Como ir para a lua

A lua é o corpo mais próximo no espaço da Terra, com uma distância média de 238.857 milhas (384.403 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.

Degraus

Papel 1 de 3: Planejando a Viagem

1. 1 Planeje ir em etapas. Apesar dos foguetes tudo-em-um populares nas histórias de ficção científica, ir à lua é uma missão melhor dividida em partes separadas: alcançar a órbita baixa da Terra, transferir da Terra para a órbita lunar, pousar na lua e inverter as etapas para retornar à Terra.
   • Algumas histórias de ficção científica que retratavam 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 levantamento apenas para a tripulação consistindo em um único impulsionador de foguete de cinco segmentos, o Ares I, e um estágio de levantamento de tripulação e carga consistindo em cinco motores de foguete sob um tanque de combustível externo complementado 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 aterrissagem, para os quais os astronautas seriam transferidos quando os dois sistemas de foguetes atracassem.
2. 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 você caminhar 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 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 aquelas rochas lunares vão pesar 6 vezes mais na Terra do que na lua.
3. 3 Determine a janela de inicialização. Uma janela de lançamento é o intervalo de tempo para o lançamento do foguete da Terra para poder 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 realmente 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 uma hora 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.
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Papel 2 de 3: Para a lua ou busto

1. 1 Decolar. Idealmente, um foguete com destino à lua deve ser lançado verticalmente para tirar vantagem da 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.
2. 2 Alcance 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.
3. 3 Transição para uma trajetória translunar. Depois de atingir a órbita baixa da Terra e verificar se todos os sistemas da nave estão funcionando, 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.
4. 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.
5. 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.
6. 6 Desça para a 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 mais lento ainda 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.
7. 7 Explorar. Depois de pousar na lua, é hora de dar um pequeno passo e explorar a superfície lunar. Enquanto estiver lá, você pode reunir 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 rodar 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).

Papel 3 de 3: Retornando à Terra

1. 1 Faça as malas e vá para casa. Depois de fazer seu negócio 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 colocar os astronautas de volta na órbita lunar. O estágio de descida foi deixado para trás na lua (assim como o rover lunar).
2. 2 Acople 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 voltarem para a lua.
3. 3 Volte para a Terra. O propulsor principal nos módulos de serviço Apollo e Constellation é disparado para escapar da gravidade da lua e a espaçonave é direcionada de volta à Terra. Ao entrar na gravidade da Terra, o propulsor do módulo de serviço é apontado para a Terra e disparado novamente para diminuir a velocidade da cápsula de comando antes de ser lançado.
4. 4 Vá para um pouso. O escudo térmico do módulo de comando / cápsula é exposto para proteger os astronautas do calor da reentrada. Conforme o navio 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 Constellation, 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.
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Comunidade Q&A

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• Pergunta Quanto tempo leva para chegar à lua? Com base em missões anteriores da NASA, levaria cerca de três dias para chegar à lua.
• Pergunta Como a água pode ser carregada para a lua? Você traz em garrafas ou em um tanque de água.
• Pergunta O que acontece se eu tiver que ir ao banheiro quando estiver a caminho da lua? O macacão usado na missão é projetado para cuidar de tais emergências. Além disso, a dieta de todos a bordo é rigorosamente controlada semanas e meses antes do lançamento. Portanto, o controle da missão sabe até mesmo quanto disso estaria saindo em seu 'banheiro'.
• Pergunta Quantos dias as pessoas passaram na lua? Os astronautas da Apollo passaram 22 horas na lua, o que é uma média.
• Pergunta Por que mais países não vão à lua? Bem, não há muito a ganhar indo à lua, agora. É caro e não podemos trazer nenhum recurso valioso de volta. Queríamos apenas provar que isso poderia ser feito e agora fizemos.
• Pergunta Os cidadãos particulares podem ir à lua? A SpaceX vende ingressos para dar a volta à lua, mas ainda não na superfície. Talvez cheguemos lá um dia em breve.
• Pergunta Posso ir à lua com a ajuda da NASA? TomPN Melhor respondente Como cidadão, é melhor pedir ajuda à SpaceX em vez da NASA. A SpaceX já está vendendo assentos para viagens ao redor da lua, então não é muito difícil que eles possam levar as pessoas à superfície da lua também.
• Pergunta Por que ninguém foi à lua nos últimos 25 anos? TomPN Melhor resposta Não há nenhum valor real em ir à lua. É caro; você tem que manter seus astronautas vivos, então é ainda mais caro; seu foguete tem limites de peso, então você não pode levar muito com você ou trazer muito de volta; qualquer ciência que você queira fazer na lua pode ser feita por drones muito mais baratos.
• Pergunta Quanto vai custar? Pode custar centenas de milhares de dólares para ir à lua.
• Pergunta A Lua é feita de queijo? Não é; esse é um antigo folclore baseado em pessoas que não sabiam do que a Lua era feita, juntamente com sua semelhança com uma roda de queijo. Neil Armstrong, Edwin Aldrin e Michael Collins provaram que é principalmente cimento natural e silício.

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• Haverá perda de tempo quando o foguete voltar para o lado oposto da lua? Responda
• Qual é o ângulo ou trajetória do foguete sendo lançado da Terra para a lua? Responda

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Dicas

• As empresas privadas estão gradualmente entrando no negócio de ir à lua. Além do planejamento da Virgin Galactic de Richard Branson para oferecer voos suborbitais ao espaço, uma empresa chamada Space Adventures estava planejando um contrato com a Rússia para transportar duas pessoas ao redor da lua em uma espaçonave Soyuz pilotada por um cosmonauta treinado por um preço de $ 100 milhões um ingresso.

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Avisos

• Esteja ciente de que a maioria das missões lunares requer testes completos do equipamento antes do lançamento. A missão Apollo 11 que pousou Armstrong e Aldrin foi precedida por quatro missões tripuladas que testaram o módulo de comando (Apollo 7) e a sonda lunar (Apollo 9 e 10), bem como a capacidade de transferência da Terra para a órbita lunar e vice-versa ( Apollo 8 e 10). Os astronautas também tiveram que se submeter a testes físicos regulares e treinamento para usar seus equipamentos. Além disso, 3 astronautas morreram em um incêndio da Apollo 1.

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