Kuu on kosmosest Maale lähim keha, mille keskmine kaugus on 238, 857 miili (384, 400 km). Esimene sond, mis Kuu ääres lendas, oli venelane Luna 1, mis käivitati 2. jaanuaril 1959. Kümme aastat ja kuus kuud hiljem maandas Apollo 11 missioon Neil Armstrongi ja Edwin “Buzz” Aldrini vaikuse merele 20. juulil 1969. Kuule minek on ülesanne, mis John F. Kennedyt parafraseerides nõuab parimat energiat ja oskusi.
Sammud
Osa 1 /3: Reisi planeerimine
Samm 1. Planeerige samm -sammult
Vaatamata ulmejuttudes populaarsetele kõik-ühes raketilaevadele on Kuule minek missioon, mis on kõige paremini jagatud eraldi osadeks: madala Maa-orbiidi saavutamine, Maalt Kuu-orbiidile siirdumine, Kuule maandumine ja sammude ümberpööramine tagasi Maale.
- Mõned ulmelood, mis kujutasid realistlikumat lähenemist Kuule minekule, lasid astronaudidel minna orbiidile orienteeritud kosmosejaama, kus dokiti väiksemaid rakette, mis viisid nad Kuule ja tagasi jaama. Kuna USA konkureeris Nõukogude Liiduga, ei võetud seda lähenemisviisi omaks; kosmosejaamad Skylab, Salyut ja rahvusvaheline kosmosejaam pandi kõik üles pärast projekti Apollo lõppu.
- Apollo projektis kasutati kolmeastmelist raketti Saturn V. Kõige alumine esimene etapp tõstis komplekti stardiplatvormilt 68 miili kõrgusele, teine etapp tõstis selle peaaegu madalale Maa orbiidile ja kolmas etapp lükkas selle orbiidile ja seejärel Kuu poole.
- NASA poolt 2018. aastal Kuule naasmiseks välja pakutud Constellationi projekt koosneb kahest erinevast kaheastmelisest raketist. Esimese astme rakettide konstruktsioone on kaks erinevat: ainult meeskonnale mõeldud tõsteetapp, mis koosneb ühest viiest segmendist koosnevast raketivõimendist, Ares I, ja meeskonna ja kauba tõstmise etapp, mis koosneb viiest raketimootorist välise kütusepaagi all. kaks viiesegmendilist tahket raketivõimendit, Ares V. Mõlema versiooni teises etapis kasutatakse ühe vedelkütusega mootorit. Raske tõsteseade kannab Kuu orbitaalkapslit ja maandurit, millele astronaudid viivad üle kahe raketisüsteemi dokkimisel.
Samm 2. Paki reisile kaasa
Kuna Kuul ei ole atmosfääri, peate oma hapniku kaasa võtma, nii et teil oleks seal olles midagi hingata, ja kui Kuu pinnal jalutate, peate olema skafandris, et kaitsta end lõõskava kuumuse eest kahenädalane kuupäev või võrdselt pika Kuuöö meeleheitlik külm-rääkimata kiirgusest ja mikro-meteoroididest, mille atmosfääri puudumine pinnale eksponeerib.
- Teil peab olema ka midagi süüa. Enamik kosmonautide kosmoseülesannetes kasutatavatest toitudest tuleb külmkuivatada ja kontsentreerida, et vähendada nende kaalu ning seejärel taastada, lisades söömise ajal vett. Samuti peavad need olema kõrge valgusisaldusega toidud, et minimeerida pärast söömist tekkivate kehajäätmete hulka. (Vähemalt saate need Tangiga maha pesta.)
- Kõik, mida te endaga kosmosesse võtate, lisab kaalu, mis suurendab selle tõstmiseks ja kosmosesse kandva raketi jaoks vajalikku kütust, nii et te ei saa kosmosesse liiga palju isiklikke esemeid kaasa võtta - ja need kuukivid kaaluvad Maal 6 korda rohkem kui Kuul.
Samm 3. Määrake käivitusaken
Stardiaken on ajavahemik, mille jooksul raketi Maalt välja lastakse, et oleks võimalik maanduda Kuu soovitud piirkonda ajal, mil maandumisala uurimiseks oleks piisavalt valgust. Käivitusaken määratleti tegelikult kahel viisil, igakuisena ja päevaaknana.
- Igakuine stardiaken kasutab ära planeeritud maandumisala Maa ja päikese suhtes. Kuna Maa gravitatsioon sunnib Kuu hoidma sama külge Maa poole, valiti Maa poole suunatud külje piirkondades uurimisülesanded, et muuta raadioside Maa ja Kuu vahel võimalikuks. Aeg tuli valida ka ajal, mil maandumisalal paistis päike.
- Igapäevane stardiaken kasutab raketi lennu edenemise jaoks ära starditingimusi, näiteks kosmoseaparaadi vettelaskmise nurka, võimendusrakettide jõudlust ja laeva kohalviibimist. Varajases plaanis olid stardivalgustingimused olulised, kuna päevavalgus hõlbustas abordide jälgimist stardiplatsil või enne orbiidi saavutamist, samuti oli võimalik katkestusi dokumenteerida fotodega. Kuna NASA sai rohkem praktikat missioonide jälgimisel, ei olnud päevavalguse käivitamine vähem vajalik; Apollo 17 käivitati öösel.
Osa 2 /3: Kuule või büstile
Samm 1. Tõstke maha
Ideaalis tuleks Kuule suunatud rakett käivitada vertikaalselt, et ära kasutada Maa pöörlemist ja aidata sellel saavutada orbiidi kiirust. Projektis Apollo lubas NASA siiski vertikaalsuunas 18 kraadi kumbagi suunda, ilma et see käivitamist oluliselt ohustaks.
Samm 2. Saavutage madal Maa orbiit
Maa gravitatsiooni tõmmetest pääsemisel tuleb arvestada kahe kiirusega: põgenemiskiirus ja orbiidi kiirus. Põgenemiskiirus on kiirus, mis on vajalik planeedi gravitatsioonist täielikult väljumiseks, samas kui orbiidi kiirus on kiirus, mis on vajalik planeedi ümber orbiidile minemiseks. Põgenemiskiirus Maa pinnal on umbes 25 000 mph ehk 7 miili sekundis (40, 248 km/h või 11,2 km/s), samas kui orbiidi kiirus pinnal on. Orbitaalkiirus Maa pinnal on vaid umbes 18 000 mph (7,9 km/s); orbiidi kiiruse saavutamiseks kulub vähem energiat kui põgenemiskiiruseks.
Lisaks langevad orbiidi ja põgenemiskiiruse väärtused seda kaugemale Maa pinnast, kus te lähete, kusjuures põgenemiskiirus on alati umbes 1,414 (ruutjuur kahest) kordne orbiidi kiirus
Samm 3. Üleminek Kuuülesele trajektoorile
Pärast Maa madala orbiidi saavutamist ja kõigi laevasüsteemide toimimise kontrollimist on aeg tõukejõud vallandada ja Kuule minna.
- Projekti Apollo puhul tehti seda, lastes kolmanda astme tõukejõud viimast korda kosmoselaeva Kuu poole liikumiseks. Teekonnal eraldus juhtimis-/teenindusmoodul (CSM) kolmandast etapist, pööras ümber ja dokis kolmanda etapi ülemises osas kaasas oleva kuuse ekskursioonimooduliga (LEM).
- Projektiga Constellation on plaan lasta rakett meeskonnaga ja selle juhtkapsel dokkida madalal Maa orbiidil, kusjuures kaubarakett toob üles lahkumisastme ja Kuumaanduri. Seejärel vallandas väljumisetapp oma tõukejõud ja saatis kosmoselaeva Kuule.
Samm 4. Kuu orbiidi saavutamine
Kui kosmoseaparaat jõuab Kuu raskusjõusse, tulistage tõukejõud selle aeglustamiseks ja asetage see ümber Kuu orbiidile.
Samm 5. Ülekanne Kuu maandurile
Nii projektil Apollo kui ka projektil Constellation on eraldi orbitaal- ja maandumismoodulid. Apollo juhtimismoodul nõudis, et üks kolmest astronaudist jääks selle juhtimiseks maha, ülejäänud kaks aga sisenesid kuumoodulile. Projekti Constellation orbitaalkapsel on loodud töötama automaatselt, nii et kõik neli astronauti, keda see on ette nähtud kandma, saaksid soovi korral oma Kuu maandurile siseneda.
Samm 6. Laskuda Kuu pinnale
Kuna Kuul pole atmosfääri, on vaja kasutada rakette, et aeglustada Kuu maandumise laskumist kiirusele umbes 100 km/h (160 km/h), et tagada terve maandumine ja aeglasemalt, et tagada reisijatele pehme maandumine. Ideaalis peaks planeeritav maandumispind olema ilma suurtest rändrahnudest; seepärast valiti Apollo 11 maandumiskohaks Vaikuse meri.
Samm 7. Uurige
Kui olete Kuule maandunud, on aeg teha see väike samm ja uurida Kuu pinda. Seal viibides saate Maal analüüsimiseks koguda kuukive ja tolmu ning kui võtsite kaasa kokkupandava kuukulguri, nagu Apollo 15, 16 ja 17 missioonidel, siis saate isegi Kuu pinnal kuumavarda teha kuni 11,2 mph (18 km/h). (Ärge siiski vaevake mootorit pöörlema; seade on patareitoitega ja niikuinii ei ole õhku pöörleva mootori heli edastamiseks.)
Osa 3 /3: Maale naasmine
Samm 1. Pakkige asjad kokku ja minge koju
Kui olete Kuul oma äri teinud, pakkige oma proovid ja tööriistad kokku ning minge tagasisõiduks oma Kuu maandurile.
Apollo kuumoodul oli kavandatud kahes etapis: laskumisetapp Kuu alla laskmiseks ja tõusulava, et astronaudid Kuu orbiidile tagasi tõsta. Laskumisetapp jäi Kuule maha (ja nii oli ka kuukulgur)
Samm 2. Sadama orbiidile
Apollo käsumoodul ja Constellationi orbitaalkapsel on mõeldud astronautide viimiseks Kuult tagasi Maale. Kuumaandurite sisu kantakse orbiitidele ja seejärel eemaldatakse dokid, et lõpuks kukkuda tagasi Kuule.
Samm 3. Suunduge tagasi Maale
Kuu gravitatsioonist pääsemiseks käivitatakse Apollo ja Constellation teenindusmoodulite peamine tõukejõud ning kosmoseaparaat suunatakse tagasi Maale. Maa gravitatsiooni sisenemisel suunatakse teenindusmooduli tõukur Maa poole ja lastakse uuesti, et aeglustada käsukapslit enne väljalülitamist.
Samm 4. Minge maandumiseks
Käsumooduli/kapsli kuumakilp on avatud, et kaitsta astronaute uuesti sisenemise kuumuse eest. Kui anum siseneb Maa atmosfääri paksemasse ossa, paigutatakse langevarjud kapsli edasiseks aeglustamiseks.
- Projekti Apollo jaoks pritsis käsumoodul ookeani, nagu seda tegid varasemad mehitatud NASA missioonid, ja mereväe laev taastas selle. Käsumooduleid ei kasutatud uuesti.
- Projekti Constellation puhul on plaan maad puudutada, nagu Nõukogude mehitatud kosmoseülesanded tegid, kusjuures ookeani pritsimine on võimalus, kui maandumine maale pole võimalik. Käsukapsel on mõeldud renoveerimiseks, asendades selle soojuskilbi uuega ja taaskasutades.
