De maan is het dichtstbijzijnde lichaam in de ruimte naar de aarde, met een gemiddelde afstand van 384.403 km (238.857 mijl).[1] De eerste sonde om bij de maan te vliegen was de Russische Luna 1, die op 2 januari 1959 werd gelanceerd.[2] Tien jaar en zes maanden later landde de Apollo 11-missie Neil Armstrong en Edwin "Buzz" Aldrin op de Sea of ​​Tranquillity op 20 juli 1969. Naar de maan gaan is een taak die, om John F. Kennedy te parafraseren, het beste van iemands energie en vaardigheden.[3]

Deel een van de drie:
De reis plannen

  1. 1 Plan om in fasen te gaan. Ondanks de alles-in-één raketschepen die populair zijn in sciencefictionverhalen, is naar de maan gaan een missie die het beste in afzonderlijke delen kan worden onderverdeeld: het bereiken van een baan met een lage baan, het overbrengen van de aarde naar een baan in de maan, het landen op de maan en het omkeren van de treden om terug te keren naar de aarde.
    • Sommige sciencefictionverhalen die een meer realistische benadering van het naar de maan gaan voorstellen, hadden astronauten naar een ruimtestation in een baan om de aarde laten gaan waar kleinere raketten werden gedokt die hen naar de maan zouden brengen en terug naar het station. Omdat de Verenigde Staten met de Sovjet-Unie concurreerden, werd deze benadering niet aangenomen; de ruimtestations Skylab, Salyut en het internationale ruimtestation zijn allemaal opgemaakt nadat Project Apollo was geëindigd.
    • Het Apollo-project maakte gebruik van de drietraps Saturn V-raket. De onderste eerste trap tilde de assemblage van de lanceerplatform naar een hoogte van 68 kilometer, de tweede trap verhoogde de snelheid bijna naar de lage baan om de aarde en de derde trap duwde hem in een baan om de maan.[4]
    • Het door NASA voorgestelde Constellation-project voor een terugkeer naar de maan in 2018 bestaat uit twee verschillende tweetrapsraketten. Er zijn twee verschillende raketontwerpen van de eerste fase: een heftrap voor de bemanning bestaande uit een enkele raketbooster met vijf segmenten, de Ares I, en een hefplatform voor bemanning en vracht bestaande uit vijf raketmotoren onder een externe brandstoftank aangevuld met twee vijf-segment solide raket boosters, de Ares V. De tweede trap voor beide versies maakt gebruik van een single-vloeibare brandstofmotor. Het zware hefsamenstel zou de maanorbitale capsule en lander dragen, waarnaar de astronauten zouden overbrengen wanneer de twee raketsystemen aanleggen.[5]
  2. 2 Pak voor de reis. Omdat de maan geen atmosfeer heeft, moet je je eigen zuurstof meenemen zodat je iets te ademen hebt terwijl je daar bent, en wanneer je over het maanoppervlak rondwandelt, moet je in een ruimtepak zijn om jezelf te beschermen tegen de laaiende hitte van de twee weken durende maandag of de geestdodende kou van de even lange maannacht - om nog maar te zwijgen van de straling en micro-meteoroïden waar het gebrek aan atmosfeer het oppervlak aan blootstelt.[6]
    • Je moet ook iets te eten hebben. De meeste voedingsmiddelen die door astronauten in ruimtemissies worden gebruikt, moeten worden gevriesdroogd en geconcentreerd om hun gewicht te verminderen en vervolgens worden gereconstitueerd door water toe te voegen wanneer ze worden gegeten.[7] Ze moeten ook eiwitrijk voedsel bevatten om de hoeveelheid lichaamsafval die wordt geproduceerd na het eten te minimaliseren. (Je kunt ze tenminste wassen met Tang.)
    • Alles wat je meeneemt in de ruimte, voegt gewicht toe, waardoor de hoeveelheid brandstof die nodig is om hem op te tillen toeneemt en de raket de ruimte in wordt gevoerd, dus je zult niet teveel persoonlijke effecten in de ruimte kunnen nemen - en die maanstenen zullen wegen 6 keer zoveel op aarde als op de maan.
  3. 3 Bepaal het startvenster. Een startvenster is het tijdbereik voor het lanceren van de raket vanaf de aarde om in het gewenste deel van de maan te kunnen landen in een tijd dat er voldoende licht zou zijn om het landingsgebied te verkennen. Het startvenster was eigenlijk op twee manieren gedefinieerd, als een maandelijks venster en een dagelijks venster.
    • Het maandelijkse startvenster maakt handig gebruik van het geplande landingsgebied ten opzichte van de aarde en de zon. Omdat de zwaartekracht van de aarde de maan dwingt dezelfde kant naar de aarde te houden, werden verkenningsmissies gekozen in gebieden aan de kant van de aarde om radiocommunicatie tussen de aarde en de maan mogelijk te maken. De tijd moest ook worden gekozen op een moment dat de zon op het landingsterrein scheen.
    • Het dagelijkse startvenster maakt gebruik van de lanceringsvoorwaarden, zoals de hoek waaronder het ruimtevaartuig wordt gelanceerd, de prestaties van boosterraketten en de aanwezigheid van een schip vanaf de lancering om de voortgang van de raket te volgen. Al vroeg waren de lichtomstandigheden voor de lancering belangrijk, omdat het door het daglicht gemakkelijker was om toezicht te houden op afbrekingen op het lanceerplatform of voordat de baan werd bereikt, en om het breken van foto's te documenteren. Naarmate NASA meer oefening kreeg in het overzien van missies, waren de lanceringen van daglicht minder noodzakelijk; Apollo 17 werd 's nachts gelanceerd.[8]

Tweede deel van de drie:
Naar de maan of buste

  1. 1 Opstijgen. In het ideale geval moet een raket die voor de maan is opgemaakt verticaal worden gelanceerd om te profiteren van de rotatie van de aarde om hem te helpen de omloopsnelheid te bereiken. In Project Apollo liet de NASA echter een mogelijke reeks van 18 graden toe, ongeacht de richting van verticaal, zonder de lancering significant in gevaar te brengen.[9]
  2. 2 Bereik een lage baan om de aarde. Bij het ontsnappen aan de aantrekkingskracht van de zwaartekracht van de aarde, zijn er twee snelheden te overwegen: ontsnappingssnelheid en omloopsnelheid. Escape-snelheid is de snelheid die nodig is om volledig te ontsnappen aan de zwaartekracht van een planeet, terwijl de baansnelheid de snelheid is die nodig is om in een baan rond een planeet te gaan. De ontsnappingssnelheid voor het aardoppervlak is ongeveer 25.000 mph of 7 mijl per seconde (40.248 km / uur of 11.2 km / s), terwijl de baansnelheid aan het oppervlak is.[10][11] Orbitale snelheid voor het aardoppervlak is slechts ongeveer 18.000 mph (7.9 km / s); het kost minder energie om de omloopsnelheid te bereiken dan de ontsnappingssnelheid.
    • Bovendien dalen de waarden voor de omloop en de ontsnappingssnelheid verder van het aardoppervlak af, met een ontsnappingssnelheid altijd ongeveer 1,414 (de vierkantswortel van 2) maal de omloopsnelheid.[12]
  3. 3 Overgang naar een trans-lunair traject. Na het bereiken van een lage baan om de aarde en controleren of alle scheepssystemen functioneel zijn, is het tijd om boegschroeven te vuren en naar de maan te gaan.
    • Met Project Apollo werd dit gedaan door de stuwraketten van de derde fase nog een laatste keer af te vuren om het ruimtevaartuig naar de maan te duwen.[13] Onderweg scheidde de opdracht / servicemodule (CSM) zich van de derde trap, draaide zich om en bond met de maanexcursiemodule (LEM) die zich in het bovenste deel van de derde trap bevindt.
    • Met Project Constellation is het de bedoeling dat de raket die de bemanning en de commandocapsule met zich meebrengt, in een lage baan om de aarde dokt met de vertrekfase en de maanlander die door de vrachtraket wordt opgevoed. De vertrekfase zou dan de stuwraketten afvuren en het ruimtevaartuig naar de maan sturen.
  4. 4 Bereik een maanbaan. Zodra het ruimtevaartuig de zwaartekracht van de maan binnengaat, vuurt u de boegschroeven af ​​om het te vertragen en plaatst u het in een baan rond de maan.
  5. 5 Overdracht naar de maanlander. Zowel Project Apollo als Project Constellation beschikken over afzonderlijke orbitale en landingsmodules. De Apollo-commandomodule vereiste dat een van de drie astronauten achterbleef om het te besturen, terwijl de andere twee aan boord gingen van de maanmodule.[14] De orbitale capsule van Project Constellation is ontworpen om automatisch te worden uitgevoerd, zodat alle vier de astronauten die het kan vervoeren, desgewenst de maanlander kunnen instappen.[15]
  6. 6 Daal af naar het oppervlak van de maan. Omdat de maan geen atmosfeer heeft, is het noodzakelijk om raketten te gebruiken om de afdaling van de maanlander tot 160 km / uur te vertragen om een ​​intacte landing te garanderen en om zijn passagiers nog langzamer te laten landen.[16] In het ideale geval moet het geplande landingsoppervlak vrij zijn van aanzienlijke rotsblokken; dit is de reden waarom de Sea of ​​Tranquillity werd gekozen als de landingsplaats voor Apollo 11.[17]
  7. 7 Explore. Als je eenmaal op de maan bent geland, is het tijd om die ene kleine stap te nemen en het maanoppervlak te verkennen. Terwijl je daar bent, kun je maanrotsen en stof verzamelen voor analyse op aarde, en als je een opvouwbare maanrover meebrengt zoals de Apollo 15, 16 en 17 missies deden, kun je zelfs op het maanoppervlak tot 11.2 een hot rod maken. km / u (18 km / uur).[18] (Doe echter niet de moeite om de motor te laten draaien, het apparaat werkt op batterijen en er is hoe dan ook geen lucht om het geluid van een toerengeregelde motor te dragen.)

Derde deel van de drie:
Terug naar de aarde

  1. 1 Pak in en ga naar huis. Nadat u uw zaken op de maan hebt gedaan, pakt u uw monsters en gereedschappen in en gaat u aan boord van uw maanlander voor de terugreis.
    • De Apollo-maanmodule is in twee fasen ontworpen: een afdalingsstadium om hem naar de maan te brengen en een opstijgstadium om de astronauten weer in de baan van de maan te brengen. De afdalingsfase was achtergebleven op de maan (en dus ook de maanrover).[19][20]
  2. 2 Dokken met het ronddraaiende vaartuig. De commandomodule van Apollo en de orbitale capsule van de sterrenbeelden zijn beide ontworpen om astronauten van de maan terug naar de aarde te brengen. De inhoud van de maanlanders wordt overgebracht naar de orbiters en de maanlanders worden dan gedeaccueerd om uiteindelijk terug te vallen naar de maan.[21][22]
  3. 3 Ga terug naar de aarde. De hoofdschroef op de servicemodules van Apollo en Constellation wordt afgevuurd om te ontsnappen aan de zwaartekracht van de maan en het ruimtevaartuig wordt teruggestuurd naar de aarde. Bij het binnenkomen van de zwaartekracht van de aarde, wordt de thruster van de servicemodule naar de aarde gericht en opnieuw afgeschoten om de capsule te vertragen voordat ze wordt overboord gegooid.
  4. 4 Ga voor een landing. Het hitteschild van de bedieningsmodule / capsule is zichtbaar om de astronauten te beschermen tegen de hitte van terugkeer. Terwijl het vat het dikkere deel van de atmosfeer van de aarde binnengaat, worden parachutes ingezet om de capsule verder te vertragen.
    • Voor Project Apollo spatte de commandomodule omlaag in de oceaan, zoals eerdere bemande NASA-missies hadden gedaan en werd hersteld door een marineschip. De opdrachtmodules zijn niet opnieuw gebruikt.[23]
    • Voor Project Constellation is het plan om land aan te vallen, zoals Sovjet bemande ruimtemissies deden, met afdaling in de oceaan een optie als landing op land niet mogelijk was. De commandocapsule is ontworpen om opnieuw te worden ingericht, het hitteschild te vervangen door een nieuwe en opnieuw te worden gebruikt.[24]