Księżyc jest najbliższym ciałem niebieskim Ziemi, jego średnia odległość wynosi 384 403 km. Pierwszym satelitą, który latał z księżycem, była Luna 1 z Rosji, wystrzelona 2 stycznia 1959 r. Dziesięć i pół roku później misja Apollo 11 wylądowała w lipcu Neil Armstrong i Edwin „Buzz” Aldrin na Morzu Spokoju 20, 1969. Dostanie się na Księżyc było trudnym zadaniem (według Johna F. Kennedy'ego) wymaga największej energii i umiejętności.
Krok
Część 1 z 3: Planowanie podróży
Krok 1. Zaplanuj podróż etapami
Chociaż popularna fantastyka naukowa mówi, że do wszystkiego wystarczy tylko rakieta, w rzeczywistości statek rakietowy jest podzielony na kilka części: osiągnięcie niskiej orbity okołoziemskiej, przeniesienie z Ziemi na orbitę księżycową, lądowanie na Księżycu i odwróć wszystkie te kroki, aby powrócić na Ziemię.
- Niektóre historie science fiction przedstawiają bardziej realistyczną historię wyprawy na Księżyc poprzez zabranie astronautów na orbitującą stację kosmiczną. Tam dołączona mała rakieta zabierze astronautów na księżyc iz powrotem na stację. Jednak ta metoda nie została wykorzystana z powodu rywalizacji między Stanami Zjednoczonymi a Związkiem Radzieckim; Stacje kosmiczne Skylab, Salyut i International Space Station powstały po zakończeniu projektu Apollo.
- W projekcie Apollo wykorzystano trzystopniową rakietę Saturn V. Najniższy stopień unosi rakietę z pasa startowego na wysokość 68 km, drugi stopień wypycha ją prawie na niską orbitę okołoziemską, a trzeci stopień wypycha ją na orbitę, a następnie w kierunku księżyca.
- Projekt Constellation zaproponowany przez NASA, aby powrócić na Księżyc w 2018 roku, składa się z dwóch dwustopniowych rakiet. Istnieją dwa projekty rakiet pierwszego stopnia: Ares I, etap podnoszenia załogowego składający się z jednego pięciosegmentowego wzmacniacza rakietowego oraz Ares V, etap podnoszenia załogowego i towarowego składający się z pięciu silników rakietowych pod zewnętrznymi zbiornikami paliwa oraz dwóch pięciu dopalaczy rakiet na paliwo stałe.-segment. Drugi stopień dla obu wersji wykorzystuje pojedynczy silnik na paliwo płynne. Wytrzymały zespół będzie przenosić księżycową kapsułę orbitalną i lądownik, do którego astronauci będą transportowani po zadokowaniu dwóch systemów rakietowych.
Krok 2. Spakuj się na wycieczkę
Ponieważ księżyc nie ma atmosfery, musisz nosić własny tlen, aby móc tam oddychać, a podczas spaceru po powierzchni Księżyca musisz nosić skafander kosmiczny, aby chronić przed palącym skwarem dwóch tygodni światła dziennego i mrozem niebo nocą, nie wspominając już o promieniowaniu i mikrometeorach, które wchodzą w atmosferę powierzchni Księżyca.
- Potrzebujesz także jedzenia. Większość żywności spożywanej przez astronautów musi być liofilizowana i zagęszczana, aby zmniejszyć wagę, a następnie rozpuszczona przez dodanie wody przed jedzeniem. Astronauci powinni również stosować dietę wysokobiałkową, aby zminimalizować ilość odpadów wytwarzanych przez organizm po jedzeniu.
- Wszystko, co zabierasz w kosmos, zwiększa wagę i zwiększa ilość paliwa i rakiet, które przenoszą je w kosmos, więc nie powinieneś zabierać w kosmos zbyt wielu osobistych rzeczy. Ciężar na Księżycu jest 6 razy większy niż ciężar na Ziemi.
Krok 3. Określ możliwość uruchomienia
Prawdopodobieństwo wystrzelenia to czas wystrzelenia rakiety z Ziemi w celu wylądowania w żądanym obszarze na Księżycu, o ile jest wystarczająco dużo światła, aby zbadać obszar lądowania. Kursy na start są w rzeczywistości definiowane na dwa sposoby: kursy miesięczne i kursy dzienne.
- Kursy miesięczne korzystają z planów lądowisk związanych z Ziemią i Słońcem. Ponieważ grawitacja Ziemi zmusza Księżyc do zwrócenia się tą samą stroną do Ziemi, misje eksploracyjne są definiowane w regionie strony zwróconej ku Ziemi, aby umożliwić komunikację radiową między Ziemią a Księżycem. Wybrany czas to czas, w którym na lądowisko świeci słońce.
- Codzienne okazje wykorzystują warunki startu, takie jak kąt, pod jakim statek kosmiczny startuje, osiągi rakietowego wzmacniacza i obecność statku od startu do śledzenia postępu lotu rakiety. Wcześniej ważne były również warunki świetlne do startu samolotu, ponieważ w ciągu dnia łatwiej byłoby monitorować anulację na wyrzutni lub przed wejściem na orbitę, a także możliwość udokumentowania zdjęć anulacji. Starty w świetle dziennym są mniej potrzebne, ponieważ NASA ma większą kontrolę nad monitorowaniem misji; Apollo 17 został wystrzelony w nocy.
Część 2 z 3: Na Księżyc
Krok 1. Przygotuj się do startu
Najlepiej byłoby, gdyby rakieta skierowana na Księżyc została wystrzelona pionowo, aby wykorzystać obrót Ziemi do osiągnięcia prędkości orbitalnej. Jednak projekt Apollo NASA umożliwił wystartowanie pod kątem 18 stopni w pionie w dowolnym kierunku bez większej ingerencji w start.
Krok 2. Osiągnij niską orbitę okołoziemską
Aby uciec przed przyciąganiem grawitacyjnym Ziemi, należy wziąć pod uwagę dwie prędkości: prędkość ucieczki i prędkość orbitalną. Prędkość ucieczki to prędkość wymagana do całkowitego uwolnienia się od grawitacji planety, podczas gdy prędkość orbitalna to prędkość wymagana do wejścia na orbitę wokół planety. Prędkość ucieczki dla powierzchni Ziemi wynosi około 25 000 mph (40 248 km/s), podczas gdy prędkość orbitalna na powierzchni wynosi około 18 000 mph (7,9 km/s). Energia potrzebna do osiągnięcia prędkości orbitalnej jest mniejsza niż prędkość ucieczki.
Co więcej, liczba prędkości orbitalnych i ucieczkowych zmniejsza się w miarę oddalania się od powierzchni Ziemi. Prędkość ucieczki jest około 1414 (pierwiastek kwadratowy z 2) razy większa od prędkości orbitalnej
Krok 3. Przełącz się na trajektorię półksiężycową
Po osiągnięciu niskiej orbity okołoziemskiej i potwierdzeniu, że wszystkie systemy na statku działają, czas uruchomić silniki i udać się na Księżyc.
- W projekcie Apollo zostało to zrobione przez wystrzelenie ostatniego trzystopniowego silnika sterującego, aby wystrzelić statek kosmiczny na Księżyc. Po drodze moduł dowodzenia/obsługi (moduł dowodzenia/obsługi, w skrócie CSM) oddzielił się od trzeciego stopnia, zawrócił i zadokował z Modułem Wycieczkowym Księżyca (moduł wyprawy księżycowej, w skrócie LEM), który był przewożony na szczycie trzeci etap.
- Project Constellation planuje wystrzelenie rakiety z załogą i doku kapsuł dowodzenia na niską orbitę okołoziemską za pomocą odlatującego stopnia i lądownika księżycowego niesionego przez rakietę ładunkową. Odlatujący etap wystrzeli wtedy dopalacze i wyśle statek kosmiczny na Księżyc.
Krok 4. Osiągnij orbitę księżycową
Gdy statek kosmiczny wejdzie w grawitację księżyca, wystrzel dopalacz, aby go spowolnić i umieścić na orbicie wokół księżyca.
Krok 5. Przełącz się na lądownik księżycowy
Project Apollo i Project Constellation mają oddzielne moduły orbitalne i lądujące. Moduł dowodzenia Apollo wymagał, aby jeden z trzech astronautów znajdował się za sterem pilota, podczas gdy pozostali dwaj astronauci weszli na pokład modułu księżycowego. Kapsuła orbitalna projektu Constellation została zaprojektowana tak, aby była zautomatyzowana, tak aby w razie potrzeby wszyscy czterej astronauci mogli wejść na pokład lądownika księżycowego.
Krok 6. Zejdź na powierzchnię księżyca
Ponieważ Księżyc nie ma atmosfery, rakiety są używane do spowalniania lądownika księżycowego do prędkości około 160 km/h. Ma to zapewnić idealne i gładkie lądowanie, tak aby wszyscy pasażerowie byli bezpieczni. Najlepiej byłoby, gdyby planowana powierzchnia lądowania była wolna od dużych kamieni; z tego powodu na miejsce lądowania Apollo 11 wybrano Morze Spokoju.
Krok 7. Eksploruj
Po wylądowaniu na Księżycu czas zrobić jeden mały krok i zbadać powierzchnię Księżyca. Będąc tam, możesz zbierać skały księżycowe i pył do analizy na Ziemi, a jeśli weźmiesz składany łazik księżycowy, taki jak te z misji Apollo 15, 16 i 17, możesz przejechać po powierzchni Księżyca do 18 km /godz. (Łazik księżycowy jest zasilany bateryjnie i nie używa obrotów silnika, ponieważ nie ma tam powietrza, które wydałoby dźwięk obrotów silnika.)
Część 3 z 3: Powrót na Ziemię
Krok 1. Spakuj się i idź do domu
Po zakończeniu pracy na Księżycu spakuj wszystkie próbki i sprzęt i wskocz do lądownika księżycowego, aby wrócić do domu.
Moduł księżycowy Apollo został zaprojektowany w dwóch etapach: etap opadania do lądowania na Księżycu i etap wznoszenia, aby wynieść astronautów z powrotem na orbitę księżycową. Opadająca scena została pozostawiona na Księżycu (podobnie jak księżycowy łazik)
Krok 2. Zbliż się do orbitującego statku
Moduł dowodzenia Apollo i kapsuła orbitalna Constellation zostały zaprojektowane, aby zabrać astronautów z Księżyca z powrotem na Ziemię. Zawartość lądownika księżycowego została przeniesiona do orbitera, następnie lądownik księżycowy oddzielił się i ostatecznie spadł z powrotem na Księżyc.
Krok 3. Wróć na Ziemię
Główne silniki odrzutowe w modułach serwisowych Apollo i Constellation zostały wystrzelone, aby uciec od grawitacji Księżyca, a statek kosmiczny został skierowany z powrotem na Ziemię. Wchodząc w ziemską grawitację, silniki modułu serwisowego są skierowane w stronę Ziemi i ponownie wystrzeliwane, aby spowolnić kapsułę dowodzenia przed wyładowaniem.
Krok 4. Przygotuj się do lądowania
Moduł dowodzenia/osłona termiczna kapsuły są wystawione, aby chronić astronautów przed ciepłem atmosferycznym. Gdy statek wchodzi w grubszą część ziemskiej atmosfery, spadochron otwiera się, aby spowolnić prędkość kapsuły.
- W projekcie Apollo moduł dowodzenia zanurzył się w morzu, podobnie jak poprzednia zakończona misja załogowa NASA, i został odzyskany przez statek marynarki wojennej. Moduł poleceń nie jest ponownie używany.
- Projekt Constellation planuje wylądować na ziemi, tak jak zrobiła to radziecka załogowa misja kosmiczna. Jeśli ląd nie jest możliwy, stosuje się alternatywne lądowanie na morzu. Kapsuła dowodzenia jest przeznaczona do naprawy poprzez wymianę osłony termicznej, a następnie ponownego użycia.
