Měsíc je nejbližším tělesem v prostoru k Zemi, průměrná vzdálenost je 384 400 km. První sonda, která letěla na Měsíc, byla ruská Luna 1, vypuštěná 2. ledna 1959. O deset let a šest měsíců později přistála mise Apollo 11 s Neilem Armstrongem a Edwinem „Buzzem“Aldrinem na Moři klidu 20. července 1969. Jít na Měsíc je úkol, který k parafrázování Johna F. Kennedyho vyžaduje to nejlepší z jeho energií a schopností.
Kroky
Část 1 ze 3: Plánování cesty
Krok 1. Plánujte postupné kroky
Navzdory raketovým lodím typu vše v jednom, populárním ve sci-fi příbězích, je cesta na Měsíc mise nejlépe rozdělená na samostatné části: dosažení oběžné dráhy na nízké Zemi, přesun ze Země na oběžnou dráhu Měsíce, přistání na Měsíci a obrácení kroků vrátit se na Zemi.
- Některé sci -fi příběhy, které zobrazovaly realističtější přístup k cestě na Měsíc, měly astronauty, kteří šli na kosmickou stanici na oběžné dráze, kde byly ukotveny menší rakety, které je zavedly na Měsíc a zpět na stanici. Protože Spojené státy soutěžily se Sovětským svazem, tento přístup nebyl přijat; vesmírné stanice Skylab, Saljut a Mezinárodní vesmírná stanice byly všechny umístěny po skončení projektu Apollo.
- V projektu Apollo byla použita třístupňová raketa Saturn V. Nejspodnější první stupeň zvedl sestavu ze startovací rampy do výšky 42 mil (68 km), druhý stupeň ji zvýšil téměř na nízkou oběžnou dráhu Země a třetí stupeň ji vytlačil na oběžnou dráhu a poté směrem k Měsíci.
- Projekt Constellation navržený NASA pro návrat na Měsíc v roce 2018 se skládá ze dvou různých dvoustupňových raket. Existují dva různé návrhy prvního stupně rakety: zvedací stupeň pouze pro posádku sestávající z jednoho pětisegmentového raketového posilovače, Ares I, a zvedací stupeň pro posádku a náklad sestávající z pěti raketových motorů pod externí palivovou nádrží doplněnou dva pětisegmentové posilovače raket na tuhá paliva, Ares V. Druhý stupeň u obou verzí využívá motor na jedno kapalné palivo. Těžká zvedací sestava by nesla lunární orbitální kapsli a přistávací modul, na který by astronauti přenesli, když se dva raketové systémy zakotví.
Krok 2. Balení na cestu
Protože měsíc nemá atmosféru, musíte si přinést vlastní kyslík, abyste měli co dýchat, když jste tam, a když se procházíte po měsíčním povrchu, musíte být ve skafandru, abyste se ochránili před planoucím teplem dvoutýdenní lunární den nebo chladem otupující mysl stejně dlouhé lunární noci-nemluvě o radiaci a mikro-meteoroidech, kterým nedostatek atmosféry vystavuje povrch.
- Budete také muset mít něco k jídlu. Většina potravin používaných astronauty ve vesmírných misích musí být lyofilizována a koncentrována, aby se snížila jejich hmotnost, a poté se po jídle rekonstituuje přidáním vody. Musí také obsahovat potraviny s vysokým obsahem bílkovin, aby se minimalizovalo množství tělesného odpadu, který vzniká po jídle. (Alespoň je můžete smýt Tangem.)
- Všechno, co si s sebou vezmete do vesmíru, přidává na váze, což zvyšuje množství paliva nezbytného k jeho zvednutí a raketě, která ho vynáší do vesmíru, takže si do vesmíru nebudete moci vzít příliš mnoho osobních věcí - a ty lunární kameny budou vážit Na Zemi je to 6krát více než na Měsíci.
Krok 3. Určete spouštěcí okno
Startovací okno je časový rozsah pro odpálení rakety ze Země, aby mohla přistát v požadované oblasti měsíce v době, kdy by bylo dostatek světla pro průzkum přistávací plochy. Spouštěcí okno bylo ve skutečnosti definováno dvěma způsoby, jako měsíční okno a denní okno.
- Měsíční startovací okno využívá výhod tam, kde je plánovaná přistávací plocha vzhledem k Zemi a slunci. Protože zemská gravitace nutí Měsíc držet stejnou stranu obrácenou k Zemi, byly v oblastech směřujících k Zemi vybrány průzkumné mise, aby byla možná rádiová komunikace mezi Zemí a Měsícem. Také čas musel být zvolen v době, kdy na přistávací plochu svítilo slunce.
- Okno denního startu využívá podmínky startu, jako je úhel, pod kterým by byla kosmická loď vypuštěna, výkon pomocných raket a přítomnost lodi v místě od startu ke sledování průběhu letu rakety. Zpočátku byly důležité světelné podmínky pro vypuštění, protože denní světlo usnadnilo dohled nad potraty na odpalovací rampě nebo před dosažením oběžné dráhy a také schopnost dokumentovat přerušení fotografiemi. Jak NASA získávala více praxe při dohledu nad misemi, starty za denního světla byly méně nutné; Apollo 17 bylo vypuštěno v noci.
Část 2 ze 3: Na Měsíc nebo Poprsí
Krok 1. Zvedněte se
V ideálním případě by raketa mířící na Měsíc měla být vypuštěna svisle, aby využila rotace Země a pomohla jí dosáhnout orbitální rychlosti. V projektu Apollo však NASA umožnila možný rozsah 18 stupňů v obou směrech od svislé polohy, aniž by to výrazně ohrozilo start.
Krok 2. Dosáhněte nízké oběžné dráhy Země
Při útěku ze zemské gravitace je třeba vzít v úvahu dvě rychlosti: únikovou a orbitální. Úniková rychlost je rychlost potřebná k úplnému úniku z gravitace planety, zatímco oběžná rychlost je rychlost potřebná k dosažení oběžné dráhy kolem planety. Úniková rychlost pro zemský povrch je asi 25 000 mph nebo 7 mil za sekundu (40, 248 km/h nebo 11,2 km/s), zatímco orbitální rychlost na povrchu je. Orbitální rychlost pro zemský povrch je pouze kolem 7,9 km/s; k dosažení oběžné rychlosti je zapotřebí méně energie než únikové.
Kromě toho hodnoty orbitální a únikové rychlosti klesají, čím dále od povrchu Země jdete, přičemž úniková rychlost je vždy asi 1,414 (druhá odmocnina 2) násobku oběžné rychlosti
Krok 3. Přechod na trans-lunární trajektorii
Po dosažení nízké oběžné dráhy Země a ověření, že všechny systémy lodi jsou funkční, je čas vystřelit rakety a vydat se na Měsíc.
- S projektem Apollo to bylo provedeno vypalováním raket třetího stupně naposledy, aby se kosmická loď pohnula k Měsíci. Po cestě se velitelský/servisní modul (CSM) oddělil od třetího stupně, otočil se a zakotvil s modulem lunárního výletu (LEM) neseným v horní části třetího stupně.
- S projektem Constellation je v plánu nechat raketu nesoucí posádku a její velitelskou kapsli ukotvit na nízké oběžné dráze Země s odletovým stupněm a lunárním přistávačem vyneseným nákladní raketou. Fáze odletu by poté vypálila rakety a vyslala kosmickou loď na Měsíc.
Krok 4. Dosáhněte lunární oběžné dráhy
Jakmile kosmická loď vstoupí do gravitace měsíce, vypalte rakety, abyste ji zpomalili a umístili na oběžnou dráhu kolem měsíce.
Krok 5. Přejděte na lunární přistávací modul
Project Apollo i Project Constellation mají oddělené orbitální a přistávací moduly. Velitelský modul Apollo požadoval, aby jeden ze tří astronautů zůstal, aby jej pilotoval, zatímco další dva nastupovali do lunárního modulu. Orbitální kapsle Project Constellation je navržena tak, aby byla spuštěna automaticky, takže všichni čtyři astronauti, které má nést, mohli v případě potřeby nastoupit na její lunární přistávací modul.
Krok 6. Sestupte na povrch měsíce
Protože měsíc nemá žádnou atmosféru, je nutné použít rakety ke zpomalení sestupu lunárního přistávacího modulu na asi 160 km/h, aby bylo zajištěno neporušené přistání a pomalejší, aby bylo cestujícím zajištěno měkké přistání. V ideálním případě by plánovaná přistávací plocha měla být bez značných balvanů; proto bylo jako místo přistání pro Apollo 11 vybráno Moře klidu.
Krok 7. Prozkoumejte
Jakmile přistanete na Měsíci, je čas udělat ten malý krůček a prozkoumat měsíční povrch. Zatímco jste tam, můžete sbírat měsíční kameny a prach pro analýzu na Zemi, a pokud jste si s sebou vzali skládací lunární rover, jak to dělaly mise Apollo 15, 16 a 17, můžete dokonce hot-rod na měsíčním povrchu až 11,2 mph (18 km/h). (Neobtěžujte se však otáčet motorem; jednotka je napájena z baterie a není tam žádný vzduch, který by nesl zvuk otáčejícího se motoru.)
Část 3 ze 3: Návrat na Zemi
Krok 1. Sbalit se a jít domů
Poté, co dokončíte svou práci na Měsíci, sbalte si vzorky a nástroje a nasedněte na lunární přistávací modul na zpáteční cestu.
Lunární modul Apollo byl navržen ve dvou fázích: sestupný stupeň, aby se dostal na Měsíc, a výstupový stupeň, který měl astronauty zvednout zpět na měsíční oběžnou dráhu. Fáze sestupu zůstala na Měsíci (a stejně tak i lunární rover)
Krok 2. Ukotvěte se na oběžné lodi
Velitelský modul Apollo a orbitální kapsle Constellation jsou navrženy tak, aby dopravily astronauty z Měsíce zpět na Zemi. Obsah lunárních přistávacích modulů se přenese na oběžné dráhy a lunární přistávací moduly se poté vyjmou z doku, aby nakonec havarovaly zpět na Měsíc.
Krok 3. Vraťte se zpět na Zemi
Hlavní tryska na servisních modulech Apollo a Constellation je vypálena, aby unikla gravitaci měsíce, a kosmická loď je nasměrována zpět na Zemi. Při vstupu do zemské gravitace je tryskače servisního modulu namířena k Zemi a znovu vystřelena, aby zpomalila velitelskou kapsli, než bude vyhozena.
Krok 4. Jděte na přistání
Tepelný štít velitelského modulu/kapsle je vystaven, aby chránil astronauty před teplem opětovného vstupu. Když plavidlo vstupuje do silnější části zemské atmosféry, jsou nasazeny padáky, které kapsli dále zpomalí.
- U projektu Apollo se velitelský modul sesypal do oceánu, jak to dělaly předchozí mise NASA s lidskou posádkou, a byl získán zpět námořním plavidlem. Moduly příkazu nebyly znovu použity.
- Pro Project Constellation je v plánu přistát na souši, jak to dělaly sovětské vesmírné mise s lidskou posádkou, s možností přistání v oceánu, pokud přistání na souši není možné. Velitelská kapsle je navržena tak, aby byla renovována, nahrazena tepelným štítem novým a znovu použita.
