A Hold az űrben a Földhöz legközelebb álló test, átlagos távolsága 238, 857 mérföld (384, 400 km). Az első szonda, amely a Hold mellett repült, az orosz Luna 1 volt, amelyet 1959. január 2 -án indítottak el. Tíz évvel és hat hónappal később az Apollo 11 misszió 1969. július 20 -án leszállította Neil Armstrongot és Edwin „Buzz” Aldrint a Nyugalom tengerén. A Holdra lépés olyan feladat, amely John F. Kennedy -t átfogalmazva a legjobb energiát és képességeket igényli.
Lépések
Rész 1 /3: Az utazás megtervezése
1. lépés Tervezze meg, hogy szakaszosan megy
Annak ellenére, hogy a tudományos-fantasztikus történetekben népszerű all-in-one rakétahajók népszerűek, a Holdra indulás a legjobban különálló részekre bontott küldetés: alacsony Föld körüli pálya elérése, átállás a Földről a Hold pályájára, leszállás a Holdra és a lépések megfordítása hogy visszatérjek a Földre.
- Néhány tudományos fantasztikus történetben, amely a Holdra való menés realisztikusabb megközelítését ábrázolta, az űrhajósok egy keringő űrállomásra mentek, ahol kisebb rakétákat dokkoltak, amelyek a Holdra és vissza az állomásra vitték őket. Mivel az Egyesült Államok versenyben állt a Szovjetunióval, ezt a megközelítést nem fogadták el; a Skylab, a Salyut és a Nemzetközi Űrállomásokat az Apollo projekt befejezése után állították fel.
- Az Apollo projekt a háromlépcsős Saturn V rakétát használta. A legalacsonyabb első szakasz emelte le a szerelvényt a kilövőpályáról 68 kilométer magasra, a második fokozat szinte az alacsony Föld körüli pályára emelte, a harmadik szakasz pedig pályára, majd a Hold felé tolta.
- A NASA által a Holdra való visszatérésre 2018-ban javasolt Constellation projekt két különböző kétlépcsős rakétából áll. Az első lépcsőben két különböző rakéta-kivitel létezik: a személyzet számára csak egyetlen, öt szegmensből álló rakétameghajtó, az Ares I, valamint a személyzet és a rakomány emelésének lépcsője, amely öt rakéta-motorból áll, egy külső üzemanyagtartály alatt, két öt szegmensből álló szilárd rakétaerősítő, az Ares V. A második szakasz mindkét változatnál egyetlen folyadék üzemanyagot alkalmaz. A nehéz emelőegység hordozná a holdpálya -kapszulát és a leszállót, amelyekre az űrhajósok áthelyeznék, amikor a két rakétarendszer kiköt.
2. lépés Csomagolás az utazáshoz
Mivel a Holdnak nincs légköre, saját oxigént kell hoznia, hogy legyen mit lélegeznie, amíg ott van, és amikor a Hold felszínén sétál, űrruhában kell lennie, hogy megvédje magát a lángoló hőtől a kéthetes holdnap vagy az ugyanolyan hosszú holdéjszaka észbontó hidege-nem beszélve a sugárzásról és a mikro-meteoroidokról, amelyeknek a légkör hiánya kiteszi a felszínt.
- Szükséged lesz ennivalóra is. Az űrhajósok által az űrmissziók során felhasznált ételek nagy részét fagyasztva kell szárítani és töményíteni, hogy csökkentsék súlyukat, majd étkezéskor vizet adnak hozzá. Ezeknek magas fehérjetartalmú ételeknek is kell lenniük, hogy minimalizálják az étkezés után keletkező testhulladék mennyiségét. (Legalább lemoshatja őket Tang segítségével.)
- Minden, amit magával visz az űrbe, növeli a súlyát, ami növeli az emeléshez és az űrbe szállító rakétához szükséges üzemanyag mennyiségét, így nem tud túl sok személyes tárgyat az űrbe vinni - és ezek a holdkőzetek súlya 6 -szor annyi a Földön, mint a Holdon.
3. lépés. Határozza meg az indítóablakot
A kilövőablak az az időtartomány, amellyel a rakétát a Földről kilövik, hogy a Hold kívánt területén tudjon leszállni egy olyan időszakban, amikor elegendő fény lenne a leszállási terület felfedezéséhez. Az indítási ablakot valójában kétféleképpen határozták meg: havi és napi ablak.
- A havi indítási ablak kihasználja a tervezett leszállási területnek a Földhöz és a Naphoz viszonyított helyét. Mivel a Föld gravitációja arra kényszeríti a Holdat, hogy ugyanazt az oldalt tartsa a Földdel szemben, a Föld felé néző oldal egyes területein kutatási feladatokat választottak, hogy lehetővé tegyék a Föld és a Hold közötti rádiókommunikációt. Az időt is akkor kellett kiválasztani, amikor a nap kisütött a leszállási területen.
- A napi kilövési ablak kihasználja az indítási körülményeket, például az űreszköz indításának szögét, a gyorsítórakéták teljesítményét és a hajó leállásától számított hajó jelenlétét a rakéta repülési előrehaladásának nyomon követésére. Korán fontosak voltak az indításhoz szükséges fényviszonyok, mivel a nappali fény megkönnyítette az abortok felügyeletét a kilövőpadon vagy a pálya elérése előtt, valamint lehetővé tette a megszakítások fényképekkel történő dokumentálását. Ahogy a NASA több gyakorlatot szerzett a küldetések felügyeletében, a nappali fény indítására kevésbé volt szükség; Az Apollo 17 éjszaka indult.
Rész 3 /3: A Holdra vagy a mellszoborra
1. lépés. Emelje le
Ideális esetben a Hold felé tartó rakétát függőlegesen kell indítani, hogy kihasználják a Föld forgását, és elősegítsék a pálya sebességének elérését. Az Apollo projektben azonban a NASA megengedett egy lehetséges 18 fokos tartományt mindkét irányban a függőleges irányból anélkül, hogy jelentősen veszélyeztetné az indítást.
2. lépés: Alacsony Föld körpálya elérése
A Föld gravitációs vonzásának elkerülése érdekében két sebességet kell figyelembe venni: a menekülési sebességet és a keringési sebességet. A menekülési sebesség az a sebesség, amely a bolygó gravitációjából való teljes meneküléshez szükséges, míg a pályasebesség a bolygó körüli pályára lépéshez szükséges sebesség. A menekülési sebesség a Föld felszínén körülbelül 25 000 mph vagy 7 mérföld/másodperc (40, 248 km/h vagy 11,2 km/s), míg a keringési sebesség a felszínen igen. A Föld felszínének keringési sebessége csak 7,9 km/s (18 000 mph) körül van; kevesebb energiát igényel a pálya sebességének elérése, mint a menekülési sebesség.
Továbbá, a pálya és a menekülési sebesség értékei minél tovább távolodnak a Föld felszínétől, és a menekülési sebesség mindig körülbelül 1,414 (2 négyzetgyöke) szoros keringési sebesség
3. lépés. Átmenet a holdon átnyúló pályára
Miután elérte az alacsony Föld körüli pályát, és ellenőrizte, hogy a hajó összes rendszere működik -e, itt az ideje, hogy tüzelőket lőjön, és menjen a Holdra.
- Az Apollo projektnél ez úgy történt, hogy utoljára kilőtték a harmadik fokozatú tolóerőt, hogy az űrhajót a Hold felé hajtsák. Útközben a parancsnoki/szervizmodul (CSM) elkülönült a harmadik lépcsőtől, megfordult, és kikötött a harmadik lépcső felső részében hordozott Hold -kirándulási modullal (LEM).
- A Project Constellation esetében a terv az, hogy a személyzetet szállító rakéta és parancsnoki kapszulája alacsony Föld körüli pályán dokkoljon, a rakétarakéta pedig felhozza az indulási szakaszt és a holdraszállót. Az indulási szakasz ekkor kilövi a tolóerőt és elküldi az űrhajót a Holdra.
4. lépés. Lunar pálya elérése
Amint az űrhajó belép a Hold gravitációjába, tüzelje le a tolóerőt, hogy lelassítsa azt, és helyezze a Hold körüli pályára.
5. lépés: Átvitel a holdraszállóra
Mind a Project Apollo, mind a Project Constellation külön orbitális és leszálló modulokkal rendelkezik. Az Apollo parancsmodul megkövetelte, hogy a három űrhajós közül az egyik maradjon mögöttük, hogy irányítsa, míg a másik kettő felszállt a holdmodulra. A Project Constellation orbitális kapszuláját úgy tervezték, hogy automatikusan fusson, így mind a négy űrhajós, akit hordozásra terveztek, felszállhat a Holdra szálló landolójára.
6. Lépés a Hold felszínére
Mivel a Holdnak nincs atmoszférája, rakétákat kell használni, hogy lelassítsák a Holdra szálló leszállást 160 km/h sebességre, hogy biztosítsák az ép leszállást, és lassabban, hogy garantálják az utasok lágy leszállását. Ideális esetben a tervezett leszállófelületnek nem szabad nagy szikláknak lennie; ezért választották a Nyugalom tengerét az Apollo 11 leszállóhelyéül.
7. lépés. Fedezze fel
Miután leszállt a Holdra, itt az ideje, hogy tegyen egy kis lépést, és fedezze fel a Hold felszínét. Amíg ott tartózkodik, holdkőzeteket és port gyűjthet elemzésre a Földön, és ha egy összecsukható holdjárót hozott magával, mint az Apollo 15, 16 és 17 küldetések, akkor akár 11,2-nél is forró rúddal a Hold felszínén mph (18 km/óra). (Ne fáradjon azonban a motor fordulatszámával; az egység akkumulátorról működik, és egyébként nincs levegő a fordulatszámú motor hangjának továbbítására.)
Rész 3 /3: Visszatérés a Földre
1. lépés Csomagolj össze és menj haza
Miután elvégezte dolgát a Holdon, csomagolja be a mintákat és az eszközöket, és szálljon fel a holdraszállóra a visszaútra.
Az Apollo holdmodult két lépcsőben tervezték: egy ereszkedési fokozatot, hogy lejussanak a Holdra, és egy emelkedési szakaszt, amellyel az űrhajósokat vissza tudják emelni a Hold pályájára. A süllyedési szakasz a Holdon maradt (és a holdjáró is)
2. lépés. Kikötés a keringő edénnyel
Az Apollo parancsmodult és a Constellation orbitális kapszulát úgy tervezték, hogy az űrhajósokat a Holdról a Földre vigye. A holdraszállók tartalmát a pályára szállítják, majd a holdraszállókat kikötik, és végül visszazuhannak a Holdra.
Lépés 3. Menjen vissza a Földre
Az Apollo és a Constellation szolgáltatási modulok főhajtóművét elbocsátják, hogy elkerüljék a Hold gravitációját, és az űrhajót visszairányítják a Földre. Amikor belépünk a Föld gravitációjába, a szervizmodul tolóereje a Föld felé mutat, és újra lő, hogy lelassítsa a parancskapszulát, mielőtt kirepül.
4. lépés. Lépjen le
A parancsmodul/kapszula hőpajzsát kitették, hogy megvédjék az űrhajósokat az újbóli belépés melegétől. Ahogy az edény belép a Föld légkörének vastagabb részébe, ejtőernyőket vetnek be a kapszula további lassítására.
- Az Apollo projekt esetében a parancsmodul az óceánban fröccsenett, ahogy a korábbi emberes NASA -missziók is tették, és egy haditengerészeti hajó visszaszerezte. A parancsmodulokat nem használták újra.
- A Project Constellation esetében az a terv, hogy le kell érinteni a szárazföldet, ahogyan azt a szovjet emberekkel végzett űrmissziók is tették, az óceánban való fröccsenés lehetőség, ha a szárazföldi érintés nem lehetséges. A parancsnoki kapszulát úgy tervezték, hogy felújítsák, a hővédő pajzsot lecserélve egy újra, és újra fel kell használni.
