνεια του φεγγαριού
Επειδή το φεγγάρι δεν έχει ατμόσφαιρα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσουμε ρουκέτες για να επιβραδύνουμε την κάθοδο της σεληνιακής προσγείωσης στα 160 χλμ./Ώρα για να εξασφαλίσουμε μια ανέπαφη προσγείωση και πιο αργή για να εγγυηθούμε στους επιβάτες της μια ήπια προσγείωση. Ιδανικά, η προγραμματισμένη επιφάνεια προσγείωσης πρέπει να είναι απαλλαγμένη από μεγάλους ογκόλιθους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η θάλασσα της ηρεμίας επιλέχθηκε ως τόπος προσγείωσης για τον Απόλλωνα 11.
Βήμα 7. Εξερευνήστε
Μόλις προσγειωθείτε στο φεγγάρι, ήρθε η ώρα να κάνετε αυτό το μικρό βήμα και να εξερευνήσετε τη σεληνιακή επιφάνεια. Ενώ βρίσκεστε εκεί, μπορείτε να μαζέψετε σεληνιακά πετρώματα και σκόνη για ανάλυση στη Γη, και αν φέρετε μαζί σας ένα πτυσσόμενο σεληνιακό ρόβερ όπως έκαναν οι αποστολές Apollo 15, 16 και 17, μπορείτε ακόμη και να κάνετε καυτή ράβδο στην σεληνιακή επιφάνεια έως και 11,2 μίλι/ώρα (18 χλμ./ώρα). (Μην κάνετε τον κόπο να στρέψετε τον κινητήρα, ωστόσο, η μονάδα τροφοδοτείται από μπαταρία και δεν υπάρχει αέρας για να μεταφέρει τον ήχο ενός περιστρεφόμενου κινητήρα, ούτως ή άλλως.)
Μέρος 3 από 3: Επιστροφή στη Γη
Βήμα 1. Συσκευάστε και πάτε σπίτι
Αφού ολοκληρώσετε την επιχείρησή σας στο φεγγάρι, μαζέψτε τα δείγματα και τα εργαλεία σας και επιβιβαστείτε στη σεληνιακή σας προσγείωση για το ταξίδι της επιστροφής.
Η σεληνιακή μονάδα του Απόλλωνα σχεδιάστηκε σε δύο στάδια: ένα στάδιο καθόδου για να κατέβει στο φεγγάρι και ένα στάδιο ανόδου για να σηκώσει τους αστροναύτες πίσω σε σεληνιακή τροχιά. Το στάδιο της καθόδου έμεινε πίσω στο φεγγάρι (και το ίδιο έγινε και με το σεληνιακό ρόβερ)
Βήμα 2. Συνδέστε με το σκάφος σε τροχιά
Η μονάδα εντολών Apollo και η τροχιακή κάψουλα Constellation έχουν σχεδιαστεί για να μεταφέρουν αστροναύτες από το φεγγάρι πίσω στη Γη. Το περιεχόμενο των σεληνιακών προσγειωτών μεταφέρεται στα τροχιακά και τα σεληνιακά προσγειωμένα στη συνέχεια αποσυνδέονται, για να επιστρέψουν τελικά στο φεγγάρι.
Βήμα 3. Επιστρέψτε στη Γη
Το κύριο προωθητικό στοιχείο στις μονάδες υπηρεσιών Apollo και Constellation εκτοξεύεται για να ξεφύγει από τη βαρύτητα του φεγγαριού και το διαστημόπλοιο κατευθύνεται πίσω στη Γη. Με την είσοδο στη βαρύτητα της Γης, η προωθητική μονάδα υπηρεσίας στρέφεται προς τη Γη και πυροβολείται ξανά για να επιβραδύνει την κάψουλα εντολών πριν αποβληθεί.
Βήμα 4. Πηγαίνετε για προσγείωση
Η θερμική ασπίδα της μονάδας εντολών/κάψουλας εκτίθεται για να προστατεύσει τους αστροναύτες από τη θερμότητα της επανεισόδου. Καθώς το σκάφος εισέρχεται στο παχύτερο μέρος της ατμόσφαιρας της Γης, αλεξίπτωτα αναπτύσσονται για να επιβραδύνουν περαιτέρω την κάψουλα.
- Για το Project Apollo, η μονάδα εντολών εκτοξεύτηκε στον ωκεανό, όπως είχαν κάνει οι προηγούμενες επανδρωμένες αποστολές της NASA και ανακτήθηκε από σκάφος του Πολεμικού Ναυτικού. Οι μονάδες εντολών δεν επαναχρησιμοποιήθηκαν.
- Για το Project Constellation, το σχέδιο είναι να αγγίξει την ξηρά, όπως έκαναν οι σοβιετικές επανδρωμένες διαστημικές αποστολές, με το splashdown στον ωκεανό να είναι μια επιλογή εάν δεν είναι εφικτό το touchdown στην ξηρά. Η κάψουλα εντολών έχει σχεδιαστεί για ανακαίνιση, αντικαθιστώντας τη θερμική ασπίδα με μια νέα και επαναχρησιμοποιείται.
