Měsíc je nejbližší nebeské těleso k Zemi, jeho průměrná vzdálenost je 384 403 km. První družicí, která letěla s Měsícem, byla Luna 1 z Ruska, vypuštěná 2. ledna 1959. O deset a půl let později přistála mise Apollo 11 Neila Armstronga a Edwina „Buzze“Aldrina v Moři klidu v červenci 20. 1969. Dostat se na Měsíc byl skličující úkol. (Podle Johna F. Kennedyho) vyžaduje to nejlepší z energie a schopností.
Krok
Část 1 ze 3: Plánování cesty
Krok 1. Plánujte cestu po etapách
Ačkoli se populární sci -fi říká, že ke všemu stačí pouze raketová loď, ve skutečnosti je tato raketová loď rozdělena na několik částí: dosáhnout nízké oběžné dráhy Země, přenést se ze Země na oběžnou dráhu Měsíce, přistát na Měsíci a obrátit všechny tyto kroky. vrátit se na Zemi.
- Některé sci -fi příběhy líčí realističtější příběh cesty na Měsíc tím, že astronauty vezmete na vesmírnou stanici na oběžné dráze. Tam připojená malá raketa vynese astronauty na Měsíc a zpět na stanici. Tato metoda však nebyla použita kvůli rivalitě mezi Spojenými státy a Sovětským svazem; Vesmírné stanice Skylab, Salyut a International Space Station byly založeny po ukončení projektu Apollo.
- Projekt Apollo používal třístupňovou raketu Saturn V. Nejnižší stupeň zvedne raketu z dráhy do výšky 68 km, druhý stupeň raketu vytlačí téměř na nízkou oběžnou dráhu Země a třetí stupeň ji vytlačí na oběžnou dráhu a poté směrem k Měsíci.
- Projekt Constellation navržený NASA k návratu na Měsíc v roce 2018 se skládá ze dvou dvoustupňových raket. Existují dva návrhy raket prvního stupně: Ares I, stupeň výtahu posádky sestávající z jednoho pětisegmentového raketového posilovače a Ares V, stupeň výtahu pro posádku a náklad sestávající z pěti raketových motorů pod vnějšími palivovými nádržemi a dvou pěti pevných raketových posilovačů.segment. Druhý stupeň u obou verzí využívá jediný motor na kapalná paliva. Těžká sestava ponese lunární orbitální kapsli a přistávací modul, kam budou astronauti transportováni, když dva raketové systémy zakotví.
Krok 2. Sbalit se na cestu
Jelikož Měsíc nemá atmosféru, musíte tam dýchat svůj vlastní kyslík, a když procházíte kolem měsíčního povrchu, musíte mít skafandr, který vás ochrání před žhavým teplem dvou týdnů denního světla a mrazivým chladem v noci, nemluvě o radiaci a mikrometeorech, které vstupují do povrchové atmosféry Měsíce.
- Také potřebujete jídlo. Většina potravin konzumovaných astronauty musí být lyofilizována a koncentrována, aby se snížila hmotnost, a poté se rozpustí přidáním vody před jídlem. Astronauti by také měli jíst dietu s vysokým obsahem bílkovin, aby se minimalizovalo množství odpadu, který tělo po jídle produkuje.
- Všechno, co si vezmete do vesmíru, přidává na váze a zvyšuje množství paliva a raket, které to do vesmíru přenášejí, takže byste do vesmíru neměli brát příliš mnoho osobních věcí. Hmotnost na Měsíci je 6krát větší než hmotnost na Zemi.
Krok 3. Určete příležitost ke spuštění
Pravděpodobnost startu je časové rozpětí pro odpálení rakety ze Země za účelem přistání v požadované oblasti na Měsíci, pokud je dostatek světla k prozkoumání přistávací plochy. Kurzy na zahájení jsou ve skutečnosti definovány dvěma způsoby, měsíčními kurzy a denními kurzy.
- Měsíční kurzy využívají výhody plánů přistávacích ploch souvisejících se Zemí a sluncem. Protože zemská gravitace nutí Měsíc čelit jeho stejné straně k Zemi, jsou v oblasti strany obrácené k Zemi definovány průzkumné mise, které umožňují rádiovou komunikaci mezi Zemí a Měsícem. Zvolený čas je, když na přistávací plochu svítí slunce.
- Denní příležitosti využívají podmínky startu, jako je úhel, pod kterým kosmická loď startuje, výkon raketového posilovače a přítomnost lodi od startu, aby sledovaly postup letu rakety. Dříve byly světelné podmínky pro start letadla také důležité, protože během dne by bylo snazší sledovat zrušení na odpalovací rampě nebo předtím, než dosáhne oběžné dráhy, a také schopnost dokumentovat storno fotografie. Starty za denního světla jsou méně nutné, protože NASA má větší kontrolu nad monitorováním misí; Apollo 17 bylo vypuštěno v noci.
Část 2 ze 3: Na Měsíc
Krok 1. Připravte se na vzlet
V ideálním případě by raketa mířící na Měsíc měla být vypuštěna svisle, aby využila rotace Země a pomohla dosáhnout oběžné rychlosti. Projekt Apollo NASA však umožnil vzlétnout pod úhlem 18 stupňů v libovolném směru svisle bez větších zásahů do startu.
Krok 2. Dosáhněte nízké oběžné dráhy Země
Abychom unikli zemské gravitaci, musíme vzít v úvahu dvě rychlosti: únikovou a orbitální. Úniková rychlost je rychlost potřebná k úplnému úniku z gravitace planety, zatímco orbitální rychlost je rychlost potřebná pro vstup na oběžnou dráhu kolem planety. Úniková rychlost pro zemský povrch je asi 40 248 km/s, zatímco orbitální rychlost na povrchu je asi 7,9 km/s. Energie k dosažení orbitální rychlosti je menší než úniková.
Kromě toho klesá počet orbitálních a únikových rychlostí, když se dál vzdalujete od zemského povrchu. Úniková rychlost je asi 1414 (druhá odmocnina 2) krát vyšší než oběžná rychlost
Krok 3. Přepněte na translunární trajektorii
Po dosažení nízké oběžné dráhy Země a potvrzení, že všechny systémy na lodi fungují, je čas aktivovat trysky a vydat se na Měsíc.
- Na projektu Apollo to bylo provedeno vypálením závěrečného třístupňového pohonu pro pohon kosmické lodi na Měsíc. Po cestě se modul Command/Service (modul příkazů/služeb, zkráceně CSM) oddělil od třetího stupně, otočil se a zakotvil s lunárním exkurzním modulem (lunární exkurzní modul, zkráceně LEM), který byl nesen v horní části třetí stupeň.
- Projekt Constellation plánuje vypustit raketu s posádkou a dokovací kapsli na nízkou oběžnou dráhu Země pomocí odletového stupně a lunárního přistávacího zařízení neseného nákladní raketou. Odcházející fáze poté vystřelí posilovače a pošle kosmickou loď na Měsíc.
Krok 4. Dosáhněte lunární oběžné dráhy
Jakmile kosmická loď vstoupí do gravitace měsíce, vypalte posilovač, abyste ji zpomalili a umístili na oběžnou dráhu kolem měsíce.
Krok 5. Přepněte na lunární přistávací modul
Projekt Apollo a Project Constellation mají oddělené orbitální a přistávací moduly. Velitelský modul Apollo vyžadoval, aby jeden ze tří astronautů byl u kormidla pilota, zatímco další dva astronauti nastupovali do lunárního modulu. Orbitální kapsle projektu Constellation je navržena tak, aby byla automatizována, takže v případě potřeby mohou všichni čtyři astronauti nastoupit na lunární přistávací modul.
Krok 6. Sestupte na povrch měsíce
Protože měsíc nemá atmosféru, používají se rakety ke zpomalení lunárního přistávacího modulu na rychlost asi 160 km/h. To má zajistit dokonalé a hladké přistání tak, aby všichni cestující byli v bezpečí. V ideálním případě by plánovaná přistávací plocha měla být bez velkých kamenů; to je důvod, proč bylo jako místo přistání Apolla 11 vybráno Moře klidu.
Krok 7. Prozkoumejte
Po přistání na Měsíc je čas udělat jeden malý krok a prozkoumat měsíční povrch. Zatímco jste tam, můžete sbírat měsíční kameny a prach pro analýzu na Zemi, a pokud si vezmete skládací lunární rover, jako jsou ty na misích Apollo 15, 16 a 17, můžete jet po měsíčním povrchu až 18 km /h. hodina. (Lunární vozítko je napájeno bateriemi a nepoužívá otáčky motoru, protože tam není žádný vzduch, který by poskytoval zvuk otáček motoru.)
Část 3 ze 3: Zpět na Zemi
Krok 1. Sbalit se a jít domů
Jakmile bude vaše měsíční práce hotová, sbalte všechny vzorky a vybavení a hurá na lunární přistávací modul, abyste se vydali domů.
Lunární modul Apollo byl navržen ve dvou fázích: sestupný stupeň pro přistání na Měsíci a výstupový stupeň pro zvedání astronautů zpět na měsíční oběžnou dráhu. Klesající stupeň byl ponechán na Měsíci (stejně jako lunární rover)
Krok 2. Přibližte se k obíhající lodi
Velitelský modul Apollo a orbitální kapsle Constellation byly navrženy tak, aby dopravily astronauty z Měsíce zpět na Zemi. Obsah lunárního přistávacího modulu byl přenesen na oběžnou dráhu, poté se lunární přistávací modul oddělil a nakonec spadl zpět na Měsíc.
Krok 3. Vraťte se na Zemi
Hlavní trysky v servisních modulech Apollo a Constellation byly vypáleny, aby unikly gravitaci měsíce, a kosmická loď byla nasměrována zpět k Zemi. Když vstoupí do zemské gravitace, trysky servisního modulu jsou namířeny směrem k Zemi a před vypuštěním znovu vystřeleny, aby zpomalily velitelskou kapsli.
Krok 4. Připravte se na přistání
Příkazový modul/tepelný štít kapsle je vystaven ochraně astronautů před atmosférickým teplem. Když loď vstoupí do silnější části zemské atmosféry, otevře se padák, aby zpomalil rychlost kapsle.
- V projektu Apollo se velitelský modul ponořil do moře, stejně jako předchozí dokončená mise NASA, a byl obnoven námořní lodí. Modul příkazu není znovu použit.
- Projekt Constellation plánuje přistání na zemi, jak to provedla sovětská vesmírná mise s lidskou posádkou. Pokud pevnina není možná, použije se alternativní přistání na moři. Příkazová kapsle je navržena tak, aby byla opravena výměnou tepelného štítu a poté znovu použita.
