A lua é o corpo mais próximo da Terra no espaço, com uma distância média de 238.857 milhas (384.400 km). A primeira sonda a voar pela lua foi a russa Luna 1, lançada em 2 de janeiro de 1959. Dez anos e seis meses depois, a missão Apollo 11 pousou Neil Armstrong e Edwin “Buzz” Aldrin no Mar da Tranquilidade em 20 de julho de 1969. Ir à lua é uma tarefa que, parafraseando John F. Kennedy, requer o melhor de nossas energias e habilidades.
Passos
Parte 1 de 3: planejando a viagem
Etapa 1. Planeje ir em etapas
Apesar dos foguetes tudo-em-um populares nas histórias de ficção científica, ir à lua é uma missão que é melhor dividida em partes separadas: alcançar a órbita baixa da Terra, transferir-se da Terra para a órbita lunar, pousar na lua e inverter as etapas para retornar à Terra.
- Algumas histórias de ficção científica que descreviam uma abordagem mais realista para ir à lua mostravam astronautas que iam para uma estação espacial em órbita, onde foguetes menores estavam ancorados que os levariam à lua e de volta à estação. Como os Estados Unidos competiam com a União Soviética, essa abordagem não foi adotada; as estações espaciais Skylab, Salyut e a Estação Espacial Internacional foram todas construídas após o término do Projeto Apollo.
- O projeto Apollo usou o foguete Saturn V de três estágios. O primeiro estágio inferior elevou a montagem da plataforma de lançamento a uma altura de 42 milhas (68 km), o segundo estágio o impulsionou quase até a órbita terrestre baixa e o terceiro estágio o empurrou para a órbita e depois em direção à lua.
- O projeto Constellation proposto pela NASA para um retorno à lua em 2018 consiste em dois foguetes de dois estágios diferentes. Existem dois projetos diferentes de foguetes de primeiro estágio: um estágio de içamento apenas para a tripulação, que consiste em um único impulsionador de foguete de cinco segmentos, o Ares I, e um estágio de içamento de tripulação e carga, que consiste em cinco motores de foguete sob um tanque de combustível externo complementado por dois propulsores de foguete sólido de cinco segmentos, o Ares V. O segundo estágio para ambas as versões usa um motor de combustível líquido único. O conjunto de levantamento pesado carregaria a cápsula orbital lunar e o módulo de pouso, para os quais os astronautas seriam transferidos quando os dois sistemas de foguetes atracassem.
Etapa 2. Faça as malas para a viagem
Como a lua não tem atmosfera, você precisa trazer seu próprio oxigênio para ter algo para respirar enquanto estiver lá, e quando andar pela superfície lunar, você precisa estar em um traje espacial para se proteger do calor escaldante de o dia lunar de duas semanas ou o frio entorpecente da noite lunar igualmente longa - sem mencionar a radiação e os micro-meteoróides aos quais a falta de atmosfera expõe a superfície.
- Você também precisará comer algo. A maioria dos alimentos usados pelos astronautas em missões espaciais tem que ser liofilizados e concentrados para reduzir seu peso e, em seguida, ser reconstituídos adicionando água quando consumidos. Eles também precisam ser alimentos ricos em proteínas para minimizar a quantidade de resíduos corporais gerados após a ingestão. (Pelo menos você pode lavá-los com Tang.)
- Tudo o que você leva para o espaço adiciona peso, o que aumenta a quantidade de combustível necessária para levantá-lo e o foguete que o transporta para o espaço, então você não será capaz de levar muitos objetos pessoais para o espaço - e essas rochas lunares vão pesar 6 vezes mais na Terra do que na lua.
Etapa 3. Determine a janela de inicialização
Uma janela de lançamento é o intervalo de tempo para o lançamento do foguete da Terra para ser capaz de pousar na área desejada da lua durante um tempo em que haveria luz suficiente para explorar a área de pouso. A janela de lançamento foi definida de duas maneiras, uma janela mensal e uma janela diária.
- A janela de lançamento mensal aproveita a localização da área de pouso planejada em relação à Terra e ao sol. Como a gravidade da Terra força a lua a manter o mesmo lado voltado para a Terra, as missões de exploração foram escolhidas em áreas do lado voltado para a Terra para tornar possível a comunicação de rádio entre a Terra e a lua. A hora também teve que ser escolhida em um momento em que o sol estivesse brilhando na área de pouso.
- A janela de lançamento diário aproveita as condições de lançamento, como o ângulo em que a espaçonave seria lançada, o desempenho dos foguetes de reforço e a presença de uma nave no local do lançamento para rastrear o andamento do voo do foguete. No início, as condições de luz para o lançamento eram importantes, pois a luz do dia tornava mais fácil supervisionar os abortos na plataforma de lançamento ou antes de entrar em órbita, além de ser capaz de documentar os abortos com fotografias. À medida que a NASA ganhava mais prática na supervisão de missões, os lançamentos à luz do dia eram menos necessários; A Apollo 17 foi lançada à noite.
Parte 2 de 3: para a lua ou busto
Etapa 1. Levante
Idealmente, um foguete com destino à lua deve ser lançado verticalmente para aproveitar a rotação da Terra e ajudá-la a atingir a velocidade orbital. No entanto, no Projeto Apollo, a NASA permitiu um intervalo possível de 18 graus em qualquer direção da vertical sem comprometer significativamente o lançamento.
Etapa 2. Atingir uma órbita baixa da Terra
Ao escapar da atração da gravidade da Terra, há duas velocidades a serem consideradas: velocidade de escape e velocidade orbital. A velocidade de escape é a velocidade necessária para escapar completamente da gravidade de um planeta, enquanto a velocidade orbital é a velocidade necessária para entrar em órbita ao redor de um planeta. A velocidade de escape para a superfície da Terra é de cerca de 25.000 mph ou 7 milhas por segundo (40, 248 km / h ou 11,2 km / s), enquanto a velocidade orbital na superfície é. A velocidade orbital para a superfície da Terra é de apenas cerca de 18.000 mph (7,9 km / s); é preciso menos energia para atingir a velocidade orbital do que a velocidade de escape.
Além disso, os valores para velocidade orbital e de escape caem quanto mais longe da superfície da Terra você vai, com velocidade de escape sempre cerca de 1,414 (a raiz quadrada de 2) vezes a velocidade orbital
Etapa 3. Transição para uma trajetória translunar
Depois de atingir a órbita baixa da Terra e verificar se todos os sistemas da nave estão funcionais, é hora de disparar os propulsores e ir para a lua.
- Com o Projeto Apollo, isso foi feito disparando os propulsores de terceiro estágio uma última vez para impulsionar a espaçonave em direção à lua. Ao longo do caminho, o módulo de comando / serviço (CSM) se separou do terceiro estágio, girou e foi acoplado ao módulo de excursão lunar (LEM) carregado na parte superior do terceiro estágio.
- Com o Projeto Constelação, o plano é ter o foguete que transporta a tripulação e sua cápsula de comando ancorada na órbita baixa da Terra com o estágio de partida e o módulo lunar trazido pelo foguete de carga. O estágio de partida então dispararia seus propulsores e enviaria a espaçonave para a lua.
Etapa 4. Alcance a órbita lunar
Assim que a espaçonave entrar na gravidade da lua, dispare os propulsores para desacelerá-la e colocá-la em órbita ao redor da lua.
Etapa 5. Transfira para o módulo lunar
Tanto o Projeto Apollo quanto o Projeto Constelação apresentam módulos orbitais e de aterrissagem separados. O módulo de comando Apollo exigia que um dos três astronautas ficasse para trás para pilotá-lo, enquanto os outros dois embarcaram no módulo lunar. A cápsula orbital do Projeto Constellation foi projetada para funcionar automaticamente, de modo que todos os quatro astronautas que ela foi projetada para transportar pudessem embarcar em seu módulo lunar, se desejado.
Etapa 6. Desça à superfície da lua
Como a lua não tem atmosfera, é necessário usar foguetes para desacelerar a descida do módulo de pouso lunar para cerca de 100 mph (160 km / h) para garantir um pouso intacto e ainda mais lento para garantir aos seus passageiros um pouso suave. Idealmente, a superfície de aterrissagem planejada deve estar livre de rochas consideráveis; é por isso que o Mar da Tranquilidade foi escolhido como local de pouso da Apollo 11.
Etapa 7. Explorar
Depois de pousar na lua, é hora de dar um pequeno passo e explorar a superfície lunar. Enquanto estiver lá, você pode coletar rochas lunares e poeira para análise na Terra, e se você trouxe um rover lunar colapsável como as missões Apollo 15, 16 e 17 fizeram, você pode até mesmo fazer um hot rod na superfície lunar em até 11,2 mph (18 km / h). (Não se preocupe em acelerar o motor; a unidade é alimentada por bateria e não há ar para transportar o som de um motor em rotação, de qualquer maneira.)
Parte 3 de 3: Retornando à Terra
Etapa 1. Faça as malas e vá para casa
Depois de fazer seus negócios na lua, empacote suas amostras e ferramentas e embarque em seu módulo lunar para a viagem de volta.
O módulo lunar Apollo foi projetado em dois estágios: um estágio de descida para levá-lo até a lua e um estágio de ascensão para levar os astronautas de volta à órbita lunar. O estágio de descida foi deixado para trás na lua (assim como o rover lunar)
Etapa 2. Acoplar com a embarcação em órbita
O módulo de comando Apollo e a cápsula orbital Constellation foram projetados para levar astronautas da Lua de volta à Terra. O conteúdo dos módulos lunares é transferido para os orbitadores, e os módulos lunares são então desacoplados para, eventualmente, cair de volta para a lua.
Etapa 3. Volte para a Terra
O propulsor principal nos módulos de serviço da Apollo e Constellation é disparado para escapar da gravidade da lua e a espaçonave é direcionada de volta para a Terra. Ao entrar na gravidade da Terra, o propulsor do módulo de serviço é apontado para a Terra e disparado novamente para desacelerar a cápsula de comando antes de ser lançado.
Etapa 4. Faça um pouso
O escudo térmico do módulo de comando / cápsula é exposto para proteger os astronautas do calor da reentrada. Conforme a embarcação entra na parte mais espessa da atmosfera da Terra, pára-quedas são lançados para desacelerar ainda mais a cápsula.
- Para o Projeto Apollo, o módulo de comando caiu no oceano, como as missões tripuladas da NASA anteriores haviam feito, e foi recuperado por um navio da Marinha. Os módulos de comando não foram reutilizados.
- Para o Projeto Constelação, o plano é pousar em terra, como fizeram as missões espaciais tripuladas soviéticas, com respingos no oceano uma opção se o pouso em terra não for possível. A cápsula de comando foi projetada para ser recondicionada, substituindo seu escudo térmico por um novo, e reutilizada.
