ดวงจันทร์เป็นวัตถุที่อยู่ใกล้ที่สุดในอวกาศสู่โลก ด้วยระยะทางเฉลี่ย 238, 857 ไมล์ (384, 400 กม.) ยานสำรวจแรกที่บินโดยดวงจันทร์คือ Russian Luna 1 ซึ่งเปิดตัวเมื่อวันที่ 2 มกราคม 1959 สิบปีกับอีกหกเดือนต่อมา ภารกิจ Apollo 11 ได้ลงจอด Neil Armstrong และ Edwin "Buzz" Aldrin ในทะเลแห่งความเงียบสงบ 20 กรกฎาคม 1969 การไปดวงจันทร์เป็นงานที่ต้องใช้พลังและทักษะที่ดีที่สุดในการถอดความของจอห์น เอฟ. เคนเนดี
ขั้นตอน
ตอนที่ 1 จาก 3: การวางแผนการเดินทาง
ขั้นตอนที่ 1 วางแผนที่จะไปเป็นขั้นตอน
แม้จะมีเรือจรวดแบบ all-in-one ที่ได้รับความนิยมในเรื่องนิยายวิทยาศาสตร์ การไปยังดวงจันทร์เป็นภารกิจที่แบ่งออกเป็นส่วนๆ ได้ดีที่สุด: การโคจรรอบโลกต่ำ การถ่ายโอนจากโลกไปยังวงโคจรของดวงจันทร์ การลงจอดบนดวงจันทร์ และการย้อนกลับขั้นตอน เพื่อกลับสู่โลก
- นิยายวิทยาศาสตร์บางเรื่องที่แสดงวิธีการไปยังดวงจันทร์ที่เหมือนจริงมากขึ้น มีนักบินอวกาศไปที่สถานีอวกาศที่โคจรอยู่ซึ่งมีจรวดขนาดเล็กจอดเทียบท่าซึ่งจะพาพวกเขาไปยังดวงจันทร์และกลับไปที่สถานี เนื่องจากสหรัฐอเมริกากำลังแข่งขันกับสหภาพโซเวียต แนวทางนี้จึงไม่นำมาใช้ สถานีอวกาศ Skylab, Salyut และสถานีอวกาศนานาชาติ ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นหลังจาก Project Apollo สิ้นสุดลง
- โครงการ Apollo ใช้จรวด Saturn V สามขั้นตอน ขั้นตอนแรกที่อยู่ด้านล่างสุดได้ยกชุดประกอบออกจากฐานยิงจรวดไปที่ความสูง 42 ไมล์ (68 กม.) ขั้นตอนที่สองเพิ่มความเร็วให้เกือบถึงวงโคจรของโลกที่ต่ำ และขั้นที่สามผลักมันขึ้นสู่วงโคจรแล้วไปยังดวงจันทร์
- โครงการ Constellation ที่ NASA เสนอให้เดินทางกลับดวงจันทร์ในปี 2018 ประกอบด้วยจรวดสองขั้นตอนที่แตกต่างกันสองลูก มีการออกแบบจรวดระยะแรกที่แตกต่างกันสองแบบ: ระยะยกสำหรับลูกเรือเท่านั้นที่ประกอบด้วยบูสเตอร์จรวดห้าส่วนเดียว, Ares I และขั้นตอนการยกลูกเรือและสินค้าที่ประกอบด้วยเครื่องยนต์จรวดห้าตัวที่อยู่ใต้ถังเชื้อเพลิงภายนอกเสริมด้วย ตัวเร่งความเร็วจรวดแบบแข็งห้าส่วนสองตัวคือ Ares V ขั้นตอนที่สองสำหรับทั้งสองรุ่นใช้เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวชนิดเดียว การประกอบการยกของหนักจะมีแคปซูลโคจรรอบดวงจันทร์และยานลงจอด ซึ่งนักบินอวกาศจะย้ายไปเมื่อระบบจรวดทั้งสองเทียบท่า
ขั้นตอนที่ 2 แพ็คสำหรับการเดินทาง
เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยากาศ คุณต้องนำออกซิเจนมาเองเพื่อที่คุณจะได้หายใจในขณะที่อยู่ที่นั่น และเมื่อคุณเดินเล่นบนพื้นผิวดวงจันทร์ คุณต้องอยู่ในชุดอวกาศเพื่อป้องกันตัวเองจากความร้อนที่แผดเผาของ วันตามจันทรคติที่ยาวนานถึงสองสัปดาห์หรือความหนาวเย็นที่ทำให้มึนงงของคืนตามจันทรคติที่ยาวนานเท่ากัน ไม่ต้องพูดถึงการแผ่รังสีและอุกกาบาตขนาดเล็กที่ขาดบรรยากาศทำให้พื้นผิวสัมผัสได้
- คุณจะต้องมีของกินด้วย อาหารส่วนใหญ่ที่นักบินอวกาศใช้ในภารกิจอวกาศจะต้องทำให้แห้งและเข้มข้นเพื่อลดน้ำหนักแล้วสร้างใหม่โดยการเติมน้ำเมื่อรับประทานเข้าไป พวกเขายังต้องเป็นอาหารที่มีโปรตีนสูงเพื่อลดปริมาณของเสียในร่างกายที่เกิดขึ้นหลังรับประทานอาหาร (อย่างน้อยคุณก็ล้างมันด้วย Tang ได้)
- ทุกสิ่งที่คุณนำติดตัวไปในอวกาศจะเพิ่มน้ำหนัก ซึ่งจะเป็นการเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงที่จำเป็นในการยกและจรวดที่บรรทุกไปในอวกาศ ดังนั้นคุณจะไม่สามารถนำของส่วนตัวไปในอวกาศได้มากเกินไป – และหินดวงจันทร์เหล่านั้นจะมีน้ำหนัก มากกว่าบนโลกถึง 6 เท่าเมื่อเทียบกับบนดวงจันทร์
ขั้นตอนที่ 3 กำหนดหน้าต่างเปิดตัว
หน้าต่างปล่อยคือช่วงเวลาสำหรับการปล่อยจรวดจากโลกเพื่อให้สามารถลงจอดในพื้นที่ที่ต้องการของดวงจันทร์ในช่วงเวลาที่จะมีแสงเพียงพอสำหรับการสำรวจพื้นที่ลงจอด หน้าต่างเปิดตัวถูกกำหนดไว้สองวิธีจริง ๆ คือหน้าต่างรายเดือนและหน้าต่างรายวัน
- หน้าต่างเปิดตัวรายเดือนใช้ประโยชน์จากพื้นที่ลงจอดที่วางแผนไว้ซึ่งสัมพันธ์กับโลกและดวงอาทิตย์ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกบังคับดวงจันทร์ให้หันด้านเดียวกันที่หันไปทางโลก ภารกิจสำรวจจึงได้รับเลือกในพื้นที่ที่หันไปทางโลก เพื่อให้สามารถสื่อสารทางวิทยุระหว่างโลกกับดวงจันทร์ได้ เวลายังต้องถูกเลือกในเวลาที่ดวงอาทิตย์ส่องแสงบนพื้นที่ลงจอด
- หน้าต่างการเปิดตัวรายวันใช้ประโยชน์จากเงื่อนไขการปล่อย เช่น มุมที่ยานอวกาศจะเปิดตัว ประสิทธิภาพของจรวดบูสเตอร์ และการมีอยู่ของเรือที่อยู่ด้านล่างจากการเปิดตัวเพื่อติดตามความคืบหน้าในการบินของจรวด ในช่วงต้นๆ สภาพแสงสำหรับการปล่อยจรวดมีความสำคัญ เนื่องจากแสงแดดทำให้ง่ายต่อการดูแลการยกเลิกบนแท่นปล่อยจรวดหรือก่อนที่จะถึงวงโคจร รวมทั้งสามารถบันทึกการทำแท้งด้วยภาพถ่ายได้ เนื่องจากนาซาได้ฝึกฝนมากขึ้นในการดูแลภารกิจ การปล่อยแสงในเวลากลางวันจึงมีความจำเป็นน้อยลง อพอลโล 17 เปิดตัวในเวลากลางคืน
ตอนที่ 2 จาก 3: ไปยังดวงจันทร์หรือหน้าอก
ขั้นตอนที่ 1. ยกออก
ตามหลักการแล้ว จรวดที่มุ่งหน้าไปยังดวงจันทร์ควรถูกปล่อยในแนวตั้งเพื่อใช้ประโยชน์จากการหมุนของโลกเพื่อช่วยให้มันบรรลุความเร็วของวงโคจร อย่างไรก็ตาม ในโครงการอพอลโล NASA อนุญาตให้มีช่วงที่เป็นไปได้ 18 องศาจากทิศทางใดก็ได้จากแนวตั้งโดยไม่กระทบกับการเปิดตัวอย่างมีนัยสำคัญ
ขั้นตอนที่ 2 บรรลุวงโคจรของโลกที่ต่ำ
ในการหนีจากแรงดึงดูดของโลก มีสองความเร็วที่ต้องพิจารณา: ความเร็วหลบหนีและความเร็วของวงโคจร ความเร็วการหลบหนีคือความเร็วที่จำเป็นในการหนีจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์อย่างสมบูรณ์ ในขณะที่ความเร็วของวงโคจรคือความเร็วที่จำเป็นในการโคจรรอบดาวเคราะห์ ความเร็วหนีสำหรับพื้นผิวโลกอยู่ที่ประมาณ 25,000 ไมล์ต่อชั่วโมงหรือ 7 ไมล์ต่อวินาที (40, 248 กม./ชม. หรือ 11.2 กม./วินาที) ในขณะที่ความเร็วโคจรที่พื้นผิวคือ ความเร็วการโคจรของพื้นผิวโลกอยู่ที่ประมาณ 18,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (7.9 กม./วินาที) เท่านั้น ใช้พลังงานน้อยกว่าเพื่อให้ได้ความเร็วของวงโคจรมากกว่าความเร็วหลบหนี
ยิ่งไปกว่านั้น ค่าของความเร็วการโคจรและความเร็วหนีจะลดลงยิ่งห่างจากพื้นผิวโลกที่คุณไป ด้วยความเร็วหนีภัยจะอยู่ที่ 1.414 (รากที่สองของ 2) คูณด้วยความเร็วของวงโคจรเสมอ
ขั้นตอนที่ 3 การเปลี่ยนไปสู่วิถีทรานส์จันทรคติ
หลังจากที่โคจรรอบโลกต่ำและตรวจสอบว่าระบบของเรือทุกลำใช้งานได้จริง ก็ถึงเวลายิงเครื่องขับดันและไปยังดวงจันทร์
- ด้วย Project Apollo สิ่งนี้ทำได้โดยการยิงเครื่องขับดันขั้นที่สามเป็นครั้งสุดท้ายเพื่อขับเคลื่อนยานอวกาศไปยังดวงจันทร์ ระหว่างทาง โมดูลคำสั่ง/บริการ (CSM) แยกจากระยะที่สาม หันกลับมา และเชื่อมต่อกับโมดูลสำรวจดวงจันทร์ (LEM) ที่บรรทุกในส่วนบนของระยะที่สาม
- ด้วย Project Constellation แผนคือให้จรวดบรรทุกลูกเรือและฐานจอดแคปซูลคำสั่งในวงโคจรต่ำของโลกโดยมีขั้นตอนออกเดินทางและยานลงจอดบนดวงจันทร์ที่จรวดขนส่งสินค้านำขึ้นมา ขั้นออกเดินทางจะยิงเครื่องขับดันและส่งยานอวกาศไปยังดวงจันทร์
ขั้นตอนที่ 4 บรรลุวงโคจรของดวงจันทร์
เมื่อยานอวกาศเข้าสู่แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ให้ยิงเครื่องขับดันเพื่อชะลอความเร็วและวางไว้ในวงโคจรรอบดวงจันทร์
ขั้นตอนที่ 5. โอนไปยังยานลงจอดบนดวงจันทร์
ทั้ง Project Apollo และ Project Constellation มีโมดูลการโคจรและเชื่อมโยงไปถึงแยกจากกัน โมดูลคำสั่งของ Apollo กำหนดให้นักบินอวกาศหนึ่งในสามคนยังคงอยู่ข้างหลังเพื่อขับมัน ในขณะที่อีกสองคนขึ้นไปบนโมดูลดวงจันทร์ แคปซูลโคจรของ Project Constellation ได้รับการออกแบบให้ทำงานโดยอัตโนมัติ เพื่อให้นักบินอวกาศทั้งสี่ที่ได้รับการออกแบบให้พกพาขึ้นเครื่องสามารถขึ้นลงจอดบนดวงจันทร์ได้หากต้องการ
ขั้นตอนที่ 6 ลงไปที่พื้นผิวดวงจันทร์
เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยากาศ จึงจำเป็นต้องใช้จรวดเพื่อชะลอการลงจอดของยานลงจอดที่ประมาณ 100 ไมล์ต่อชั่วโมง (160 กม./ชม.) เพื่อให้แน่ใจว่าการลงจอดโดยสมบูรณ์และช้าลงเพื่อรับประกันว่าผู้โดยสารจะลงจอดอย่างนุ่มนวล ตามหลักการแล้วพื้นผิวเชื่อมโยงไปถึงที่วางแผนไว้ควรปราศจากก้อนหินขนาดใหญ่ นี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมทะเลแห่งความเงียบสงบจึงได้รับเลือกให้เป็นสถานที่ลงจอดของยานอะพอลโล 11
ขั้นตอนที่ 7 สำรวจ
เมื่อคุณลงจอดบนดวงจันทร์ ก็ถึงเวลาก้าวเล็กๆ หนึ่งก้าวนั้นและสำรวจพื้นผิวดวงจันทร์ ในขณะอยู่ที่นั่น คุณสามารถรวบรวมหินและฝุ่นบนดวงจันทร์เพื่อการวิเคราะห์บนโลก และหากคุณนำยานสำรวจดวงจันทร์ที่ยุบได้มาด้วยเช่นเดียวกับภารกิจของ Apollo 15, 16 และ 17 คุณยังสามารถก้านร้อนบนพื้นผิวดวงจันทร์ได้ถึง 11.2 ไมล์ต่อชั่วโมง (18 กม./ชม.) (แต่อย่ากังวลกับการเร่งเครื่อง แต่ตัวเครื่องใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และไม่มีอากาศส่งเสียงของเครื่องยนต์ที่หมุนรอบต่อไป)
ตอนที่ 3 ของ 3: กลับสู่โลก
ขั้นตอนที่ 1 เก็บของและกลับบ้าน
หลังจากที่คุณทำธุรกิจบนดวงจันทร์เสร็จแล้ว ให้เก็บตัวอย่างและเครื่องมือของคุณ และขึ้นยานลงจอดบนดวงจันทร์เพื่อเดินทางกลับ
โมดูลทางจันทรคติของ Apollo ได้รับการออกแบบในสองขั้นตอน: ขั้นลงสู่ดวงจันทร์และขั้นขึ้นเพื่อยกนักบินอวกาศกลับเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ ขั้นตอนการสืบเชื้อสายถูกทิ้งไว้เบื้องหลังบนดวงจันทร์ (และยานสำรวจดวงจันทร์ก็เช่นกัน)
ขั้นตอนที่ 2 เทียบท่ากับเรือที่โคจรอยู่
โมดูลคำสั่ง Apollo และแคปซูลโคจรของ Constellation ออกแบบมาเพื่อนำนักบินอวกาศจากดวงจันทร์กลับสู่โลก เนื้อหาของการลงจอดบนดวงจันทร์จะถูกถ่ายโอนไปยังวงโคจร จากนั้นยานลงจอดบนดวงจันทร์จะถูกถอดออกจากท่าเรือ เพื่อชนกลับไปยังดวงจันทร์ในที่สุด
ขั้นตอนที่ 3 มุ่งหน้ากลับสู่โลก
ตัวขับดันหลักบนโมดูลบริการ Apollo และ Constellation ถูกยิงเพื่อหนีจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ และยานอวกาศถูกนำกลับมายังโลก เมื่อเข้าสู่แรงโน้มถ่วงของโลก ทรัสเตอร์โมดูลบริการจะชี้ไปที่โลกและยิงอีกครั้งเพื่อทำให้แคปซูลคำสั่งช้าลงก่อนที่จะถูกทิ้ง
ขั้นตอนที่ 4 ไปลงจอด
แผงป้องกันความร้อนของโมดูลคำสั่ง/แคปซูลเปิดออกเพื่อปกป้องนักบินอวกาศจากความร้อนของการกลับเข้ามาใหม่ เมื่อเรือเข้าสู่ชั้นบรรยากาศที่หนากว่าของโลก ร่มชูชีพก็ถูกนำไปใช้เพื่อทำให้แคปซูลช้าลง
- สำหรับ Project Apollo โมดูลคำสั่งตกลงไปในมหาสมุทร เช่นเดียวกับภารกิจของ NASA ที่ประจำการครั้งก่อนได้ทำ และได้รับการกู้คืนโดยเรือของกองทัพเรือ โมดูลคำสั่งไม่ได้ใช้ซ้ำ
- สำหรับ Project Constellation แผนคือการลงจอดบนบก เช่นเดียวกับภารกิจอวกาศของโซเวียต โดยที่น้ำกระเซ็นในมหาสมุทรเป็นทางเลือกหนึ่ง หากไม่สามารถทำทัชดาวน์บนบกได้ Command Capsule ได้รับการออกแบบให้ได้รับการตกแต่งใหม่ โดยแทนที่แผงกันความร้อนด้วยอันใหม่และนำกลับมาใช้ใหม่
