Як злітати на Місяць: 14 кроків (з ілюстраціями)

Місяць - найближча до Землі великий космічний об`єкт, розташований від неї на відстані 384.403 км (238.857 миль). Першим космічним модулем, запущеним до Місяця, був радянський корабель Місяць 1, вилетів 2 січня 1959 року. Через десять років і шість місяців 20 липня 1969, Аполлон 11 висадив Ніла Армстронга і Базза Олдрина на Море Спокою. Якщо перефразувати Джона Кеннеді, для польоту на Місяць потрібна максимальна кількість енергії і майстерності.

кроки

Частина 1 з 3:

планування польоту

1. Ретельно сплануйте всі етапи. Хоча в фантастичних оповіданнях і популярні космічні кораблі, що дозволяють виробляти будь-які дії, політ на Місяць слід розбити на кілька окремих етапів: досягнення низької навколоземної орбіти, переліт із земною на місячну орбіту, примісячення, відповідні кроки по поверненню на Землю.

У деяких фантастичних творах подорож на Місяць описано більш реалістично: космонавти прибувають на навколоземну орбітальну станцію, на якій розташовані невеликі ракети, що доставляють їх далі до Місяця і назад на станцію. З огляду на те, що США змагалися з Радянським Союзом, цей підхід не був реалізований- після здійснення проекту Аполлон космічні станції Скайлеб, Салют і Міжнародна космічна станція були закинуті.
У проекті Аполлон використовувалася триступенева ракета Сатурн V. Перший ступінь виводила комплекс на висоту 68 км (42 милі), друга - практично на нижню навколоземну орбіту, і нарешті третя служила для польоту з цієї орбіти на Місяць.
Запропонований НАСА проект Сузір`я по повторному польоту на Місяць в 2018 році передбачає використання двох різних двоступеневих ракет. Ці ракети мають різні конструкції першого ступеня: в ракеті, призначеної лише для перевезення екіпажу, використовується єдиний п`яти-секційний двигун Арес I, в той час як конструкція ракети, що перевозить вантаж і екіпаж передбачає два окремих п`яти-секційних твердопаливних двигуна Арес V, розташованих нижче зовнішнього паливного бака. У другому рівні обох ракет використовується однаковий рідкопаливний двигун. Важка ракета здатна підняти в космос місячну орбітальну капсулу і спусковий апарат, які затемна навколоземній орбіті космонавти перенавантажуватимуть на другу ракету.

2. забезпечення польоту. Оскільки на Місяці немає атмосфери, для польоту на неї необхідно взяти з собою запас кисню, щоб було чим дишать- при пересуванні по місячній поверхні потрібен космічний скафандр для захисту від палючої спеки місячного дня, що триває два тижні, і від крижаного холоду такий же тривалої місячної ночі, не кажучи вже про випромінювання і мікрометеоритів, що досягають поверхні Місяця в зв`язку з відсутністю атмосфери.

Вам знадобиться також їжа. Більшість продуктів, які споживаються космонавтами під час польотів є концентратами, підданими заморожування і сушіння з метою зменшення веса- на орбіті космонавти відновлюють їх, додаючи воду перед їжею. Їжа також повинна бути багатою білками, щоб зменшити кількість відходів (щоб ви могли прочистити кишечник, просто випивши фруктовий напій).

Все, що ви берете з собою в космос, додає вагу до загального вантажу, збільшуючи тим самим кількість палива, необхідного для виведення цього вантажу на орбіту, тому космонавти не беруть багато особистих речей-наприклад, якщо прихопити з Місяця гарний камінь, то на Землі він буде важити в 6 разів більше, ніж на її природному супутнику.

3. Визначте час польоту. Протягом цього часу ви повинні встигнути долетіти до Місяця і примісячитися в досить освітленому місці на її поверхні, щоб можна було без праці вивчити її. Зазвичай визначали день місяця і конкретний час цього дня.

День місяця слід вибирати таким чином, щоб плановане місце примісячення розташовувалося вигідно по відношенню до Землі і Сонця. Оскільки Місяць постійно обернений до Землі однією стороною, польоти здійснювалися саме на цю сторону для того, щоб не переривався зв`язок космонавтів із Землею. Час польоту вибиралося також так, щоб місце примісячення було освітлено Сонцем.

Точний час вильоту визначається таким чином, щоб умови старту, такі як кут зльоту ракети, функціонування її двигунів, відсутність в зоні запуску перешкод і інших літальних апаратів, були найбільш сприятливі. Раніше намагалися запускати ракети в денний час, оскільки це полегшувало пошук несправностей перед стартом і до виходу на орбіту, а також їх фотозйомку. Однак з плином часу НАСА накопичило досвід запусків, і тепер вони можуть здійснюватися і в нічний час: наприклад, Аполлон 17 стартував вночі.

Частина 2 з 3:

На Місяць у що б то не стало!

1. старт. Найкраще, якщо котра направляється на Місяць ракета злетить вертикально вгору, щоб використовувати для виходу на орбіту відцентрову силу, обумовлену обертанням Землі. Проте, в проекті Аполлон НАСА пом`якшило вимоги і допускало відхилення від вертикалі до 18 градусів.

2. Вихід на низьку навколоземну орбіту. У процесі подолання сили тяжіння Землі важливі дві швидкості: швидкість тікання і орбітальна швидкість. Швидкість тікання - це швидкість, достатня для повного подолання сили тяжіння планети, а величина орбітальної швидкості достатня для виходу на орбіту навколо планети. Швидкість тікання на земній поверхні становить 40.248 км / год, або 11,2 км / с (25.000 миль на годину або 7 миль в секунду), а орбітальна - 7,9 км / с (18.000 миль на годину). Таким чином, легше досягти орбітальної швидкості, ніж швидкості втечі.

У міру віддалення від поверхні Землі зменшуються і значення швидкості втечі і орбітальної швидкості, причому перша швидкість завжди перевищує орбітальну приблизно в 1,414 рази (корінь квадратний з 2).

3. Перехід на місячну траєкторію. Після досягнення нижньої навколоземної орбіти і контрольної перевірки належного функціонування всіх систем корабля саме час запустити його двигуни і попрямувати до Місяця.

У проекті Аполлон це було здійснено за допомогою запуску двигунів третього ступеня, які і направили корабель до Місяця. Потім, вже по дорозі до супутника, командний модуль відокремився від третього ступеня, розвернувся і здійснив посадку за допомогою місячного модуля, що розташовувався у верхній частині третього ступеня.

У проекті Сузір`я капсулу з командою космонавтів планується вивести на земну орбіту спеціальної ракетою окремо від місячного модуля, який буде доставлений на орбіту вантажний ракетою. Потім космонавти пересядуть на цей модуль, і двигуни направлять його до Місяця.

4. Досягнення орбіти Місяця. Коли корабель вступає в поле дії сили тяжіння Місяця, реактивні двигуни уповільнюють його, і він починає обертатися навколо земного супутника.

5. Перехід на посадковий модуль. В обох проектах, Аполлон і Сузір`я, орбітальний і посадочний місячні модулі розділені. У проекті Аполлон потрібно, щоб один з трьох космонавтів залишався в орбітальному модулі і керував ним, в той час як два інших пересіли в посадковий модуль і успішно примісячилися. Проект Сузір`я передбачає автоматичне керування орбітальної капсулою, тому всі четверо космонавтів при бажанні зможуть пересісти в посадковий модуль.

6. Спуск на місячну поверхню. Оскільки на Місяці немає атмосфери, для гальмування посадкового модуля до швидкостей близько 160 км / ч (100 миль на годину), що забезпечують відносно м`яку посадку і безпеку екіпажу, необхідно використовувати ракети. Найкраще, якщо посадочний майданчик буде рівною і вільною від великих каменів саме з цієї причини для примісячення Аполлона 11 було вибрано Море Спокою.

7. дослідження. Після вдалої посадки можна вийти з модуля, щоб трохи прогулятися і вивчити поверхню Місяця. Можна позбирати місячні камені і пил для подальших досліджень на Землі, а якщо ви прихопили з собою розкладний місячний всюдихід, як це було зроблено в місіях Аполлон 15, 16 і 17, то можете навіть покататися по місячній поверхні зі швидкістю до 18 км / год ( 11,2 милі на годину). При цьому не бійтеся тиснути на газ - всюдихід працює від електричної батареї, а оскільки на Місяці немає повітря, ви все одно не почуєте рев мотора.

Частина 3 з 3:

Повернення на Землю

1. Зберіться в зворотний шлях. Після виконання місії на Місяці упакуйте зібрані зразки місячного ґрунту і інструменти, завантажити в посадковий модуль для зворотного шляху.

Місячний модуль Аполлона складався з двох частин: ступені для спуску на Місяць і ступені, що доставляє екіпаж назад на місячну орбіту. При цьому ступінь для спуску залишалася на Місяці (як і місячний всюдихід).

2. Пришвартуються до орбітального модуля. І командний модуль Аполлона, і орбітальна капсула Сузір`я пристосовані для доставки космонавтів з Місяця назад на Землю. Вміст посадкової капсули перевантажується в орбітальний модуль, після чого капсула відчіплюється, падаючи через деякий час на поверхню Місяця.

3. Назад до Землі. Чи включається головний двигун Аполлона або Сузір`я, що дозволяє подолати гравітаційне поле Місяця, і корабель прямує назад до Землі. При попаданні корабля в поле дії земного тяжіння головний двигун розгортається у напрямку до Землі і знову уповільнює командну капсулу перед тим, як бути відкинутим.

4. приземлення. Командний модуль (капсула) оснащений ефективною термоізоляцією, яка захищає космонавтів від перегріву при польоті в земній атмосфері. При вході капсули в верхні шари атмосфери випускаються парашути, що сприяють подальшому гальмування.

У проекті Аполлон командний модуль падав в океан, як і в більш ранніх місіях НАСА із запуску космонавтів, а потім розшукувався і підбирався військовим кораблем. При цьому командний модуль був одноразовим.

У проекті Сузір`я планується приземлення на сушу, як це робилося в пілотованих космічних програмах Радянського Союзу, а падіння в океан передбачено в якості резервної заходи, якщо приземлення на сушу з яких-небудь причин виявиться неприйнятним. Після необхідного ремонту і заміни теплоізоляційного покриття командну капсулу можна буде використовувати повторно.

Поради

Поступово в проекти по польоту на Місяць залучаються приватні компанії. Крім компанії Річарда Бренсона Virgin Galactic, яка пропонує здійснювати суборбітальні космічні польоти, компанія Space Adventures планує у співпраці з Росією запускати 2 людина навколо Місяця на кораблі Союз, пілотованому досвідченим космонавтом- вартість одного квитка навколо Місяця складе 100 млн американських доларів.

попередження

Врахуйте, що перед польотом на Місяць необхідна ретельна перевірка і випробування всього устаткування. Аполлон 11 доставив на супутник Армстронга і Олдріна, але йому передували чотири пілотовані польоти з метою випробування командного модуля (Аполлон 7), посадкової капсули (Аполлон 9 і 10), і можливості доставити команду з Землі на місячну орбіту і назад (Аполлон 8 і 10 ). Також космонавти повинні постійно тренуватися, освоїти нове обладнання і бути в прекрасній фізичній формі.