Mesiac je najbližším telesom vo vesmíre k Zemi s priemernou vzdialenosťou 384 400 km. Prvou sondou, ktorá preletela na Mesiaci, bola ruská Luna 1, vypustená 2. januára 1959. O desať rokov a šesť mesiacov neskôr pristála misia Apollo 11 s Neilom Armstrongom a Edwinom „Buzzom“Aldrinom v More pokoja 20. júla 1969. Ísť na Mesiac je úloha, ktorá na parafrázovanie Johna F. Kennedyho vyžaduje to najlepšie z energií a schopností človeka.
Kroky
Časť 1 z 3: Plánovanie cesty
Krok 1. Plánujte ísť postupne
Napriek raketovým lodiam typu všetko v jednom, ktoré sú obľúbené v sci-fi príbehoch, je cesta na Mesiac misiou, ktorú je najlepšie rozdeliť na jednotlivé časti: dosiahnutie nízkej obežnej dráhy Zeme, prenos zo Zeme na lunárnu dráhu, pristátie na Mesiaci a obrátenie krokov vrátiť sa na Zem.
- Niektoré sci -fi príbehy, ktoré zobrazovali realistickejší prístup k Mesiacu, mali astronautov ísť na vesmírnu stanicu na obežnej dráhe, kde boli ukotvené menšie rakety, ktoré ich dopravili na Mesiac a späť na stanicu. Pretože USA konkurovali Sovietskemu zväzu, tento prístup nebol prijatý; vesmírne stanice Skylab, Saljut a Medzinárodná vesmírna stanica boli postavené po ukončení projektu Apollo.
- Projekt Apollo využíval trojstupňovú raketu Saturn V. Najspodnejší prvý stupeň zdvihol zostavu zo štartovacej rampy do výšky 42 kilometrov (68 km), druhý stupeň ju zvýšil takmer na nízku obežnú dráhu Zeme a tretí stupeň ju vytlačil na obežnú dráhu a potom smerom k Mesiacu.
- Projekt Constellation, ktorý NASA navrhla na návrat na Mesiac v roku 2018, pozostáva z dvoch rôznych dvojstupňových rakiet. Existujú dve rôzne konštrukcie rakiet prvého stupňa: zdvíhací stupeň iba pre posádku pozostávajúci z jedného päťsegmentového raketového posilňovača Ares I a zdvíhací stupeň pre posádku a náklad pozostávajúci z piatich raketových motorov pod vonkajšou palivovou nádržou doplnený dva päťsegmentové posilňovače rakiet na tuhé palivo, Ares V. Druhý stupeň pre obe verzie používa motor na jedno kvapalné palivo. Zostava na zdvíhanie ťažkých predmetov by niesla lunárnu orbitálnu kapsulu a pristávací modul, do ktorého by sa astronauti preniesli, keď by dva raketové systémy pristáli.
Krok 2. Balenie na cestu
Pretože mesiac nemá atmosféru, musíte si priniesť svoj vlastný kyslík, aby ste mali čo dýchať, keď ste tam, a keď sa prechádzate po mesačnom povrchu, musíte byť v skafandri, aby ste sa chránili pred horúcim teplom dvojtýždňový lunárny deň alebo chladom omračujúca rovnako dlhá lunárna noc-nehovoriac o radiácii a mikro-meteoroidoch, ktorým nedostatok atmosféry vystavuje povrch.
- Budete tiež musieť niečo jesť. Väčšina potravín, ktoré astronauti používajú vo vesmírnych misiách, sa musí sušiť mrazom a koncentrovať, aby sa znížila ich hmotnosť, a potom sa po jedle rozpustiť pridaním vody. Tiež musia byť potraviny s vysokým obsahom bielkovín, aby sa minimalizovalo množstvo telesného odpadu, ktorý vzniká po jedle. (Aspoň ich môžete umyť Tangom.)
- Všetko, čo si so sebou vezmete do vesmíru, zvyšuje hmotnosť, čo zvyšuje množstvo paliva potrebného na jeho zdvihnutie a raketu, ktorá ho do vesmíru nesie, takže do vesmíru nebudete môcť vziať príliš veľa osobných vecí - a tieto mesačné skaly budú vážiť Na Zemi je šesťkrát viac ako na Mesiaci.
Krok 3. Určte okno spustenia
Štartovacie okno je časový rozsah pre vypustenie rakety zo Zeme, aby mohla pristáť v požadovanej oblasti Mesiaca v čase, keď by bolo dostatok svetla na skúmanie pristávacej plochy. Okno spustenia bolo v skutočnosti definované dvoma spôsobmi, ako mesačné okno a denné okno.
- Mesačné štartovacie okno využíva výhody tam, kde je plánovaná pristávacia plocha vzhľadom na Zem a slnko. Pretože gravitácia Zeme núti Mesiac, aby držal rovnakú stranu otočenú k Zemi, boli v oblastiach smerujúcich k Zemi zvolené prieskumné misie, aby bola možná rádiová komunikácia medzi Zemou a Mesiacom. Čas bolo treba zvoliť aj v čase, keď na pristávaciu plochu svietilo slnko.
- Okno denného štartu využíva podmienky štartu, ako napríklad uhol, pod ktorým by bola vesmírna loď vypustená, výkon posilňovacích rakiet a prítomnosť lode v spodnej časti polohy od štartu na sledovanie postupu letu rakety. Na začiatku boli svetelné podmienky pre vypúšťanie dôležité, pretože denné svetlo uľahčovalo dohľad nad potratmi na štartovacej plošine alebo pred dosiahnutím obežnej dráhy, ako aj možnosť dokumentovať potraty fotografiami. Keďže NASA získavala viac praxe pri dohľade nad misiami, štarty za denného svetla boli menej potrebné; Apollo 17 bolo vypustené v noci.
Časť 2 z 3: Na Mesiac alebo poprsie
Krok 1. Zdvihnite
V ideálnom prípade by raketa smerujúca na Mesiac mala byť vypustená vertikálne, aby využila rotáciu Zeme a pomohla jej dosiahnuť obežnú rýchlosť. V projekte Apollo však NASA povolila možný rozsah 18 stupňov v oboch smeroch od vertikály bez toho, aby to výrazne ohrozilo štart.
Krok 2. Dosiahnite nízku obežnú dráhu Zeme
Pri úniku zo zemskej gravitácie je potrebné vziať do úvahy dve rýchlosti: únikovú a orbitálnu. Úniková rýchlosť je rýchlosť potrebná na úplné opustenie gravitácie planéty, zatiaľ čo orbitálna rýchlosť je rýchlosť potrebná na prechod na obežnú dráhu okolo planéty. Úniková rýchlosť na zemský povrch je asi 25 000 mph alebo 7 míľ za sekundu (40, 248 km/h alebo 11,2 km/s), zatiaľ čo orbitálna rýchlosť na povrchu je. Orbitálna rýchlosť pre zemský povrch je iba asi 7,9 km/s; na dosiahnutie orbitálnej rýchlosti je potrebná menšia energia ako na únikovú.
Okrem toho hodnoty orbitálnej a únikovej rýchlosti klesajú, čím ďalej od zemského povrchu idete, pričom úniková rýchlosť je vždy asi 1,414 (druhá odmocnina 2) násobku orbitálnej rýchlosti
Krok 3. Prechod na trans-lunárnu trajektóriu
Po dosiahnutí nízkej obežnej dráhy Zeme a overení funkčnosti všetkých systémov lode je čas vystreliť rakety a ísť na Mesiac.
- V rámci projektu Apollo sa to stalo posledným odpálením rakiet tretieho stupňa, aby sa kozmická loď pohnula k Mesiacu. Po ceste sa veliteľský/servisný modul (CSM) oddelil od tretieho stupňa, otočil sa a zakotvil s lunárnym výletným modulom (LEM) neseným v hornej časti tretieho stupňa.
- S projektom Constellation je v pláne nechať raketu, ktorá nesie posádku a jej veliteľskú kapsulu, pristáť na nízkej obežnej dráhe Zeme s odletovým stupňom a lunárnym pristávačom, ktoré vynesie nákladná raketa. Štartovacia fáza by potom vypálila trysky a poslala vesmírnu loď na Mesiac.
Krok 4. Dosiahnite mesačnú obežnú dráhu
Akonáhle kozmická loď vstúpi do gravitácie mesiaca, vypáľte rakety, aby ste ju spomalili a umiestnite na obežnú dráhu okolo mesiaca.
Krok 5. Prejdite na lunárny pristávací modul
Projekt Apollo aj Project Constellation majú oddelené orbitálne a pristávacie moduly. Veliteľský modul Apollo vyžadoval, aby jeden z troch astronautov zostal vzadu, aby ho pilotoval, zatiaľ čo ďalší dvaja nastupovali do lunárneho modulu. Orbitálna kapsula projektu Constellation je navrhnutá tak, aby sa spúšťala automaticky, takže všetci štyria astronauti, ktorých má niesť, sa mohli v prípade potreby dostať na jej lunárny pristávací modul.
Krok 6. Zostúpte na povrch mesiaca
Pretože mesiac nemá atmosféru, je nevyhnutné použiť rakety na spomalenie zostupu lunárneho landera na asi 160 km/h, aby sa zaistilo neporušené pristátie a pomalšie, aby sa cestujúcim zaručilo mäkké pristátie. V ideálnom prípade by mala byť plánovaná pristávacia plocha bez veľkých balvanov; preto bolo ako miesto pristátia pre Apollo 11 zvolené More ticha.
Krok 7. Preskúmajte
Akonáhle pristanete na Mesiaci, je čas urobiť jeden malý krok a preskúmať mesačný povrch. Kým ste tam, môžete zbierať mesačné kamene a prach na analýzu na Zemi, a ak ste si so sebou priniesli skladací lunárny rover, ako to urobili misie Apollo 15, 16 a 17, môžete dokonca horúco tyčovať na lunárnom povrchu až 11,2. mph (18 km/h). (Neobťažujte sa však otáčaním motora; jednotka je napájaná z batérie a zvuk otáčajúceho sa motora je aj tak bez vzduchu.)
Časť 3 z 3: Návrat na Zem
Krok 1. Zbaľte sa a choďte domov
Potom, čo ste urobili svoju prácu na Mesiaci, zbaľte si vzorky a nástroje a sadnite si na lunárny pristávač na spiatočnú cestu.
Lunárny modul Apollo bol navrhnutý v dvoch fázach: zostupný stupeň, ktorý ho dostal na Mesiac, a výstupový stupeň, ktorý mal astronautov zdvihnúť späť na lunárnu dráhu. Stupeň zostupu zostal po mesiaci (a rovnako aj lunárny rover)
Krok 2. Zakotvte na obežnej lodi
Riadiaci modul Apollo a orbitálna kapsula Constellation sú navrhnuté tak, aby dopravili astronautov z Mesiaca späť na Zem. Obsah lunárnych pristávacích zariadení sa prenesie na obežnú dráhu a lunárne pristávacie zariadenia sa potom odpoja od doku, aby nakoniec narazili späť na Mesiac.
Krok 3. Vráťte sa späť na Zem
Hlavný pohon v servisných moduloch Apollo a Constellation je odpálený, aby unikol gravitácii mesiaca, a kozmická loď je nasmerovaná späť na Zem. Pri vstupe do gravitácie Zeme je tryska servisného modulu nasmerovaná na Zem a opätovným výstrelom spomalí veliteľskú kapsulu a potom bude vyhodená.
Krok 4. Choďte na pristátie
Tepelný štít veliteľského modulu/kapsuly je odhalený, aby chránil astronautov pred teplom opätovného vstupu. Keď plavidlo vstúpi do hrubšej časti zemskej atmosféry, použijú sa padáky, aby kapsulu ďalej spomalili.
- Pokiaľ ide o projekt Apollo, riadiaci modul sa zrútil do oceánu, ako to urobili predchádzajúce misie NASA s ľudskou posádkou, a získal ho späť námorné plavidlo. Moduly príkazov neboli znovu použité.
- V prípade projektu Constellation je v pláne pristátie na súši, ako to urobili sovietske vesmírne misie s posádkou, a možnosť pristátia v oceáne, ak nie je možné pristátie na pevnine. Veliaca kapsula je navrhnutá na obnovu, výmenu tepelného štítu za nový a opätovné použitie.
