Kuu on avaruutta lähinnä oleva maapallon runko, jonka keskimääräinen etäisyys on 384, 400 km (238, 857 mailia). Ensimmäinen koetin, joka lensi kuun ohi, oli venäläinen Luna 1, joka laukaistiin 2. tammikuuta 1959. Kymmenen vuotta ja kuusi kuukautta myöhemmin Apollo 11 -operaatio laskeutui Neil Armstrongiin ja Edwin “Buzz” Aldriniin rauhanmerelle 20. heinäkuuta 1969. Kuuhun meneminen on tehtävä, joka John F. Kennedyn parafraasilla vaatii parasta energiaa ja taitoja.
Askeleet
Osa 1/3: Matkan suunnittelu
Vaihe 1. Suunnittele mennä vaiheittain
Huolimatta tieteiskirjallisuudessa suosituista all-in-one-rakettialuksista, kuuhun meneminen on tehtävä, joka on parhaiten jaettu erillisiin osiin: matalan maan kiertoradan saavuttaminen, siirtyminen maasta kuun kiertoradalle, laskeutuminen kuuhun ja käänteinen askel palata Maahan.
- Joissakin tieteiskirjallisissa tarinoissa, jotka kuvailivat realistisempaa lähestymistapaa kuuhun menemiseen, oli astronautteja menossa kiertävälle avaruusasemalle, jossa oli pienempiä raketteja, jotka veivät heidät kuuhun ja takaisin asemalle. Koska Yhdysvallat kilpaili Neuvostoliiton kanssa, tätä lähestymistapaa ei hyväksytty; Avaruusasemat Skylab, Salyut ja Kansainvälinen avaruusasema pystytettiin kaikki Apollo -projektin päätyttyä.
- Apollo-projektissa käytettiin kolmivaiheista Saturn V -rakettia. Alin ensimmäinen vaihe nosti kokoonpanon laukaisualustalta 68 mailin korkeuteen, toinen vaihe nosti sen lähes matalalle maapallon kiertoradalle ja kolmas vaihe työnsi sen kiertoradalle ja sitten kohti kuuta.
- NASAn ehdottama Constellation-projekti palata kuuhun vuonna 2018 koostuu kahdesta erilaisesta kaksivaiheisesta raketista. Ensimmäisessä vaiheessa on kaksi erilaista rakettimallia: vain miehistön nostolava, joka koostuu yhdestä viiden segmentin raketinvahvistimesta, Ares I, ja miehistön ja lastin nostovaihe, joka koostuu viidestä rakettimoottorista ulkoisen polttoainesäiliön alla. kaksi viiden segmentin kiinteää raketinvahvistinta, Ares V. Toisessa vaiheessa molemmissa versioissa käytetään yhden nesteen polttoainemoottoria. Raskas nostokokoonpano kantaisi kuun kiertoradan kapselin ja laskeutumislaitteen, johon astronautit siirtyisivät, kun kaksi rakettijärjestelmää telakoituvat.
Vaihe 2. Pakkaa matkaa
Koska kuussa ei ole ilmakehää, sinun on otettava oma happi mukaan, jotta sinulla on jotain hengitettävää, kun olet siellä, ja kun kävelet kuun pinnalla, sinun on oltava avaruuspuvussa suojautuaksesi paahtavalta kuumuudelta kahden viikon pituinen kuun päivä tai yhtä pitkän kuun yön mielenhäiriö-puhumattakaan säteilystä ja mikro-meteoroideista, joihin ilmakehän puute altistaa pinnan.
- Tarvitset myös jotain syötävää. Suurin osa astronauttien avaruustehtävissä käyttämistä elintarvikkeista on kylmäkuivattuja ja konsentroituja painon alentamiseksi, ja sitten ne on saatettava käyttökuntoon lisäämällä vettä syödessä. Niiden on myös oltava runsaasti proteiineja sisältäviä elintarvikkeita, jotta minimoidaan syömisen jälkeen syntyvän kehon jätteen määrä. (Ainakin voit pestä ne alas Tangilla.)
- Kaikki, mitä otat avaruuteen mukanasi, lisää painoa, mikä lisää sen nostamiseen ja avaruuteen kantavan raketin tarvitsemaa polttoainetta, joten et voi viedä avaruuteen liikaa henkilökohtaisia tavaroita - ja nämä kuukivet painavat 6 kertaa enemmän maapallolla kuin kuussa.
Vaihe 3. Määritä käynnistysikkuna
Laukaisuikkuna on aikaväli, jona raketti laukaistaan Maasta, jotta se voi laskeutua halutulle kuun alueelle aikana, jolloin valoa riittäisi laskeutumisalueen tutkimiseen. Käynnistysikkuna määriteltiin itse asiassa kahdella tavalla, kuukausi- ja päivittäiseksi ikkunaksi.
- Kuukausittainen laukaisuikkuna hyödyntää suunniteltua laskeutumisaluetta maan ja auringon suhteen. Koska maapallon painovoima pakottaa kuun pysymään samalla puolella Maata, etsintätehtävät valittiin maanpuoleisilla alueilla, jotta maan ja kuun välinen radioviestintä olisi mahdollista. Aika oli myös valittava aikaan, jolloin aurinko paistoi laskeutumisalueelle.
- Päivittäinen laukaisuikkuna hyödyntää laukaisuolosuhteita, kuten avaruusaluksen laukaisukulmaa, lisärakettien suorituskykyä ja aluksen läsnäoloa laukaisun jälkeen seuratakseen raketin lennon etenemistä. Varhaisessa vaiheessa valaistuksen olosuhteet olivat tärkeitä, koska päivänvalo helpotti keskeytysten valvontaa laukaisualustalla tai ennen kiertoradan saavuttamista sekä pystyi dokumentoimaan keskeytykset valokuvilla. Kun NASA sai enemmän käytäntöjä tehtävien valvonnassa, päivänvalon laukaisut olivat vähemmän tarpeellisia; Apollo 17 lanseerattiin yöllä.
Osa 2/3: Kuuhun tai rintakuvaan
Vaihe 1. Nosta pois
Ihannetapauksessa Kuuhun suunnattu raketti tulisi laukaista pystysuoraan hyödyntääkseen Maan pyörimistä ja auttaakseen sitä saavuttamaan kiertorata. Kuitenkin Apollo -projektissa NASA salli mahdollisen 18 asteen alueen kumpaankin suuntaan pystysuorasta vaarantamatta merkittävästi laukaisua.
Vaihe 2. Saavuta matala kiertorata
Maan painovoiman vetäytymisen välttämiseksi on otettava huomioon kaksi nopeutta: pakenemisnopeus ja kiertoradan nopeus. Poistumisnopeus on nopeus, joka tarvitaan paetakseen planeetan painovoiman kokonaan, kun taas kiertoradan nopeus on nopeus, joka tarvitaan kiertämään planeetta. Pakoputken nopeus maapallon pinnalla on noin 25 000 mph tai 7 mailia sekunnissa (40, 248 km/h tai 11,2 km/s), kun taas kiertoradan nopeus pinnalla on. Maan pinnan kiertoradan nopeus on vain noin 7,9 km/s; kiertoradan nopeuden saavuttaminen vie vähemmän energiaa kuin poistumisnopeus.
Lisäksi kiertoradan ja pakenemisnopeuden arvot putoavat sitä kauemmas maapallon pinnasta, jossa paeta, ja paeta nopeus on aina noin 1,414 (2: n neliöjuuri) kertaa kiertoradan nopeus
Vaihe 3. Siirtyminen kuunväliselle radalle
Sen jälkeen kun olemme saavuttaneet matalan Maan kiertoradan ja tarkistaneet, että kaikki aluksen järjestelmät toimivat, on aika ampua potkurit ja mennä kuuhun.
- Apollo-projektissa tämä tehtiin laukaisemalla kolmannen vaiheen potkurit viimeisen kerran avaruuden kuljettamiseksi kohti kuuta. Matkan varrella komento-/palvelumoduuli (CSM) erotettiin kolmannesta vaiheesta, kääntyi ympäri ja kiinnittyi kuun retkimoduuliin (LEM), joka oli kolmannen vaiheen yläosassa.
- Project Constellationin tavoitteena on saada raketti, joka kuljettaa miehistöä ja sen komentokapseli telakalla matalalla maapallon kiertoradalla, ja rahtiraketti nostaa lähtövaiheen ja kuunlaskurin. Lähtövaihe laukaisi sen potkurit ja lähetti avaruusaluksen kuuhun.
Vaihe 4. Saavuta kuun kiertorata
Kun avaruusalus saapuu kuun painovoimaan, laukaise potkurit hidastamaan sitä ja aseta se kiertoradalle kuun ympärille.
Vaihe 5. Siirrä kuun laskeutumislaitteeseen
Sekä Project Apollo että Project Constellation sisältävät erilliset kiertorata- ja laskeutumismoduulit. Apollo -komentomoduuli vaati, että yksi kolmesta astronautista jää taakse ohjaamaan sitä, kun taas kaksi muuta nousivat kuun moduuliin. Project Constellationin kiertoratakapseli on suunniteltu toimimaan automaattisesti, joten kaikki neljä astronauttia, jotka se on suunniteltu kuljettamaan, voivat halutessaan nousta kuunlaskuriinsa.
Vaihe 6. Laskeudu kuun pintaan
Koska kuussa ei ole ilmakehää, on välttämätöntä käyttää raketteja hidastamaan kuun laskeutumista noin 100 km/h (160 km/h), jotta varmistetaan ehjä lasku ja hitaammin, jotta matkustajat saavat pehmeän laskeutumisen. Ihannetapauksessa suunnitellulla laskeutumispinnalla ei saa olla suuria lohkareita; tästä syystä Rauhanmeri valittiin Apollo 11: n laskeutumispaikaksi.
Vaihe 7. Tutki
Kun olet laskeutunut kuuhun, on aika ottaa tämä pieni askel ja tutkia kuun pintaa. Siellä voit kerätä kuukiviä ja pölyä analysoitavaksi maapallolla. mph (18 km/h). (Älä kuitenkaan vaivaudu kääntämään moottoria; yksikkö on paristokäyttöinen, eikä siinä ole ilmaa pyörivän moottorin ääneen.)
Osa 3/3: Paluu Maahan
Vaihe 1. Pakkaa ja lähde kotiin
Kun olet tehnyt yrityksesi kuuhun, pakkaa näytteet ja työkalut ja nousta kuunlaskuriin paluumatkalle.
Apollo -kuun moduuli suunniteltiin kahdessa vaiheessa: laskeutumisvaihe sen saavuttamiseksi kuuhun ja nousuvaihe astronauttien nostamiseksi takaisin kuun kiertoradalle. Laskeutumisvaihe jäi kuun taakse (ja niin oli myös kuukulkija)
Vaihe 2. Telakka kiertävällä aluksella
Apollo -komentoyksikkö ja Constellation -orbitaalikapseli on suunniteltu ottamaan astronautit kuusta takaisin maahan. Kuun laskeutumissisältö siirretään kiertoradalle, ja kuun laskeutumislaitteet irrotetaan telakoinnista, jotta ne lopulta kaatuisivat takaisin kuuhun.
Vaihe 3. Suuntaa takaisin Maahan
Apollo- ja Constellation -palvelumoduulien pääpotkuri laukaistaan paetakseen kuun painovoiman, ja avaruusalus ohjataan takaisin Maahan. Maapallon painovoimaan tullessaan huoltomoduulin potkuri osoitetaan kohti maata ja laukaistaan uudelleen hidastaakseen komentokapselia alas ennen kuin se poistetaan.
Vaihe 4. Mene laskeutumaan
Komentomoduulin/kapselin lämpösuoja on paljastettu astronauttien suojelemiseksi paluun kuumuudelta. Kun alus saapuu maan ilmakehän paksumpaan osaan, laskuvarjoja käytetään hidastaakseen kapselia edelleen.
- Apollo -projektissa komentomoduuli roiskui meressä, kuten aiemmat miehitetyt NASA -tehtävät olivat tehneet, ja laivaston alus otti sen talteen. Komentomoduuleja ei käytetty uudelleen.
- Project Constellationin suunnitelmana on maata koskettaminen, kuten Neuvostoliiton miehitetyt avaruusoperaatiot tekivät, ja valtamereen roiskuminen on vaihtoehto, jos maadoitus maalle ei ole mahdollista. Komentokapseli on suunniteltu kunnostettavaksi korvaamalla sen lämpösuoja uudella ja uudelleenkäytettäväksi.
