הירח הוא הגוף הקרוב ביותר בחלל לכדור הארץ, עם מרחק ממוצע של 238, 857 מייל (384, 400 ק"מ). החללית הראשונה שטסה על ידי הירח הייתה לונה 1 הרוסית, שהושקה ב -2 בינואר 1959. עשר שנים וחצי שנה לאחר מכן, הנחיתה משימת אפולו 11 את ניל ארמסטרונג ואדווין "באז" אולדרין על ים השלווה ב -20 ביולי 1969. יציאה לירח היא משימה אשר, לפרפרזה על ג'ון פ. קנדי, דורשת את מיטב האנרגיות והכישורים.
צעדים
חלק 1 מתוך 3: תכנון הטיול
שלב 1. תכנן ללכת בשלבים
למרות ספינות הרקטות הכל-ב-אחת הפופולריות בסיפורי מדע בדיוני, לנסוע לירח היא משימה הנפרדת בצורה הטובה ביותר לחלקים נפרדים: השגת מסלול נמוך בכדור הארץ, העברה מכדור הארץ למסלול ירח, נחיתה על הירח והיפוך הצעדים לחזור לכדור הארץ.
- בכמה סיפורי מדע בדיוני שתיארו גישה ריאליסטית יותר לירח היו אסטרונאוטים הולכים לתחנת חלל במסלול שבו עוגנו רקטות קטנות יותר שייקחו אותן לירח ובחזרה לתחנה. מכיוון שארצות הברית הייתה בתחרות עם ברית המועצות, גישה זו לא אומצה; תחנות החלל Skylab, Salyut ותחנת החלל הבינלאומית הוקמו כולן לאחר סיום פרויקט אפולו.
- פרויקט אפולו השתמש ברקטת שלושת השלבים של שבתאי V. השלב הראשון התחתון ביותר הרים את המכלול ממשטח השיגור לגובה של 68 קילומטרים, השלב השני הגביר אותו כמעט למסלול כדור הארץ הנמוך, והשלב השלישי דחף אותו למסלולו ואז לכיוון הירח.
- פרויקט קבוצת הכוכבים שהציעה נאס"א לחזרה לירח בשנת 2018 מורכב משתי רקטות דו-שלביות שונות. ישנם שני עיצובים שונים של רקטות בשלב הראשון: שלב הרמה לצוות בלבד המורכב ממגביר רקטות אחד בן חמישה פלחים, ארס I ובמה הרמת צוות ומטען המורכב מחמישה מנועי רקטות מתחת למיכל דלק חיצוני בתוספת שני מגביר רקטות מוצקות בחמישה פלחים, ארס V. השלב השני בשתי הגרסאות משתמש במנוע דלק נוזלי יחיד. מכלול ההרמה הכבדה יישא את הקפסולה והמסלול הירחי, שאליו יעברו האסטרונאוטים כאשר שתי מערכות הרקטות עוגנות.
שלב 2. אריזה לטיול
מכיוון שלירח אין אווירה, עליך להביא חמצן משלך כך שיהיה לך מה לנשום בזמן שאתה שם, וכאשר אתה מסתובב על פני הירח אתה צריך להיות בחליפת חלל כדי להגן על עצמך מפני החום הלוהט של יום הירח שנמשך שבועיים או הקור מעורר המוח של ליל הירח הארוך לא פחות-שלא לדבר על הקרינה והמיקרו-מטאורואידים שחוסר האווירה חושף את פני השטח.
- יהיה עליך גם לאכול משהו. רוב המזונות בהם משתמשים האסטרונאוטים במשימות חלל חייבים להיות מיובשים בהקפאה ומרוכזים כדי להפחית את משקלם ולאחר מכן להיערך מחדש על ידי הוספת מים בעת אכילתם. הם גם צריכים להיות מזון עתיר חלבון כדי למזער את כמות הפסולת בגוף שנוצרת לאחר האכילה. (לפחות אתה יכול לשטוף אותם עם טאנג.)
- כל מה שאתה לוקח איתך לחלל מוסיף משקל, מה שמגדיל את כמות הדלק הדרושה להרים אותו ואת הרקטה שנושאת אותו לחלל, כך שלא תוכל להוציא יותר מדי אפקטים אישיים לחלל - וסלעי הירח האלה ישקלו פי 6 על כדור הארץ מאשר על הירח.
שלב 3. קבע את חלון ההשקה
חלון שיגור הוא טווח הזמן לשיגור הרקטה מכדור הארץ בכדי שיוכל לנחות באזור הירח הרצוי בתקופה שבה יהיה מספיק אור לחקר אזור הנחיתה. חלון ההשקה הוגדר למעשה בשתי דרכים, כחלון חודשי וכחלון יומי.
- חלון ההשקה החודשי מנצל את המקום בו נמצא אזור הנחיתה המתוכנן ביחס לכדור הארץ ולשמש. מכיוון שכוח המשיכה של כדור הארץ מאלץ את הירח לשמור על אותו צד הפונה לכדור הארץ, נבחרו משימות חקר באזורים בצד הפונה לכדור הארץ כדי לאפשר תקשורת רדיו בין כדור הארץ לירח. היה צריך לבחור את הזמן גם בתקופה בה השמש זרחה על אזור הנחיתה.
- חלון השיגור היומי מנצל את תנאי השיגור, כגון הזווית בה תשיק החללית, ביצועי רקטות הגבהה והימצאותו של אתר ספינות לאחור מהשיגור כדי לעקוב אחר התקדמות הטיסה של הרקטה. בשלב מוקדם היו תנאי האור לשיגור חשובים, שכן אור היום הקל על הפקרות על משטח השיגור או לפני השגת מסלול, כמו גם היכולת לתעד הפלות באמצעות צילומים. ככל שנאס"א קיבלה יותר תרגול בפיקוח על משימות, שיחות לאור יום היו פחות נחוצות; אפולו 17 הושק בלילה.
חלק 2 מתוך 3: אל הירח או החזה
שלב 1. הרם
באופן אידיאלי, רקטה המיועדת לירח צריכה להיות משוגרת אנכית כדי לנצל את סיבוב כדור הארץ בכדי לסייע לו להשיג את מהירות המסלול. עם זאת, בפרויקט אפולו, נאס א אפשרה טווח אפשרי של 18 מעלות לכל כיוון מאנכי מבלי לפגוע משמעותית בשיגור.
שלב 2. להשיג מסלול כדור הארץ נמוך
בהימלטות ממשיכת כוח הכבידה של כדור הארץ, יש לשקול שתי מהירות: מהירות בריחה ומהירות מסלול. מהירות הבריחה היא המהירות הדרושה כדי להימלט לחלוטין מכוח הכבידה של כוכב הלכת, ואילו מהירות המסלול היא המהירות הדרושה למסלול סביב כוכב לכת. מהירות הבריחה לפני השטח של כדור הארץ היא כ- 25, 000 קמ"ש או 7 מייל לשנייה (40, 248 קמ"ש או 11.2 קמ"ש), בעוד שמהירות המסלול על פני השטח היא. מהירות המסלול על פני כדור הארץ היא בסביבות 18, 000 קמ"ש בלבד (7.9 קמ"ש); נדרשת פחות אנרגיה בכדי להשיג מהירות מסלול מאשר מהירות בריחה.
יתר על כן, הערכים למהירות מסלול ומהירות בריחה יורדים ככל שמתרחקים מפני השטח של כדור הארץ, כאשר מהירות הבריחה תמיד כ -1.414 (השורש המרובע של 2) מהירות המסלול
שלב 3. מעבר למסלול חוצה-ירח
לאחר השגת מסלול כדור הארץ הנמוך ואימות שכל מערכות הספינה פועלות, הגיע הזמן לירות דחפים וללכת לירח.
- עם פרויקט אפולו, הדבר בוצע על ידי ירי של חרטות השלב השלישי בפעם האחרונה כדי להניע את החללית לכיוון הירח. בדרך, מודול הפקודה/שירות (CSM) נפרד מהשלב השלישי, הסתובב ועגון עם מודול טיול הירח (LEM) שנשא בחלקו העליון של השלב השלישי.
- עם Project Constellation, התוכנית היא שהרקטה נושאת את הצוות ואת קפסולת הפיקוד שלה במעגל כדור הארץ הנמוך עם שלב היציאה ונחיתת הירח שיובאו על ידי רקטת המטען. לאחר מכן שלב היציאה היה יורה את דחפותיה ושולח את החללית לירח.
שלב 4. להשיג מסלול ירח
לאחר שהחללית נכנסת לכוח הכבידה של הירח, יורים את הכוננים כדי להאט אותו ולהציב אותה במסלול סביב הירח.
שלב 5. העברה לנחתת הירח
הן Project Apollo והן Project Constellation כוללות מודולי מסלול ונחיתה נפרדים. מודול הפיקוד של אפולו דרש מאחד משלושת האסטרונאוטים להישאר מאחור כדי להטיס אותו, בעוד השניים האחרים עלו על מודול הירח. קפסולת המסלול של Project Constellation מיועדת להפעלה אוטומטית, כך שכל ארבעת האסטרונאוטים שהיא נועדה לשאת יכולים לעלות על נחיתת הירח שלה, אם תרצה בכך.
שלב 6. יורדים אל פני הירח
מכיוון שלירח אין אטמוספירה, יש צורך להשתמש ברקטות כדי להאט את ירידת הנחתת הירח לכ -100 קמ"ש (160 קמ"ש) כדי להבטיח נחיתה שלמה ואיטית יותר כדי להבטיח לנוסעיה נחיתה רכה. באופן אידיאלי, משטח הנחיתה המתוכנן צריך להיות נקי מסלעים גדולים; זו הסיבה שים השלווה נבחר לאתר הנחיתה של אפולו 11.
שלב 7. חקור
ברגע שאתה נוחת על הירח, הגיע הזמן לעשות את הצעד הקטן הזה ולחקור את פני הירח. בזמן שהותכם שם, תוכלו לאסוף סלעי ירח ואבק לניתוח על פני כדור הארץ, ואם הבאתם נדידת ירח מתקפלת כפי שעשתה משימות אפולו 15, 16 ו -17, תוכלו אפילו לחמם על פני הירח עד 11.2 קמ"ש (18 קמ"ש). (עם זאת, אל תטרח לסובב את המנוע; היחידה מופעלת באמצעות סוללה, ואין אוויר לשאת רעש של מנוע מסתובב, בכל מקרה.)
חלק 3 מתוך 3: חזרה לכדור הארץ
שלב 1. לארוז וללכת הביתה
לאחר שעשית את העסק שלך על הירח, ארז את הדגימות והכלים שלך ועלה על נחיתת הירח שלך לטיול הלוך חזור.
מודול הירח של אפולו תוכנן בשני שלבים: שלב ירידה להורדתו לירח ושלב עלייה להרים את האסטרונאוטים בחזרה למסלול הירח. שלב הירידה הושאר מאחור על הירח (וכך גם נהג הירח)
שלב 2. עוגן בכלי המקיף
מודול הפיקוד של אפולו וקפסולת מסלול הקונסטלציה נועדו שניהם לקחת אסטרונאוטים מהירח בחזרה לכדור הארץ. תוכן נחיתות הירח מועבר למסלולים, ואז נחתות הירח לא עוגנות, כדי בסופו של דבר להתרסק בחזרה לירח.
שלב 3. חזור לכדור הארץ
הדחף הראשי במודולי השירות של אפולו וקונסטלציה נורה כדי לברוח מכוח המשיכה של הירח, והחללית מופנית חזרה לכדור הארץ. עם כניסתו לכוח הכבידה של כדור הארץ, דחף מודול השירות מופנה לכיוון כדור הארץ ונורה שוב כדי להאט את קפסולת הפיקוד לפני שהוא מועבר.
שלב 4. צא לנחיתה
מגן החום של מודול הפקודה/הקפסולה חשוף כדי להגן על האסטרונאוטים מפני חום הכניסה מחדש. כאשר הכלי נכנס לחלק העבה יותר באטמוספירה של כדור הארץ, מצנחים נפרסים להאט את הקפסולה עוד יותר.
- עבור פרויקט אפולו, מודול הפיקוד התנפץ באוקיינוס, כפי שעשו משימות מאוישות קודמות של נאס"א, ושוחזר על ידי כלי חיל הים. לא נעשה שימוש חוזר במודולי הפקודה.
- עבור Project Constellation, התוכנית היא לגעת ביבשה, כפי שעשו משימות חלל מאוישות סובייטיות, כאשר התזה באוקיינוס תהיה אופציה אם אין אפשרות לגעת ביבשה. כמוסת הפיקוד מיועדת לשיפוץ, החלפת מגן החום שלה בחדש, ושימוש חוזר.
