Månen är den närmaste kroppen i rymden till jorden, med ett genomsnittligt avstånd på 238, 857 miles (384, 400 km). Den första sonden för att flyga av månen var ryska Luna 1, som lanserades den 2 januari 1959. Tio år och sex månader senare landade Apollo 11 -uppdraget Neil Armstrong och Edwin “Buzz” Aldrin på Sea of Tranquility den 20 juli 1969. Att gå till månen är en uppgift som, för att omskriva John F. Kennedy, kräver det bästa av ens energi och färdigheter.
Steg
Del 1 av 3: Planera resan
Steg 1. Planera att gå i etapper
Trots allt-i-ett-raketfartygen som är populära i science fiction-berättelser är det att åka till månen ett uppdrag som bäst delas upp i separata delar: att uppnå en låg jordbana, överföra från jorden till månens bana, landa på månen och vända stegen att återvända till jorden.
- Vissa science fiction -berättelser som skildrade ett mer realistiskt tillvägagångssätt för att gå till månen hade astronauter till en kretsande rymdstation där mindre raketer dockades som skulle ta dem till månen och tillbaka till stationen. Eftersom USA var i konkurrens med Sovjetunionen, antogs inte detta tillvägagångssätt; rymdstationerna Skylab, Salyut och den internationella rymdstationen sattes alla upp efter att projekt Apollo hade avslutats.
- Apollo-projektet använde Saturn V-raketten i tre steg. Den längst nedsta första etappen lyfte församlingen från sjösättningsplattan till en höjd av 68 km, den andra etappen ökade den nästan till en låg jordbana och den tredje etappen pressade den i bana och sedan mot månen.
- Konstellationsprojektet som NASA föreslog för att återvända till månen 2018 består av två olika tvåstegsraketer. Det finns två olika rakettdesigner i första etappen: en lyftsteg som endast består av en besättning som består av en enda femsegment raketförstärkare, Ares I och ett lyftsteg för besättning och last som består av fem raketmotorer under en extern bränsletank kompletterad med två femsegmenta fasta raketförstärkare, Ares V. Det andra steget för båda versionerna använder en motor med enkel vätska. Tunglyftaggregatet skulle bära månens omloppskapsel och landare, som astronauterna skulle överföra till när de två raketsystemen lägger till.
Steg 2. Packa för resan
Eftersom månen inte har någon atmosfär måste du ta med ditt eget syre så att du har något att andas medan du är där, och när du promenerar runt på månytan måste du vara i en rymddräkt för att skydda dig från den heta värmen från den två veckor långa måndagen eller den lika bedövande förkylningen i den lika långa månnatten-för att inte tala om strålningen och mikro-meteoroider som bristen på atmosfär utsätter ytan för.
- Du måste också ha något att äta. De flesta av de livsmedel som astronauterna använder vid rymduppdrag måste frystorkas och koncentreras för att minska vikten och sedan rekonstitueras genom att tillsätta vatten när de äts. De måste också vara proteinrika livsmedel för att minimera mängden kroppsavfall som genereras efter att ha ätit. (Du kan åtminstone tvätta dem med Tang.)
- Allt du tar ut i rymden med dig lägger till vikt, vilket ökar mängden bränsle som behövs för att lyfta den och raketen som bär ut den i rymden, så du kommer inte att kunna ta för många personliga effekter ut i rymden - och de månens stenar kommer att väga 6 gånger så mycket på jorden som på månen.
Steg 3. Bestäm startfönstret
Ett uppskjutningsfönster är tidsintervallet för att skjuta upp raketen från jorden för att kunna landa i det önskade månområdet under en tid då det skulle finnas tillräckligt med ljus för att utforska landningsområdet. Startfönstret definierades faktiskt på två sätt, som ett månadsfönster och ett dagligt fönster.
- Det månatliga lanseringsfönstret drar fördel av var det planerade landningsområdet är med avseende på jorden och solen. Eftersom jordens tyngdkraft tvingar månen att hålla samma sida vänd mot jorden, valdes utforskningsuppdrag i områden på den jordvända sidan för att möjliggöra radiokommunikation mellan jorden och månen. Tiden måste också väljas vid en tidpunkt då solen sken på landningsområdet.
- Det dagliga uppskjutningsfönstret drar nytta av uppskjutningsförhållandena, till exempel i vinkeln vid vilket rymdfarkosten skulle skjutas upp, boosterrakets prestanda och närvaron av en fartygs nedgång från uppskjutningen för att spåra rakets flygframsteg. Tidigt var ljusförhållandena för sjösättning viktiga, eftersom dagsljus gjorde det lättare att övervaka aborter på skjutbanan eller innan man uppnådde en bana, samt att kunna dokumentera avbrott med fotografier. När NASA fick mer övning i att övervaka uppdrag, var dagsljusuppskrifter mindre nödvändiga; Apollo 17 lanserades på natten.
Del 2 av 3: To the Moon or Bust
Steg 1. Lyft av
Helst bör en raket på väg mot månen skjutas vertikalt för att dra nytta av jordens rotation för att hjälpa den att uppnå omloppshastighet. Men i Project Apollo tillät NASA ett möjligt intervall på 18 grader åt båda hållen från vertikal utan att avsevärt äventyra lanseringen.
Steg 2. Uppnå låg jordbana
För att undvika dragning av jordens tyngdkraft finns det två hastigheter att tänka på: rymningshastighet och omloppshastighet. Escape -hastighet är den hastighet som behövs för att helt undvika en planets tyngdkraft, medan orbitalhastigheten är den hastighet som behövs för att gå i en bana runt en planet. Escape hastighet för jordens yta är cirka 25 000 mph eller 7 miles per sekund (40, 248 km/h eller 11,2 km/s), medan orbital hastighet vid ytan är. Orbitalhastigheten för jordens yta är bara cirka 18 000 mph (7,9 km/s); det tar mindre energi att uppnå omloppshastighet än flyghastighet.
Dessutom sjunker värdena för omloppshastighet och rymningshastighet ju längre bort från jordens yta du kommer, med rymningshastighet alltid cirka 1,414 (kvadratroten på 2) gånger omloppshastigheten
Steg 3. Övergång till en trans-månbana
Efter att ha uppnått en låg jordbana och kontrollerat att alla fartygens system fungerar, är det dags att skjuta thruster och gå till månen.
- Med Project Apollo gjordes detta genom att skjuta thrusterna i tredje steget en sista gång för att driva rymdfarkosten mot månen. Längs vägen separerade kommandot/servicemodulen (CSM) från den tredje etappen, vände sig om och lade till med månutflyktsmodulen (LEM) i den övre delen av den tredje etappen.
- Med Project Constellation är planen att få raketen att bära besättningen och dess kommandokapsel docka i låg jordbana med avgångssteget och månlandaren som tas upp av lastraketen. Avgångssteget skulle sedan avfyra dess propeller och skicka rymdfarkosten till månen.
Steg 4. Uppnå månbana
När rymdfarkosten väl har kommit in i månens tyngdkraft, skjut thrusterna för att sakta ner den och placera den i en bana runt månen.
Steg 5. Överför till månlandaren
Både Project Apollo och Project Constellation har separata orbital- och landningsmoduler. Apollo -kommandomodulen krävde att en av de tre astronauterna blev kvar för att styra den, medan de andra två gick ombord på månmodulen. Project Constellations orbitalkapsel är utformad för att köras automatiskt, så att alla fyra av astronauterna som den är konstruerad för att bära ombord på sin månlandare, om så önskas.
Steg 6. Gå ner till månens yta
Eftersom månen inte har någon atmosfär är det nödvändigt att använda raketer för att bromsa månlandarens nedstigning till cirka 160 km/tim för att säkerställa en intakt landning och långsammare för att garantera sina passagerare en mjuk landning. Helst bör den planerade landningsytan vara fri från stora stenblock; det var därför havet av lugnet valdes som landningsplats för Apollo 11.
Steg 7. Utforska
När du väl landat på månen är det dags att ta det enda lilla steget och utforska månytan. Medan du är där kan du samla månstenar och damm för analys på jorden, och om du tog med dig en hopfällbar månrover som Apollo 15, 16 och 17-uppdragen gjorde, kan du till och med hot-rod på månytan upp till 11,2 18 km/h. (Bry dig inte om att varva motorn, enheten är batteridriven och det finns ingen luft för att bära ljudet från en roterande motor.)
Del 3 av 3: Återvända till jorden
Steg 1. Packa ihop och gå hem
När du har gjort ditt företag på månen, packa ihop dina prover och verktyg och gå ombord på din månlandare för hemresan.
Apollos månmodul utformades i två steg: ett nedstigningssteg för att få ner det till månen och ett uppstigningssteg för att lyfta astronauterna tillbaka till månens bana. Nedstigningssteget lämnades kvar på månen (och det var också månroveren)
Steg 2. Docka med det kretsande fartyget
Kommandomodulen Apollo och konstellationens orbitalkapsel är båda utformade för att ta astronauter från månen tillbaka till jorden. Innehållet i månlandarna överförs till omloppsbanorna, och månlandarna lossas sedan av för att så småningom krascha tillbaka till månen.
Steg 3. Gå tillbaka till jorden
Huvudpropellern på servicemodulerna Apollo och Constellation avfyras för att undvika månens gravitation och rymdfarkosten riktas tillbaka till jorden. När vi kommer in i jordens gravitation riktas servicemodulstrusteren mot jorden och avfyras igen för att sakta ner kommandokapseln innan den kastas ut.
Steg 4. Gå till en landning
Kommandomodulen/kapselns värmesköld är utsatt för att skydda astronauterna från värmen vid återinträde. När fartyget kommer in i den tjockare delen av jordens atmosfär används fallskärmar för att sakta ner kapseln ytterligare.
- För Project Apollo skvätte kommandomodulen ner i havet, som tidigare bemannade NASA -uppdrag hade gjort, och återfanns av ett marinfartyg. Kommandomodulerna återanvändes inte.
- För Project Constellation är planen att röra på land, som sovjetbemannade rymduppdrag gjorde, med splashdown i havet ett alternativ om landning inte är möjligt. Kommandokapseln är utformad för att renoveras, ersätta värmeskölden med en ny och återanvändas.
