القمر هو أقرب جرم سماوي إلى الأرض ، ويبلغ متوسط مسافته 384403 كيلومترات. كان أول قمر صناعي يطير مع القمر هو لونا 1 من روسيا ، والذي تم إطلاقه في 2 يناير 1959. وبعد عشر سنوات ونصف ، هبطت مهمة أبولو 11 على نيل أرمسترونج وإدوين "باز" ألدرين في بحر الهدوء في يوليو. 20، 1969. كان الوصول إلى القمر مهمة شاقة (وفقًا لجون ف. كينيدي) يتطلب أفضل طاقة ومهارة.
خطوة
جزء 1 من 3: التخطيط لرحلة
الخطوة 1. التخطيط للرحلة على مراحل
على الرغم من أن الخيال العلمي الشعبي يُقال إن الأمر لا يتطلب سوى سفينة صاروخية للقيام بكل شيء ، إلا أن السفينة الصاروخية في الواقع مقسمة إلى عدة أجزاء: للوصول إلى مدار أرضي منخفض ، والانتقال من الأرض إلى المدار القمري ، والهبوط على القمر ، وإلى عكس كل هذه الخطوات للعودة إلى الأرض.
- تصور بعض قصص الخيال العلمي قصة أكثر واقعية عن الذهاب إلى القمر عن طريق اصطحاب رواد فضاء إلى محطة فضائية تدور في الفضاء. هناك صاروخ صغير متصل سيأخذ رواد الفضاء إلى القمر والعودة إلى المحطة. ومع ذلك ، لم يتم استخدام هذه الطريقة بسبب التنافس بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي. تم إنشاء محطات الفضاء Skylab و Salyut و International Space Station بعد انتهاء مشروع Apollo.
- استخدم مشروع أبولو صاروخ Saturn V. ثلاثي المراحل. ترفع المرحلة الأدنى الصاروخ من المدرج إلى ارتفاع 68 كم ، وتدفع المرحلة الثانية الصاروخ تقريبًا إلى مدار أرضي منخفض ، وتدفعه المرحلة الثالثة إلى المدار ثم باتجاه القمر.
- يتكون مشروع Constellation الذي اقترحته ناسا للعودة إلى القمر في عام 2018 من صاروخين من مرحلتين. هناك نوعان من تصميمات الصواريخ في المرحلة الأولى: Ares I ، وهي مرحلة رفع طاقم تتكون من صاروخ واحد من خمسة أجزاء ، و Ares V ، وهي مرحلة رفع للطاقم والبضائع تتكون من خمسة محركات صاروخية تحت خزانات وقود خارجية بالإضافة إلى اثنين من خمسة معززات صاروخية صلبة. -الجزء. تستخدم المرحلة الثانية لكلا الإصدارين محرك وقود سائل واحد. ستحمل المجموعة شديدة التحمل الكبسولة المدارية القمرية ومركبة الهبوط ، حيث سيتم نقل رواد الفضاء عند إرساء نظامي الصواريخ.
الخطوة 2. حزم أمتعتهم للرحلة
نظرًا لعدم وجود غلاف جوي للقمر ، يجب أن تحمل الأكسجين الخاص بك للتنفس هناك ، وعندما تتجول حول سطح القمر ، يجب عليك ارتداء بدلة فضائية للحماية من الحرارة الحارقة لأسبوعين من ضوء النهار والبرد القارس. السماء في الليل ، ناهيك عن الإشعاع والأرصاد الجوية الدقيقة التي تدخل الغلاف الجوي لسطح القمر.
- أنت أيضا بحاجة للطعام. يجب تجفيف معظم الأطعمة التي يستهلكها رواد الفضاء بالتجميد وتركيزها لتقليل الوزن ، ثم تذويبها بإضافة الماء قبل تناولها. يجب على رواد الفضاء أيضًا تناول نظام غذائي عالي البروتين لتقليل كمية النفايات التي ينتجها الجسم بعد تناول الطعام.
- كل شيء تحضره إلى الفضاء يضيف وزناً ويزيد من كمية الوقود والصواريخ التي تحمله إلى الفضاء ، لذلك لا يجب أن تأخذ الكثير من الأشياء الشخصية إلى الفضاء. الوزن على القمر أكبر بستة أضعاف من الوزن على الأرض.
الخطوة 3. تحديد فرصة الإطلاق
احتمال الإطلاق هو الفترة الزمنية لإطلاق صاروخ من الأرض من أجل الهبوط في المنطقة المرغوبة على القمر ، طالما أن هناك ضوءًا كافيًا لاستكشاف منطقة الهبوط. يتم تحديد احتمالات الإطلاق في الواقع بطريقتين ، الاحتمالات الشهرية والاحتمالات اليومية.
- تستفيد الاحتمالات الشهرية من خطط منطقة الهبوط المتعلقة بالأرض والشمس. نظرًا لأن جاذبية الأرض تجبر القمر على مواجهة جانبه نفسه من الأرض ، يتم تحديد المهام الاستكشافية في منطقة الجانب المواجه للأرض للسماح بالاتصال اللاسلكي بين الأرض والقمر. الوقت المختار هو عندما تشرق الشمس على منطقة الهبوط.
- تستفيد الفرص اليومية من ظروف الإطلاق ، مثل الزاوية التي تنطلق بها المركبة الفضائية ، وأداء الداعم الصاروخي ، ووجود السفينة منذ الإطلاق لتتبع تقدم رحلة الصاروخ. في السابق ، كانت ظروف الإضاءة لإطلاق الطائرة مهمة أيضًا لأنه سيكون من الأسهل خلال النهار مراقبة الإلغاء على منصة الإطلاق أو قبل وصولها إلى المدار ، فضلاً عن القدرة على توثيق صور الإلغاء. عمليات الإطلاق في ضوء النهار أقل أهمية لأن ناسا لديها سيطرة أكبر على مراقبة المهام ؛ تم إطلاق أبولو 17 في الليل.
جزء 2 من 3: إلى القمر
الخطوة 1. استعد للإقلاع
من الناحية المثالية ، يجب إطلاق صاروخ متجه إلى القمر عموديًا للاستفادة من دوران الأرض للمساعدة في تحقيق السرعة المدارية. ومع ذلك ، فإن مشروع أبولو التابع لوكالة ناسا جعل من الممكن الإقلاع بزاوية 18 درجة في أي اتجاه عموديًا دون تدخل كبير في الإطلاق.
الخطوة 2. الوصول إلى مدار أرضي منخفض
للهروب من جاذبية الأرض ، هناك سرعتان يجب مراعاتهما: سرعة الهروب والسرعة المدارية. سرعة الهروب هي السرعة المطلوبة للهروب تمامًا من جاذبية الكوكب ، بينما السرعة المدارية هي السرعة المطلوبة لدخول مدار حول الكوكب. تبلغ سرعة الهروب من سطح الأرض حوالي 25000 ميل في الساعة (40248 كم / ثانية) ، بينما تبلغ السرعة المدارية على السطح حوالي 18000 ميل في الساعة (7.9 كم / ثانية). الطاقة للوصول إلى السرعة المدارية أقل من سرعة الهروب.
علاوة على ذلك ، يتناقص عدد السرعات المدارية وسرعات الهروب مع استمرار الابتعاد عن سطح الأرض. تبلغ سرعة الهروب حوالي 1414 (الجذر التربيعي 2) ضعف السرعة المدارية
الخطوة الثالثة. قم بالتبديل إلى المسار وراء القمر
بعد الوصول إلى المدار الأرضي المنخفض والتأكد من أن جميع الأنظمة على متن السفينة تعمل ، حان الوقت لتفعيل الدافعات والتوجه إلى القمر.
- في مشروع أبولو ، تم ذلك عن طريق إطلاق صاروخ آخر ثلاثي المراحل لدفع المركبة الفضائية إلى القمر. على طول الطريق ، تم فصل وحدة القيادة / الخدمة (وحدة القيادة / الخدمة ، اختصارًا CSM) عن المرحلة الثالثة ، واستدار ، ورسو مع وحدة الرحلة القمرية (وحدة الرحلة القمرية ، والمختصرة LEM) والتي تم حملها في الجزء العلوي من المرحلة الثالثة.
- تخطط شركة Project Constellation لإطلاق صاروخ مأهول ورسو كبسولة قيادة في مدار أرضي منخفض باستخدام مرحلة المغادرة ومركبة هبوط على سطح القمر محمولة بصاروخ شحن. ستطلق مرحلة المغادرة بعد ذلك المعززات وترسل المركبة الفضائية إلى القمر.
الخطوة 4. الوصول إلى المدار القمري
بمجرد دخول المركبة الفضائية إلى جاذبية القمر ، أطلق مُعززًا لإبطائه ووضعه في مدار حول القمر.
الخطوة 5. قم بالتبديل إلى مركبة الهبوط على سطح القمر
يحتوي مشروع Apollo و Project Constellation على وحدات مدارية وهبوطية منفصلة. تطلبت وحدة قيادة أبولو أن يكون واحدًا من ثلاثة رواد فضاء على رأس الطيار ، بينما استقل رائدا الفضاء الآخران الوحدة القمرية. تم تصميم الكبسولة المدارية من Project Constellation لتكون آلية ، بحيث يمكن لجميع رواد الفضاء الأربعة ركوب مركبة الهبوط على سطح القمر ، إذا لزم الأمر.
الخطوة 6. النزول إلى سطح القمر
نظرًا لعدم وجود غلاف جوي للقمر ، تُستخدم الصواريخ لإبطاء مركبة الهبوط القمرية إلى سرعة تبلغ حوالي 160 كم / ساعة. هذا لضمان هبوط مثالي وسلس لضمان سلامة جميع الركاب. من الناحية المثالية ، يجب أن يكون سطح الهبوط المخطط خاليًا من الصخور الكبيرة ؛ هذا هو سبب اختيار Sea of Tranquility كموقع هبوط أبولو 11.
الخطوة 7. استكشف
بعد الهبوط على القمر ، حان الوقت لاتخاذ خطوة صغيرة واحدة واستكشاف سطح القمر. أثناء تواجدك هناك ، يمكنك جمع صخور القمر والغبار لتحليلها على الأرض ، وإذا كنت تأخذ مركبة قمرية قابلة للطي مثل تلك الموجودة في بعثات أبولو 15 و 16 و 17 ، فيمكنك القيادة على سطح القمر لمسافة تصل إلى 18 كم / ح. (تعمل المركبة القمرية بالبطارية ولا تستخدم دورات المحرك لأنه لا يوجد هواء هناك لتوصيل صوت دورات المحرك).
جزء 3 من 3: العودة إلى الأرض
الخطوة 1. حزم أمتعتهم واذهب إلى المنزل
بمجرد الانتهاء من عملك على القمر ، قم بتعبئة جميع العينات والمعدات واقفز إلى مركبة الهبوط على سطح القمر للعودة إلى المنزل.
تم تصميم وحدة أبولو القمرية على مرحلتين: مرحلة هبوط للهبوط على القمر ومرحلة صعود لإعادة رواد الفضاء إلى مدار القمر. تركت المرحلة التنازلية على القمر (وكذلك المركبة القمرية)
الخطوة 2. اقترب أكثر من السفينة التي تدور في مدارات
تم تصميم وحدة قيادة أبولو وكبسولة كوكبة المدارية لنقل رواد الفضاء من القمر إلى الأرض. تم نقل محتويات المسبار القمري إلى المركبة المدارية ، ثم انفصلت المركبة القمرية وعادت أخيرًا إلى القمر.
الخطوة 3. العودة إلى الأرض
تم إطلاق الدافعات الرئيسية في وحدات خدمة Apollo و Constellation للهروب من جاذبية القمر ، وتم توجيه المركبة الفضائية مرة أخرى نحو الأرض. عند دخول جاذبية الأرض ، يتم توجيه محركات وحدة الخدمة نحو الأرض وإطلاقها مرة أخرى لإبطاء كبسولة الأوامر قبل تفريغها.
الخطوة 4. الاستعداد للهبوط
تتعرض وحدة القيادة / الدرع الحراري للكبسولة لحماية رواد الفضاء من حرارة الغلاف الجوي. عندما تدخل السفينة الجزء السميك من الغلاف الجوي للأرض ، يتم فتح المظلة لإبطاء سرعة الكبسولة.
- في مشروع أبولو ، غرقت وحدة القيادة في البحر تمامًا مثل مهمة ناسا المأهولة السابقة المكتملة ، وتم استعادتها بواسطة سفينة تابعة للبحرية. لا يتم إعادة استخدام وحدة الأوامر.
- تخطط شركة Project Constellation للهبوط على الأرض ، كما فعلت بعثة الفضاء المأهولة السوفيتية. إذا لم تكن الأرض ممكنة ، فسيتم استخدام هبوط بديل في البحر. تم تصميم كبسولة الأوامر ليتم إصلاحها عن طريق استبدال الدرع الحراري الخاص بها ، ثم إعادة استخدامها.
