Луната е най -близкото тяло в космоса до Земята, със средно разстояние 238, 857 мили (384, 400 км). Първата сонда, летяща край Луната, беше руската Luna 1, изстреляна на 2 януари 1959 г. Десет години и шест месеца по -късно мисията на Аполо 11 кацна Нийл Армстронг и Едуин „Бъз“Олдрин на Морето на спокойствието на 20 юли 1969 г. Отиването на Луната е задача, която, ако перифразираме Джон Кенеди, изисква най -добрата енергия и умения.
Стъпки
Част 1 от 3: Планиране на пътуването
Стъпка 1. Планирайте да преминете на етапи
Въпреки ракетните кораби „всичко в едно“, популярни в научнофантастичните истории, отиването до Луната е мисия, най-добре разделена на отделни части: постигане на нискоземна орбита, прехвърляне от Земята на лунна орбита, кацане на Луната и обръщане на стъпките. да се върне на Земята.
- Някои научнофантастични истории, които изобразяват по -реалистичен подход към отиването на Луната, карат астронавтите да отидат на орбитална космическа станция, където са закачени по -малки ракети, които да ги отведат до Луната и обратно до станцията. Тъй като САЩ се конкурираха със Съветския съюз, този подход не беше възприет; космическите станции Skylab, Salyut и Международната космическа станция бяха пуснати в експлоатация след приключване на проекта Apollo.
- Проектът Apollo използва тристепенната ракета Saturn V. Най-долният първи етап повдигна монтажа от стартовата площадка на височина от 68 километра, вторият етап го издигна почти до ниска околоземна орбита, а третият етап го избута в орбита и след това към Луната.
- Проектът Constellation, предложен от НАСА за връщане на Луната през 2018 г., се състои от две различни двустепенни ракети. Има два различни дизайна на ракети от първи етап: повдигащ само за екипаж етап, състоящ се от единичен петсегментен ракетен усилвател, Ares I, и етап за повдигане на екипаж и товар, състоящ се от пет ракетни двигателя под външен резервоар за гориво, допълнен от два петсегментни ракетни ускорителя на твърдо тяло, Ares V. Вторият етап и за двете версии използва двигател с едно течно гориво. Тежкотоварният възел ще носи лунната орбитална капсула и кацане, към които астронавтите ще се прехвърлят, когато двете ракетни системи акостират.
Стъпка 2. Опаковайте за пътуването
Тъй като Луната няма атмосфера, трябва да донесете собствен кислород, за да имате какво да дишате, докато сте там, а когато се разхождате по лунната повърхност, трябва да сте в скафандър, за да се предпазите от пламтящата топлина на двуседмичният лунен ден или умораващият студ на еднакво дългата лунна нощ-да не говорим за радиацията и микро-метеороидите, липсата на атмосфера излага повърхността.
- Ще трябва и да хапнете нещо. Повечето от храните, използвани от астронавтите в космически мисии, трябва да бъдат сушени чрез замразяване и концентрирани, за да се намали теглото им и след това да се възстановят чрез добавяне на вода, когато се ядат. Те също трябва да бъдат храни с високо съдържание на протеини, за да се сведе до минимум количеството телесни отпадъци, генерирани след хранене. (Поне можете да ги измиете с Танг.)
- Всичко, което вземете с вас в космоса, добавя тегло, което увеличава количеството гориво, необходимо за повдигането му и ракетата, която го носи в космоса, така че няма да можете да вземете твърде много лични вещи в космоса - и тези лунни скали ще тежат 6 пъти повече на Земята, отколкото на Луната.
Стъпка 3. Определете прозореца за стартиране
Стартов прозорец е периодът от време за изстрелване на ракетата от Земята, за да може да кацне в желаната област на Луната по време, когато ще има достатъчно светлина за изследване на зоната за кацане. Прозорецът за стартиране всъщност беше дефиниран по два начина, като месечен прозорец и дневен прозорец.
- Месечният стартов прозорец се възползва от това къде е планираната зона за кацане по отношение на Земята и слънцето. Тъй като гравитацията на Земята принуждава Луната да държи една и съща страна обърната към Земята, бяха избрани изследователски мисии в районите на страната, обърната към Земята, за да се направи възможно радио комуникацията между Земята и Луната. Времето също трябваше да бъде избрано в момент, когато слънцето грееше върху зоната за кацане.
- Ежедневният прозорец за изстрелване се възползва от условията за изстрелване, като ъгъла, под който ще бъде изстрелян космическият кораб, изпълнението на ракети -носители и наличието на кораб надолу от изстрелването, за да проследи напредъка на полета на ракетата. В началото светлинните условия за изстрелване бяха важни, тъй като дневната светлина улесняваше наблюдението на абортите на стартовата площадка или преди достигане на орбита, както и възможността за документиране на абортите със снимки. Тъй като НАСА придоби повече практика в надзора на мисиите, стартирането на дневна светлина беше по -малко необходимо; Apollo 17 беше изстрелян през нощта.
Част 2 от 3: Към Луната или бюст
Стъпка 1. Повдигнете се
В идеалния случай ракета, насочена към Луната, трябва да бъде изстреляна вертикално, за да се възползва от въртенето на Земята, за да й помогне да постигне орбитална скорост. Въпреки това, в проект Apollo, НАСА позволи възможен обхват от 18 градуса във всяка посока от вертикалата, без значително да компрометира изстрелването.
Стъпка 2. Постигнете ниска орбита на Земята
За да избегнете привличането на земната гравитация, трябва да имате предвид две скорости: скорост на бягство и орбитална скорост. Скоростта на бягство е скоростта, необходима за пълно избягване на гравитацията на планетата, докато орбиталната скорост е скоростта, необходима за навлизане в орбита около планета. Скоростта на бягство за земната повърхност е около 25 000 мили/ч или 7 мили в секунда (40, 248 км/ч или 11,2 км/с), докато орбиталната скорост на повърхността е. Орбиталната скорост на земната повърхност е само около 18 000 мили/ч (7,9 км/сек); отнема по -малко енергия за постигане на орбитална скорост, отколкото скоростта на бягство.
Освен това стойностите за орбитална и бягствена скорост спадат колкото по -далеч от земната повърхност отивате, като скоростта на бягство винаги е около 1,414 (квадратен корен от 2) пъти орбиталната скорост
Стъпка 3. Преход към транслунна траектория
След като постигнете ниска орбита на Земята и проверете дали всички корабни системи функционират, е време да пуснете двигатели и да отидете на Луната.
- С Project Apollo това беше направено чрез изстрелване на третостепенните тласкачи за последен път, за да задвижат космическия кораб към Луната. По пътя командно -сервизният модул (CSM) се отдели от третия етап, обърна се и се прикрепи към лунния екскурзионен модул (LEM), пренесен в горната част на третия етап.
- С Project Constellation планът е ракетата да носи екипажа и командния му капсулен док на ниска околоземна орбита с етапа на излитане и лунния десант, издигнат от товарната ракета. След това етапът на заминаване ще задейства своите двигатели и ще изпрати космическия кораб на Луната.
Стъпка 4. Постигнете лунна орбита
След като космическият кораб влезе в гравитацията на Луната, запалете тласкачите, за да го забавите и го поставете в орбита около Луната.
Стъпка 5. Трансфер до лунния кацане
И Project Apollo, и Project Constellation разполагат с отделни орбитални и десантни модули. Командният модул на Аполо изисква един от тримата астронавти да остане отзад, за да го управлява, докато другите двама се качват на лунния модул. Орбиталната капсула на Project Constellation е проектирана да се управлява автоматично, така че и четирите астронавти, които тя е проектирана да носят, могат да се качат на лунния кацане, ако желае.
Стъпка 6. Спуснете се до повърхността на Луната
Тъй като Луната няма атмосфера, е необходимо да се използват ракети, за да се забави спускането на лунния кацач до около 100 мили/ч (160 км/час), за да се осигури непокътнато кацане и по -бавно, за да се гарантира на пътниците меко кацане. В идеалния случай планираната повърхност за кацане не трябва да съдържа големи камъни; Ето защо Морето на спокойствието е избрано за място за кацане на Аполон 11.
Стъпка 7. Разгледайте
След като кацнете на Луната, е време да направите тази малка крачка и да изследвате лунната повърхност. Докато сте там, можете да събирате лунни скали и прах за анализ на Земята, а ако сте донесли сгъваем лунен роувър, както са правили мисиите Аполо 15, 16 и 17, можете дори да направите хот-род на лунната повърхност до 11,2 mph (18 км/ч). (Все пак не се притеснявайте да въртите двигателя; устройството се захранва от батерии и така или иначе няма въздух, който да пренася звука на въртящ се двигател.)
Част 3 от 3: Завръщане на Земята
Стъпка 1. Съберете багажа и се приберете вкъщи
След като сте свършили бизнеса си на Луната, опаковайте пробите и инструментите си и се качете на вашия лунен кацач за връщане.
Лунният модул на Аполон е проектиран на два етапа: етап на спускане, за да се спусне до Луната, и етап на изкачване, за да се изкарат астронавтите обратно в лунната орбита. Етапът на спускане беше оставен на Луната (а също и лунният роувър)
Стъпка 2. Док с орбиталния кораб
Командният модул "Аполо" и орбиталната капсула "Съзвездие" са проектирани да отвеждат астронавтите от Луната обратно на Земята. Съдържанието на лунните десанти се прехвърля към орбиталните апарати, а след това лунните кацания се разкопират, за да се сринат обратно на Луната.
Стъпка 3. Върнете се на Земята
Основният двигател на сервизните модули „Аполо“и „Съзвездие“се изстрелва, за да избяга от гравитацията на Луната, а космическият кораб се насочва обратно към Земята. При навлизане в гравитацията на Земята тласкачът на сервизния модул е насочен към Земята и стреля отново, за да забави капсулата на командата, преди да бъде изхвърлен.
Стъпка 4. Отидете за кацане
Топлинният щит на командния модул/капсула е изложен, за да предпази астронавтите от топлината на повторно влизане. Когато корабът навлезе в по -дебелата част от земната атмосфера, се разгръщат парашути, за да забавят капсулата допълнително.
- За Project Apollo командният модул се пръсна в океана, както предишните пилотирани мисии на НАСА, и беше възстановен от кораб на ВМС. Командните модули не бяха използвани повторно.
- За „Съзвездие на проекта“планът е да се докосне до сушата, както направиха съветските космически мисии с пилотирана екипировка, като опцията за изхвърляне в океана е опция, ако докосването на сушата не е възможно. Командната капсула е проектирана да бъде ремонтирана, като заменя топлинния си щит с нов и се използва повторно.
