De maan is het dichtstbijzijnde hemellichaam naar de aarde, de gemiddelde afstand is 384.403 km. De eerste satelliet die met de maan meevloog was Luna 1 uit Rusland, gelanceerd op 2 januari 1959. Tien en een half jaar later landde de Apollo 11-missie Neil Armstrong en Edwin "Buzz" Aldrin in de Zee van Rust in juli 20 oktober 1969. Naar de maan gaan was een ontmoedigende taak (volgens John F. Kennedy) vereist de beste energie en vaardigheid.
Stap
Deel 1 van 3: Een reis plannen
Stap 1. Plan de reis in etappes
Hoewel populaire sciencefiction wordt verteld dat er alleen een raketschip voor nodig is om alles te doen, is het raketschip in feite in verschillende delen opgedeeld: om een lage baan om de aarde te bereiken, om van de aarde naar een baan om de maan te gaan, om op de maan te landen en om keer al deze stappen terug om naar de aarde terug te keren.
- Sommige sciencefictionverhalen geven een realistischer verhaal weer van naar de maan gaan door astronauten naar een ruimtestation in een baan om de aarde te brengen. Daar is een kleine raket bevestigd die astronauten naar de maan en terug naar het station zal brengen. Deze methode werd echter niet gebruikt vanwege de rivaliteit tussen de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie; De ruimtestations Skylab, Salyut en International Space Station werden opgericht nadat het Apollo-project was afgelopen.
- Het Apollo-project maakte gebruik van een drietraps Saturn V-raket. De laagste trap tilt de raket van de landingsbaan naar een hoogte van 68 km, de tweede trap duwt de raket bijna naar een lage baan om de aarde en de derde trap duwt hem in een baan om de aarde en vervolgens naar de maan.
- Het door NASA voorgestelde Constellation-project om in 2018 terug te keren naar de maan bestaat uit twee tweetrapsraketten. Er zijn twee eerste-traps raketontwerpen: Ares I, een bemanningslifttrap bestaande uit één vijf-segment raketbooster, en Ares V, een bemannings- en vrachtlifttrap bestaande uit vijf raketmotoren onder externe brandstoftanks plus twee vijf vaste raketboosters -segment. De tweede trap voor beide versies maakt gebruik van een enkele motor voor vloeibare brandstof. De heavy-duty assemblage zal de maanorbitale capsule en lander dragen, waar astronauten naartoe zullen worden vervoerd wanneer de twee raketsystemen aanmeren.
Stap 2. Inpakken voor de reis
Omdat de maan geen atmosfeer heeft, moet je je eigen zuurstof dragen om daar te ademen, en als je rond het maanoppervlak loopt, moet je een ruimtepak dragen om je te beschermen tegen de verzengende hitte van de twee weken daglicht en de vrieskou van de maan. 's nachts, om nog maar te zwijgen van de straling en micrometeoren die de oppervlakteatmosfeer van de maan binnendringen.
- Je hebt ook eten nodig. Het meeste voedsel dat door astronauten wordt geconsumeerd, moet worden gevriesdroogd en geconcentreerd om het gewicht te verminderen, en vervolgens worden opgelost door water toe te voegen voordat ze worden gegeten. Astronauten moeten ook een eiwitrijk dieet volgen om de hoeveelheid afval die het lichaam na het eten produceert te minimaliseren.
- Alles wat je de ruimte in neemt, voegt gewicht toe en verhoogt de hoeveelheid brandstof en raketten die het de ruimte in brengen, dus je moet niet te veel persoonlijke spullen de ruimte in nemen. Het gewicht op de maan is 6 keer groter dan het gewicht op aarde.
Stap 3. Bepaal de lanceringsmogelijkheid
Lanceerkans is de tijdspanne voor het lanceren van een raket vanaf de aarde om in een gewenst gebied op de maan te landen, zolang er voldoende licht is om het landingsgebied te verkennen. Lanceringskansen worden in feite op twee manieren gedefinieerd: maandelijkse kansen en dagelijkse kansen.
- Maandelijkse kansen profiteren van landingsgebiedplannen met betrekking tot aarde en zon. Omdat de zwaartekracht van de aarde de maan dwingt om met dezelfde kant naar de aarde te kijken, worden verkenningsmissies gedefinieerd in het gebied van de naar de aarde gerichte kant om radiocommunicatie tussen de aarde en de maan mogelijk te maken. De gekozen tijd is wanneer de zon op de landingsplaats schijnt.
- Dagelijkse kansen maken gebruik van de lanceringsomstandigheden, zoals de hoek waaronder het ruimtevaartuig wordt gelanceerd, de prestaties van de raketbooster en de aanwezigheid van het schip vanaf de lancering om de voortgang van de vlucht van de raket te volgen. Voorheen waren de lichtomstandigheden voor het lanceren van het vliegtuig ook belangrijk omdat het overdag gemakkelijker zou zijn om de annulering op het lanceerplatform of voordat het de baan bereikte, te volgen, evenals de mogelijkheid om de annuleringsfoto's te documenteren. Daglichtlanceringen zijn minder nodig omdat NASA meer controle heeft over missiebewaking; Apollo 17 werd 's nachts gelanceerd.
Deel 2 van 3: Naar de maan
Stap 1. Bereid je voor om op te stijgen
Idealiter zou een raket op weg naar de maan verticaal gelanceerd moeten worden om te profiteren van de rotatie van de aarde om de omloopsnelheid te helpen bereiken. Het Apollo-project van NASA maakte het echter mogelijk om verticaal op te stijgen onder een hoek van 18 graden in elke richting zonder veel interferentie met de lancering.
Stap 2. Bereik een lage baan om de aarde
Om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen, zijn er twee snelheden waarmee rekening moet worden gehouden: de ontsnappingssnelheid en de baansnelheid. Ontsnappingssnelheid is de snelheid die nodig is om volledig aan de zwaartekracht van de planeet te ontsnappen, terwijl de baansnelheid de snelheid is die nodig is om in een baan rond de planeet te komen. De ontsnappingssnelheid voor het aardoppervlak is ongeveer 25.000 mph (40.248 km/s), terwijl de omloopsnelheid aan het oppervlak ongeveer 18.000 mph (7,9 km/s) is. De energie om de omloopsnelheid te bereiken is kleiner dan de ontsnappingssnelheid.
Bovendien neemt het aantal orbitale en ontsnappingssnelheden af naarmate je verder van het aardoppervlak weggaat. De ontsnappingssnelheid is ongeveer 1414 (vierkantswortel van 2) maal de omloopsnelheid
Stap 3. Schakel over naar het translunaire traject
Nadat je een lage baan om de aarde hebt bereikt en hebt bevestigd dat alle systemen op het schip werken, is het tijd om de stuwraketten te activeren en naar de maan te gaan.
- Bij het Apollo-project werd dit gedaan door een laatste drietraps boegschroef af te vuren om het ruimtevaartuig naar de maan te stuwen. Onderweg scheidde de Command/Service Module (command/service module, afgekort CSM) zich van de derde trap, draaide zich om en koppelde aan de Lunar Excursion Module (maanexcursiemodule, afgekort LEM) die aan de bovenkant van de derde fase.
- Project Constellation is van plan om een bemande raket en een commandocapsule te lanceren in een lage baan om de aarde met behulp van het vertrekkende podium en de maanlander gedragen door een vrachtraket. De vertrekkende fase zal dan boosters afvuren en het ruimtevaartuig naar de maan sturen.
Stap 4. Bereik de maanbaan
Zodra het ruimtevaartuig de zwaartekracht van de maan binnengaat, vuur je een booster af om het te vertragen en het in een baan rond de maan te plaatsen.
Stap 5. Schakel over naar de maanlander
Project Apollo en Project Constellation hebben aparte orbitale en landingsmodules. De Apollo-commandomodule vereiste dat een van de drie astronauten aan het roer van de piloot stond, terwijl de andere twee astronauten aan boord van de maanmodule gingen. De orbitale capsule van Project Constellation is ontworpen om te worden geautomatiseerd, zodat alle vier de astronauten indien nodig aan boord van de maanlander kunnen gaan.
Stap 6. Daal af naar het oppervlak van de maan
Omdat de maan geen atmosfeer heeft, worden raketten gebruikt om de maanlander te vertragen tot een snelheid van ongeveer 160 km/u. Dit om een perfecte en soepele landing te garanderen, zodat alle passagiers veilig zijn. Idealiter zou het geplande landingsoppervlak vrij moeten zijn van grote rotsen; dit is de reden waarom de Sea of Tranquility werd gekozen als de landingsplaats van Apollo 11.
Stap 7. Verkennen
Na de landing op de maan is het tijd om een kleine stap te zetten en het maanoppervlak te verkennen. Terwijl je daar bent, kun je maansteen en stof verzamelen voor analyse op aarde, en als je een opvouwbare maanrover neemt zoals die op de Apollo 15, 16 en 17 missies, kun je op het maanoppervlak tot 18 km rijden /u. uur. (De maanrover werkt op batterijen en gebruikt geen motortoerental omdat er geen lucht is om het geluid van het motortoerental te leveren.)
Deel 3 van 3: Terug naar de aarde
Stap 1. Inpakken en naar huis
Zodra je maanwerk klaar is, pak je alle monsters en uitrusting in en spring je op de maanlander om naar huis te gaan.
De Apollo-maanmodule is in twee fasen ontworpen: een dalende fase om op de maan te landen en een opstijgfase om astronauten terug in een baan om de maan te brengen. De dalende fase werd achtergelaten op de maan (evenals de maanrover)
Stap 2. Kom dichter bij het in een baan om de aarde draaiende schip
De Apollo-commandomodule en de Constellation-orbitale capsule zijn ontworpen om astronauten van de maan terug naar de aarde te brengen. De inhoud van de maanlander werd overgebracht naar de orbiter, daarna scheidde de maanlander zich en viel uiteindelijk terug naar de maan.
Stap 3. Keer terug naar de aarde
De belangrijkste stuwraketten in de Apollo- en Constellation-servicemodules werden afgevuurd om aan de zwaartekracht van de maan te ontsnappen, en het ruimtevaartuig werd teruggestuurd naar de aarde. Bij het binnengaan van de zwaartekracht van de aarde worden de stuwraketten van de servicemodule naar de aarde gericht en opnieuw afgevuurd om de commandocapsule te vertragen voordat ze worden ontladen.
Stap 4. Bereid je voor om te landen
De commandomodule/het hitteschild van de capsule is blootgesteld om astronauten te beschermen tegen atmosferische hitte. Terwijl het schip het dikkere deel van de atmosfeer van de aarde binnengaat, wordt de parachute geopend om de snelheid van de capsule te vertragen.
- In het Apollo-project stortte de commandomodule in zee, net als de vorige voltooide bemande missie van NASA, en werd geborgen door een marineschip. De commandomodule wordt niet hergebruikt.
- Project Constellation is van plan om op de grond te landen, zoals de bemande ruimtemissie van de Sovjet-Unie had gedaan. Als land niet mogelijk is, wordt een alternatieve landing op zee gebruikt. De commandocapsule is ontworpen om te worden gerepareerd door het hitteschild te vervangen en vervolgens opnieuw te gebruiken.
