Månen er den nærmeste kroppen i verdensrommet til jorden, med en gjennomsnittlig avstand på 238, 857 miles (384, 400 km). Den første sonden som fløy av månen var den russiske Luna 1, som ble lansert 2. januar 1959. Ti år og seks måneder senere landet Apollo 11 -oppdraget Neil Armstrong og Edwin “Buzz” Aldrin på Sea of Tranquility 20. juli 1969. Å gå til månen er en oppgave som, for å omskrive John F. Kennedy, krever det beste av energi og ferdigheter.
Trinn
Del 1 av 3: Planlegging av turen
Trinn 1. Planlegg å gå i etapper
Til tross for alt-i-ett-rakettskipene som er populære i science fiction-historier, er det å gå til månen et oppdrag som er best delt i separate deler: å oppnå bane rundt jorden, overføre fra jorden til månens bane, lande på månen og snu trinnene å komme tilbake til jorden.
- Noen science fiction -historier som skildret en mer realistisk tilnærming til å gå til månen, hadde astronauter til en bane rundt en romstasjon der mindre raketter lå til kai som ville ta dem til månen og tilbake til stasjonen. Fordi USA var i konkurranse med Sovjetunionen, ble ikke denne tilnærmingen vedtatt; romstasjonene Skylab, Salyut og den internasjonale romstasjonen ble satt opp etter at prosjekt Apollo var avsluttet.
- Apollo-prosjektet brukte den tre-trinns Saturn V-raketten. Den nederste første etappen løftet forsamlingen fra lanseringsplaten til en høyde på 68 kilometer, den andre etappen økte den nesten til lav bane rundt jorden, og den tredje etappen presset den i bane og deretter mot månen.
- Constellation-prosjektet foreslått av NASA for en retur til månen i 2018 består av to forskjellige to-trinns raketter. Det er to forskjellige rakettdesign i første etappe: et løftetrinn kun for mannskapet som består av en enkelt fem-segment rakettforsterker, Ares I, og et løftetrinn for mannskap og last som består av fem rakettmotorer under en ekstern drivstofftank supplert med to fem-segmenters solide rakettforsterkere, Ares V. Den andre fasen for begge versjonene bruker en enkeltflytende drivstoffmotor. Tunge løftemontasjen vil bære månekredsløpet og landeren, som astronautene ville overføre til når de to rakettsystemene legger til kai.
Trinn 2. Pakke for turen
Fordi månen ikke har noen atmosfære, må du ta med ditt eget oksygen, slik at du har noe å puste mens du er der, og når du rusler rundt på månens overflate må du være i en romdrakt for å beskytte deg mot den brennende varmen den to uker lange månedagen eller den sinneløse forkjølelsen i den like lange månenatten-for ikke å snakke om strålingen og mikro-meteoroider som mangel på atmosfære utsetter overflaten for.
- Du må også ha noe å spise. De fleste matvarer som astronautene bruker i romoppdrag må frysetørkes og konsentreres for å redusere vekten og deretter rekonstitueres ved å tilsette vann når de spises. De må også være proteinrike matvarer for å minimere mengden kroppsavfall som genereres etter å ha spist. (Du kan i det minste vaske dem ned med Tang.)
- Alt du tar ut i verdensrommet med deg legger til vekt, noe som øker mengden drivstoff som er nødvendig for å løfte den og raketten som bærer den ut i verdensrommet, slik at du ikke kan ta for mange personlige effekter ut i verdensrommet - og månestene vil veie 6 ganger så mye på jorden som på månen.
Trinn 3. Bestem startvinduet
Et oppskytingsvindu er tidsintervallet for oppskyting av raketten fra jorden for å kunne lande i ønsket område av månen i en tid da det ville være tilstrekkelig lys for å utforske landingsområdet. Lanseringsvinduet ble faktisk definert på to måter, som et månedlig vindu og et daglig vindu.
- Det månedlige lanseringsvinduet drar fordel av hvor det planlagte landingsområdet er med hensyn til jorden og solen. Fordi jordens tyngdekraft tvinger månen til å holde den samme siden vendt mot jorden, ble det utforsket oppdrag i områder på den jordvendte siden for å gjøre radiokommunikasjon mellom jorden og månen mulig. Tiden måtte også velges på et tidspunkt da solen skinte på landingsområdet.
- Det daglige oppskytingsvinduet drar fordel av oppskytningsforholdene, for eksempel vinkelen romskipet vil bli skutt opp i, ytelsen til boosterraketter og tilstedeværelsen av et skip på siden av oppskytningen for å spore rakettens flyfremgang. Tidlig var lysforholdene for oppskytning viktige, ettersom dagslys gjorde det lettere å overvåke aborter på oppskytingsplaten eller før man oppnådde bane, samt å kunne dokumentere aborter med fotografier. Etter hvert som NASA fikk mer praksis med å føre tilsyn med oppdrag, var det ikke nødvendig med dagsoppskytninger; Apollo 17 ble lansert om natten.
Del 2 av 3: Til månen eller byste
Trinn 1. Løft av
Ideelt sett bør en rakett på vei til månen bli skutt loddrett for å dra nytte av jordens rotasjon for å hjelpe den med å oppnå orbitalhastighet. Imidlertid tillot NASA i Project Apollo et mulig område på 18 grader i begge retninger fra vertikal uten å gå på kompromiss med lanseringen.
Trinn 2. Oppnå lav jordbane
For å unnslippe jordens tyngdekraft, er det to hastigheter å vurdere: rømningshastighet og banehastighet. Rømningshastighet er hastigheten som trengs for å unnslippe planetens tyngdekraft helt, mens banehastigheten er hastigheten som trengs for å gå i bane rundt en planet. Rømningshastighet for jordens overflate er omtrent 25 000 mph eller 7 miles per sekund (40, 248 km/t eller 11,2 km/s), mens banehastigheten ved overflaten er. Banehastigheten for Jordens overflate er bare rundt 18 000 mph (7,9 km/s); det tar mindre energi å oppnå banehastighet enn rømningshastighet.
Videre faller verdiene for bane- og rømningshastighet jo lenger unna jordoverflaten du kommer, med rømningshastighet alltid omtrent 1.414 (kvadratroten på 2) ganger banehastigheten
Trinn 3. Overgang til en trans-månebane
Etter å ha oppnådd en lav bane rundt jorden og bekreftet at alle skipets systemer er funksjonelle, er det på tide å skyte thrustere og gå til månen.
- Med Project Apollo ble dette gjort ved å skyte thrusterne i tredje trinn en siste gang for å drive romfartøyet mot månen. Underveis separerte kommando-/tjenestemodulen (CSM) fra den tredje etappen, snudde og la til kai med månens ekskursjonsmodul (LEM) båret i den øvre delen av den tredje etappen.
- Med Project Constellation er planen å få raketten til å bære mannskapet og kommandokapslen til kai i en lav bane rundt jorda med avgangsstadiet og månelandingen brakt opp av lastraketten. Avgangsfasen ville deretter skyte thrusterne og sende romfartøyet til månen.
Trinn 4. Oppnå månens bane
Når romfartøyet kommer inn i tungens tyngdekraft, skyter du thrusterne for å bremse det og plassere det i bane rundt månen.
Trinn 5. Overfør til månelanderen
Både Project Apollo og Project Constellation har separate baner og landingsmoduler. Apollo -kommandomodulen krevde at en av de tre astronautene ble igjen for å styre den, mens de to andre gikk ombord på månemodulen. Project Constellations orbitalkapsel er designet for å kjøres automatisk, slik at alle fire av astronautene den er designet for å bære ombord på månelanderen, om ønskelig.
Trinn 6. Ned til månens overflate
Fordi månen ikke har noen atmosfære, er det nødvendig å bruke raketter for å bremse månelanders nedstigning til omtrent 160 km/t for å sikre en intakt landing og saktere fremdeles for å garantere passasjerene en myk landing. Ideelt sett bør den planlagte landingsflaten være fri for betydelige steinblokker; det er derfor Sea of Tranquility ble valgt som landingssted for Apollo 11.
Trinn 7. Utforsk
Når du har landet på månen, er det på tide å ta det lille skrittet og utforske månens overflate. Mens du er der, kan du samle månesteiner og støv for analyse på jorden, og hvis du hadde med deg en sammenleggbar månrover som Apollo 15, 16 og 17 oppdrag gjorde, kan du til og med hot-rod på månens overflate opp til 11,2 18 km/t. (Ikke bry deg om å snu motoren; enheten er batteridrevet, og det er uansett ingen luft for å bære lyden av en roterende motor.)
Del 3 av 3: Tilbake til jorden
Trinn 1. Pakk sammen og gå hjem
Etter at du har gjort din virksomhet på månen, pakker du prøver og verktøy og går ombord på månelanderen for hjemreisen.
Apollo månemodul ble designet i to stadier: et nedstigningsstadium for å få det ned til månen og et oppstigningsstadium for å løfte astronautene tilbake til månens bane. Nedstigningsstadiet ble etterlatt på månen (og det samme var månens rover)
Trinn 2. Legg til kai med banefartøyet
Kommandomodulen Apollo og konstellasjonens orbitalkapsel er begge designet for å ta astronauter fra månen tilbake til jorden. Innholdet i månelanderne blir overført til banene, og månelandingene blir deretter avkoblet for å til slutt krasje tilbake til månen.
Trinn 3. Gå tilbake til jorden
Hovedpropelleren på tjenestemodulene Apollo og Constellation blir avfyrt for å unnslippe månens tyngdekraft, og romfartøyet ledes tilbake til jorden. Når du kommer inn i jordens tyngdekraft, pekes servicemodulstrusteren mot jorden og avfyres igjen for å bremse kommandokapslen før den blir kastet ut.
Trinn 4. Gå for en landing
Kommandomodulen/kapselens varmeskjold er utsatt for å beskytte astronautene mot varmen ved gjeninngang. Når fartøyet kommer inn i den tykkere delen av jordens atmosfære, settes det i fallskjerm for å bremse kapselen ytterligere.
- For Project Apollo sprutet kommandomodulen ned i havet, slik tidligere bemannede NASA -oppdrag hadde gjort, og ble gjenopprettet av et marinefartøy. Kommandomodulene ble ikke gjenbrukt.
- For Project Constellation er planen å røre land, slik sovjetiske bemannede romoppdrag gjorde, med sprut i havet et alternativ hvis berøring på land ikke er mulig. Kommandokapslen er designet for å bli pusset opp, erstatte varmeskjoldet med et nytt og gjenbrukes.
