Buzz
Mọi điều bạn cần biết về cách phi hành gia đi lại đến mặt trăng
Mặt trăng là hành tinh gần nhất với Trái Đất trong không gian, với khoảng cách trung bình là 238,857 dặm (384,400 km). Con tàu thăm dò đầu tiên bay qua mặt trăng là Luna 1 của Nga, phóng vào ngày 2 tháng 1 năm 1959. Mười năm và sáu tháng sau đó, nhiệm vụ Apollo 11 đã hạ cánh Neil Armstrong và Edwin “Buzz” Aldrin trên Biển Yên Bình vào ngày 20 tháng 7 năm 1969. Lần đầu tiên trong lịch sử 4.5 tỷ năm của mặt trăng, dân số của nó trở thành 2. Đi đến mặt trăng là một nhiệm vụ mà, để dùng lời của John F. Kennedy, đòi hỏi sự tập trung và kỹ năng tốt nhất của con người.
Những Điều Bạn Nên Biết
- Để đi đến mặt trăng, trước tiên bạn cần thoát khỏi trọng lực của Trái Đất bằng cách đi nhanh đủ trong một tên lửa (25,000 dặm mỗi giờ, cụ thể).
- Khi bạn đang quay quanh Trái Đất, đến lúc đốt động cơ để thay đổi quỹ đạo và đi đến mặt trăng.
- Sau khi vào quỹ đạo của mặt trăng, bạn sẵn sàng hạ cánh xuống bề mặt mặt trăng và đổ bộ con tàu vũ trụ.
Các Bước
Khởi động. Lý tưởng, một tàu vũ trụ điều chỉnh để đến mặt trăng nên được phóng thẳng đứng để tận dụng việc quay của Trái Đất để giúp nó đạt được vận tốc quỹ đạo. Tuy nhiên, trong Dự án Apollo, NASA cho phép một phạm vi có thể lên đến 18 độ theo bất kỳ hướng nào so với đứng thẳng mà không ảnh hưởng đáng kể đến việc phóng.
Đạt đến quỹ đạo Trái Đất thấp. Khi thoát khỏi sức hút của trái đất, có hai vận tốc cần xem xét: vận tốc thoát và vận tốc quỹ đạo. Vận tốc thoát là vận tốc cần thiết để hoàn toàn thoát khỏi trọng lực của một hành tinh, trong khi vận tốc quỹ đạo là vận tốc cần thiết để vào quỹ đạo xung quanh một hành tinh. Vận tốc thoát khỏi bề mặt Trái Đất là khoảng 25.000 dặm mỗi giờ hoặc 7 dặm mỗi giây (40.248 km/giờ hoặc 11,2 km/s), trong khi vận tốc quỹ đạo ở bề mặt là . Vận tốc quỹ đạo cho bề mặt Trái Đất chỉ là khoảng 18.000 dặm mỗi giờ (7,9 km/s); cần ít năng lượng hơn để đạt được vận tốc quỹ đạo so với vận tốc thoát.
- Hơn nữa, các giá trị cho vận tốc quỹ đạo và vận tốc thoát giảm khi càng xa khỏi bề mặt Trái Đất, với vận tốc thoát luôn khoảng 1,414 (căn bậc hai của 2) lần vận tốc quỹ đạo.
Chuyển sang quỹ đạo vượt vượt Trăng. Sau khi đạt được quỹ đạo Trái Đất thấp và xác minh rằng tất cả các hệ thống trên tàu hoạt động bình thường, thì đến lúc kích hoạt động cơ và đi đến mặt trăng.
- Với Dự án Apollo, điều này được thực hiện bằng cách kích hoạt động cơ giai đoạn ba một lần cuối cùng để đẩy tàu vũ trụ về phía mặt trăng. Trên đường đi, mô-đun dịch vụ / điều khiển (CSM) tách khỏi giai đoạn ba, quay lại và kết nối với mô-đun thăm dò mặt trăng (LEM) được mang ở phần trên của giai đoạn ba.
- Với Dự án Constellation, kế hoạch là để tàu vận chuyển phi hành đoàn và tàu điều khiển của nó cắm ở quỹ đạo Trái Đất thấp với giai đoạn khởi hành và trạm hạ cánh mặt trăng được đưa lên bằng tên lửa vận tải. Giai đoạn khởi hành sau đó sẽ kích hoạt động cơ và gửi tàu vũ trụ đến mặt trăng.
Đạt đến quỹ đạo Trăng. Khi tàu vũ trụ đi vào trọng lực của mặt trăng, kích hoạt động cơ để làm chậm lại và đặt nó vào quỹ đạo xung quanh mặt trăng.
Chuyển sang tàu hạ cánh mặt trăng. Cả Dự án Apollo và Dự án Constellation đều có các mô-đun quỹ đạo và hạ cánh riêng biệt. Mô-đun điều khiển của Apollo yêu cầu một trong ba phi hành gia ở lại để lái tàu, trong khi hai người còn lại lên tàu hạ cánh mặt trăng. Viên thám hiểm quỹ đạo của Dự án Constellation được thiết kế để chạy tự động, để tất cả bốn phi hành gia mà nó được thiết kế mang có thể lên tàu hạ cánh mặt trăng, nếu muốn.
Hạ cánh xuống bề mặt mặt trăng. Vì mặt trăng không có khí quyển, việc sử dụng tên lửa để làm chậm sự điều chỉnh của tàu hạ cánh mặt trăng xuống khoảng 100 dặm mỗi giờ (160 km/giờ) là cần thiết để đảm bảo một lần hạ cánh nguyên vẹn và chậm hơn để đảm bảo hành khách của nó có một lần hạ cánh êm ái. Lý tưởng, bề mặt hạ cánh dự định nên được miễn phí khỏi các tảng đá lớn; đây là lý do tại sao Biển Trấn Thành đã được chọn làm địa điểm hạ cánh cho Apollo 11.
Khám phá. Khi bạn hạ cánh trên mặt trăng, đến lúc bước một bước nhỏ và khám phá bề mặt mặt trăng. Trong khi ở đó, bạn có thể thu thập đá và bụi mặt trăng để phân tích trên Trái Đất, và nếu bạn mang theo một chiếc xe chở lunar có thể gập lại như các nhiệm vụ Apollo 15, 16 và 17 đã làm, bạn có thể di chuyển trên bề mặt mặt trăng với tốc độ lên đến 11,2 mph (18 km/giờ). (Đừng bận tâm để tăng ga động cơ, tuy nhiên; đơn vị được cung cấp năng lượng từ pin, và không có không khí để mang âm thanh của một động cơ tăng ga, dù sao.)
Trở lại Trái Đất
Dọn dẹp và về nhà. Sau khi bạn đã hoàn thành nhiệm vụ trên mặt trăng, gói lại mẫu và công cụ của bạn và lên tàu hạ cánh mặt trăng cho chuyến trở về.
- Mô-đun mặt trăng Apollo được thiết kế thành hai giai đoạn: một giai đoạn hạ cánh để đưa nó xuống mặt trăng và một giai đoạn tăng để đưa phi hành gia trở lại quỹ đạo mặt trăng. Giai đoạn hạ cánh được để lại trên mặt trăng (và vì vậy cũng là xe chở lunar).
Kết nối với tàu thăm dò đang quay quanh. Mô-đun điều khiển Apollo và mô-đun Constellation quỹ đạo đều được thiết kế để đưa phi hành gia từ mặt trăng trở lại Trái Đất. Nội dung của các tàu hạ cánh mặt trăng được chuyển sang các tàu thăm dò, và các tàu hạ cánh sau đó được tách khỏi, để cuối cùng sụp đổ trở lại mặt trăng.
Quay về Trái Đất. Động cơ chính trên các mô-đun dịch vụ Apollo và Constellation được kích hoạt để thoát khỏi trọng lực của mặt trăng, và tàu vũ trụ được điều hướng trở lại Trái Đất. Khi vào trọng lực của Trái Đất, động cơ trên mô-đun dịch vụ được chỉ vào Trái Đất và được kích hoạt một lần nữa để làm chậm lại tàu điều khiển trước khi được bung ra.
Điều chỉnh cho lần hạ cánh. Lớp che nhiệt của mô-đun/tàu vận chuyển điều khiển được tiết lộ để bảo vệ phi hành gia khỏi nhiệt độ khi tái nhập. Khi tàu nhập vào phần dày của khí quyển Trái Đất, dù bị rơi từ không gian, có lựa chọn để sử dụng dù bị rơi xuống đất nếu không thể hạ cánh trên mặt đất. Tàu điều khiển được thiết kế để được sửa lại, thay thế lớp che nhiệt của nó bằng một lớp mới và được sử dụng lại.
- Đối với Dự án Apollo, mô-đun điều khiển hạ cánh xuống đại dương, như các nhiệm vụ của NASA đã làm trước đó, và được thu hồi bởi một tàu của Hải quân. Các mô-đun điều khiển không được sử dụng lại.
- Đối với Dự án Constellation, kế hoạch là hạ cánh trên đất liền, như các nhiệm vụ vũ trụ có người của Liên Xô đã làm, với việc rơi xuống đại dương là một lựa chọn nếu không thể hạ cánh trên đất liền. Tàu điều khiển được thiết kế để được sửa lại, thay thế lớp che nhiệt của nó bằng một lớp mới, và được sử dụng lại.
Mẹo
-
Các công ty tư nhân dần dần tham gia vào việc đưa tàu vũ trụ đến mặt trăng. Ngoài việc Virgin Galactic của Richard Branson dự định cung cấp các chuyến bay trong không gian phụ quỹ đạo, một công ty mang tên Space Adventures đang lên kế hoạch ký hợp đồng với Nga để đưa hai người xung quanh mặt trăng trong một tàu vũ trụ Soyuz do một phi công tinh thông điều khiển với giá vé là 100 triệu đô la một vé.
Cảnh báo
- Hãy nhớ rằng hầu hết các nhiệm vụ trên mặt trăng đều đòi hỏi kiểm tra kỹ lưỡng của thiết bị trước khi phóng. Nhiệm vụ Apollo 11 mà đã đưa Armstrong và Aldrin đến mặt trăng đã được tiền thân bởi bốn nhiệm vụ có người lái trước đó đã kiểm tra mô-đun điều khiển (Apollo 7) và tàu hạ cánh mặt trăng (Apollo 9 và 10), cũng như khả năng chuyển từ Trái Đất vào quỹ đạo mặt trăng và quay lại (Apollo 8 và 10). Các phi hành gia cũng phải trải qua các bài kiểm tra thể lực định kỳ và huấn luyện về cách sử dụng thiết bị của họ. Ngoài ra, 3 phi hành gia đã thiệt mạng trong một vụ hỏa hoạn tại Apollo 1.
