La lluna és el cos més proper de l’espai a la Terra, amb una distància mitjana de 384, 400 km. La primera sonda que va volar per la lluna va ser la lluna russa 1, llançada el 2 de gener de 1959. Deu anys i sis mesos després, la missió Apollo 11 va aterrar Neil Armstrong i Edwin "Buzz" Aldrin al mar de la tranquil·litat el 20 de juliol de 1969. Anar a la lluna és una tasca que, parafrasejant John F. Kennedy, requereix el millor de les seves energies i habilitats.
Passos
Part 1 de 3: Planificació del viatge
Pas 1. Planifiqueu anar per etapes
Tot i els coets tot en un populars en històries de ciència ficció, anar a la lluna és una missió que es divideix millor en parts separades: aconseguir una òrbita baixa de la Terra, transferir-se de la Terra a l’òrbita lunar, aterrar a la lluna i invertir els passos per tornar a la Terra.
- Algunes històries de ciència ficció que representaven un enfocament més realista d’anar a la lluna feien que els astronautes anessin a una estació espacial en òrbita on s’acoblessin coets més petits que els portessin a la lluna i tornessin a l’estació. Com que els Estats Units competien amb la Unió Soviètica, no es va adoptar aquest enfocament; les estacions espacials Skylab, Salyut i l'Estació Espacial Internacional es van instal·lar després que el Projecte Apollo hagués acabat.
- El projecte Apollo va utilitzar el coet Saturn V de tres etapes. La primera etapa més inferior va aixecar el conjunt de la plataforma de llançament a una alçada de 68 km (68 milles), la segona etapa la va augmentar gairebé fins a la baixa òrbita terrestre i la tercera etapa la va empènyer cap a l'òrbita i després cap a la lluna.
- El projecte Constellation proposat per la NASA per a un retorn a la lluna el 2018 consisteix en dos coets de dues etapes diferents. Hi ha dos dissenys diferents de coets de la primera fase: una fase d’elevació exclusiva de tripulació que consisteix en un únic impulsor de coets de cinc segments, l’Ares I, i una etapa d’elevació de tripulació i càrrega formada per cinc motors de coets sota un dipòsit de combustible extern complementat amb dos impulsors de coets sòlids de cinc segments, l’Ares V. La segona etapa per a les dues versions utilitza un motor de combustible monolíquid. El conjunt d’elevació pesada portaria la càpsula orbital lunar i l’aterratge, que els astronautes transferirien quan s’acoblin els dos sistemes de coets.
Pas 2. Embalatge per al viatge
Com que la lluna no té atmosfera, haureu de portar el vostre propi oxigen perquè tingueu alguna cosa per respirar mentre hi sigueu i, quan passegeu per la superfície lunar, cal que us poseu un vestit espacial per protegir-vos de la calor ardent de el dia lunar de dues setmanes de durada o el fred atordidor de la nit lunar igualment llarga, per no parlar de la radiació i dels micro-meteoroides, a la qual la manca d’atmosfera exposa la superfície.
- També haureu de menjar alguna cosa. La majoria dels aliments que utilitzen els astronautes en missions espacials han de ser liofilitzats i concentrats per reduir el seu pes i després reconstituir-se afegint aigua quan es mengen. També han de ser aliments rics en proteïnes per minimitzar la quantitat de residus corporals generats després de menjar. (Almenys els podeu rentar amb Tang.)
- Tot el que porteu a l’espai afegeix pes, cosa que augmenta la quantitat de combustible necessària per aixecar-lo i el coet que el porta a l’espai, de manera que no podreu portar massa efectes personals a l’espai, i aquestes roques lunars pesaran 6 vegades més a la Terra que a la Lluna.
Pas 3. Determineu la finestra d’inici
Una finestra de llançament és l'interval de temps per llançar el coet des de la Terra per poder aterrar a la zona desitjada de la Lluna durant un moment en què hi hauria prou llum per explorar la zona d'aterratge. La finestra de llançament es va definir de dues maneres, com una finestra mensual i una finestra diària.
- La finestra de llançament mensual aprofita on es troba la zona d’aterratge prevista respecte a la Terra i al sol. Com que la gravetat de la Terra obliga la lluna a mantenir el mateix costat cap a la Terra, es van escollir missions d’exploració en zones del costat orientat a la Terra per fer possible la comunicació per ràdio entre la Terra i la lluna. L’hora també s’havia de triar en un moment en què el sol brillava a la zona d’aterratge.
- La finestra de llançament diària s’aprofita de les condicions de llançament, com ara l’angle en què es llançaria la nau espacial, el rendiment dels coets de reforç i la presència d’un vaixell cap a baix des del llançament per fer un seguiment del progrés del vol del coet. Al principi, les condicions de llum per al llançament van ser importants, ja que la llum del dia va facilitar la supervisió dels avortaments a la plataforma de llançament o abans d’aconseguir l’òrbita, a més de poder documentar els avortaments amb fotografies. A mesura que la NASA va adquirir més pràctica en la supervisió de missions, els llançaments a la llum del dia eren menys necessaris; Apollo 17 es va llançar a la nit.
Part 2 de 3: A la lluna o al bust
Pas 1. Aixequeu-vos
L’ideal seria que un coet dirigit a la lluna es llancés verticalment per aprofitar la rotació de la Terra per ajudar-la a aconseguir la velocitat orbital. Tanmateix, al Projecte Apollo, la NASA va permetre un abast possible de 18 graus en qualsevol direcció de la vertical sense comprometre significativament el llançament.
Pas 2. Aconseguir una òrbita terrestre baixa
En fugir de l’atracció de la gravetat de la Terra, hi ha dues velocitats a tenir en compte: la velocitat d’escapament i la velocitat orbital. La velocitat d’escapament és la velocitat necessària per escapar completament de la gravetat d’un planeta, mentre que la velocitat orbital és la velocitat necessària per entrar en òrbita al voltant d’un planeta. La velocitat d’escapament per a la superfície de la Terra és d’uns 25, 000 mph o 7 milles per segon (40, 248 km / h o 11,2 km / s), mentre que la velocitat orbital a la superfície és. La velocitat orbital per a la superfície de la Terra és només d’uns 7,9 km / s; es necessita menys energia per aconseguir la velocitat orbital que la velocitat d’escapament.
A més, els valors de la velocitat orbital i d’escapament baixen quan més lluny de la superfície terrestre es va, amb una velocitat d’escapament sempre aproximada d’1,414 (l’arrel quadrada de 2) vegades la velocitat orbital
Pas 3. Transició a una trajectòria trans-lunar
Després d’aconseguir una òrbita terrestre baixa i de verificar que tots els sistemes del vaixell són funcionals, és hora de disparar propulsors i anar a la lluna.
- Amb el Projecte Apollo, es va fer disparant els propulsors de la tercera etapa per última vegada per propulsar la nau espacial cap a la lluna. Al llarg del camí, el mòdul de comandament / servei (CSM) es va separar de la tercera etapa, es va donar la volta i es va acoblar amb el mòdul d’excursió lunar (LEM) portat a la part superior de la tercera etapa.
- Amb Project Constellation, el pla és que el coet porti la tripulació i la seva càpsula de moll atracar en òrbita baixa de la Terra amb l’etapa de sortida i l’aterratge lunar portat pel coet de càrrega. L'etapa de sortida dispararia els seus propulsors i enviaria la nau espacial a la lluna.
Pas 4. Aconseguir l'òrbita lunar
Un cop la nau espacial entra a la gravetat de la lluna, dispara els propulsors per frenar-la i situar-la en òrbita al voltant de la lluna.
Pas 5. Trasllat al lander lunar
Tant el Projecte Apollo com el Projecte Constellation presenten mòduls orbitals i d’aterratge separats. El mòdul de comandament Apollo requeria que un dels tres astronautes quedés enrere per pilotar-lo, mentre que els altres dos s'embarcaven al mòdul lunar. La càpsula orbital de Project Constellation està dissenyada per funcionar automàticament, de manera que els quatre astronautes que ha estat dissenyats per transportar podrien pujar al seu lander lunar, si es vol.
Pas 6. Descendiu fins a la superfície de la lluna
Com que la lluna no té atmosfera, és necessari utilitzar coets per frenar el descens del lander lunar fins a uns 160 km / h per garantir un aterratge intacte i encara més lent per garantir als seus passatgers un aterratge suau. L’ideal seria que la superfície d’aterratge prevista estigui lliure de còdols importants; és per això que es va triar el mar de la tranquil·litat com a lloc de desembarcament de l'Apollo 11.
Pas 7. Explorar
Un cop arribeu a la lluna, és hora de fer aquest petit pas i explorar la superfície lunar. Mentre estigueu allà, podeu reunir roques i pols lunars per analitzar-les a la Terra i, si porteu un rover lunar plegable, tal com van fer les missions Apollo 15, 16 i 17, fins i tot podeu fer rodetes a la superfície lunar fins a 11,2 mph (18 km / h). (Tanmateix, no us molesteu a revolucionar el motor; la unitat funciona amb bateria i, de totes maneres, no hi ha aire que emeti el so d’un motor giratori.)
Part 3 de 3: Tornar a la Terra
Pas 1. Feu les maletes i aneu a casa
Un cop hàgiu fet el vostre negoci a la Lluna, empaqueteu les mostres i les eines i pugeu al vostre lander lunar per al viatge de tornada.
El mòdul lunar Apollo es va dissenyar en dues etapes: una etapa de descens per baixar-la a la lluna i una etapa de pujada per elevar els astronautes de nou a l'òrbita lunar. L'etapa de descens es va deixar enrere a la lluna (i també el rover lunar)
Pas 2. Moll amb el vaixell en òrbita
El mòdul de comandament Apollo i la càpsula orbital de la Constellation estan dissenyats per portar astronautes de la lluna a la Terra. El contingut dels aterradors lunars es transfereix als orbitadors, i els aterradors lunars es desacoblen per, finalment, tornar a caure a la lluna.
Pas 3. Torneu cap a la Terra
El propulsor principal dels mòduls de servei Apollo i Constellation es dispara per escapar de la gravetat de la lluna i la nau espacial es torna cap a la Terra. En entrar a la gravetat de la Terra, el propulsor del mòdul de servei es dirigeix cap a la Terra i es dispara de nou per frenar la càpsula de comandament abans de ser abandonat.
Pas 4. Aneu a l’aterratge
L’escut tèrmic del mòdul de comandament / càpsula està exposat per protegir els astronautes de la calor de la seva entrada. Quan el vaixell entra a la part més gruixuda de l’atmosfera terrestre, es desplegen paracaigudes per frenar encara més la càpsula.
- Per al Projecte Apollo, el mòdul de comandament va caure a l’oceà, tal com havien fet missions anteriors de la NASA, i va ser recuperat per un vaixell de la Marina. Els mòduls de comandament no es van tornar a utilitzar.
- Per a Project Constellation, el pla és tocar terra, tal com van fer les missions espacials tripulades soviètiques, amb una caiguda a l’oceà una opció si no és possible tocar terra. La càpsula de comandament està dissenyada per reformar-se, substituint el seu escut tèrmic per un de nou i reutilitzant-la.
