Naar de maan reizen

De maan is het hemellichaam dat het dichtst bij de aarde staat, met een gemiddelde afstand van 384,403 km.^[1]XBron De eerste sonde die rond de maan vloog was de Russische Luna 1, gelanceerd op 2 januari 1959.^[2]XBron Tien jaar en zes maanden later, op 20 juli 1969, landde de Apollo 11 missie met Neil Armstrong en Edwin 'Buzz' Aldrin op de 'Sea of Tranquility'. Naar de maan gaan is een taak die, om John F. Kennedy te parafraseren, het uiterste vergt van iemands energie en vaardigheden.^[3]XBron

Deel 1

Deel 1 van 3:

De reis plannen

Pdf downloaden

1
Plan om in fasen te gaan. Ondanks de alles-in-een ruimteraketten die populair zijn in sciencefictionverhalen, is naar de maan gaan een missie die het beste in afzonderlijke delen kan worden opgebroken: het bereiken van een lage baan om de aarde, het overlappen van de afstand van de aarde naar de maan, het landen op de maan, en het omkeren van de stappen om terug te keren naar de aarde.
- In sommige sciencefictionverhalen die een meer realistische benadering van het naar de maan gaan uitbeeldden, gingen astronauten naar een ruimtestation in een baan om de aarde, waar kleinere raketten werden aangemeerd die hen naar de maan en terug naar het ruimtestation zouden brengen. Omdat de Verenigde Staten met de Sovjet-Unie concurreerden, werd deze aanpak niet overgenomen; de ruimtestations Skylab, Saljoet en het Internationale Ruimtestation werden allemaal opgezet nadat Project Apollo was beëindigd.
- Het Apollo-project maakte gebruik van de drietraps Saturnus V-raket. De onderste eerste trap tilde het geheel van het lanceerplatform op tot een hoogte van 68 km, de tweede trap gaf de raket een boost tot bijna in een lage baan om de aarde, en de derde trap duwde hem in een baan om de aarde en dan naar de maan.^{[4]XBetrouwbare bronNASAGa naar de bron}
- Het in 2018 door de NASA voorgestelde Constellation-project voor een terugkeer naar de maan bestaat uit twee verschillende tweetrapsraketten. Er zijn twee verschillende eerste trap raketontwerpen: een ontwerp voor alleen de bemanning met een enkele vijfsegmentraketbooster, de Ares I, en een ontwerp voor bemanning en lading bestaande uit vijf raketmotoren onder een externe brandstoftank aangevuld met twee vaste vijfsegmentraketboosters, de Ares V. De tweede trap voor beide versies maakt gebruik van een enkele vloeibare brandstofmotor. De zware raket zou de maancapsule en de maanlander vervoeren, waar de astronauten naartoe worden overgebracht wanneer de twee raketsystemen koppelen.^{[5]XBetrouwbare bronNASAGa naar de bron}
2
Pak je koffers voor de reis. Omdat de maan geen atmosfeer heeft, moet je je eigen zuurstof meenemen zodat je iets hebt om te ademen terwijl je daar bent, en wanneer je rondloopt op het maanoppervlak moet je in een ruimtepak rond bewegen om jezelf te beschermen tegen de verzengende hitte van de twee weken durende dag op de maan, of de verbijsterende kou van de even lange nacht op de maan - om nog maar te zwijgen van de straling en de micro-meteoroïden waaraan het oppervlak door het gebrek aan atmosfeer staat blootgesteld.^[6]XBron
- Je zult ook iets moeten eten. De meeste van de voedingsmiddelen die worden gebruikt door de astronauten in de ruimte missies moeten worden gevriesdroogd en geconcentreerd om hun gewicht te verminderen en vervolgens eetbaar gemaakt worden door het toevoegen van water.^[7]XBron Het moeten ook eiwitrijke voedingsmiddelen zijn om de hoeveelheid lichaamsafval gegenereerd na het eten te beperken (wat je in ieder geval kunt wegspoelen met Tang).
- Alles wat je mee de ruimte in neemt voegt gewicht toe, wat de hoeveelheid brandstof die nodig is om ze op te tillen en de raket die ze de ruimte in draagt verhoogt, zodat je niet te veel persoonlijke bezittingen mee de ruimte in kunt nemen - en die maanstenen zullen op aarde zes keer zoveel wegen als op de maan.
3
Bepaal het lanceervenster. Een lanceervenster is het tijdsbereik voor het lanceren van de raket vanaf de aarde om te kunnen landen in het gewenste gebied van de maan gedurende een periode waarin er voldoende licht is om het landingsgebied te verkennen. Het lanceervenster is eigenlijk op twee manieren gedefinieerd, als een maandelijks venster en een dagelijks venster.
- Het maandelijkse lanceervenster is afhankelijk van waar de geplande landingsplaats zich bevindt ten opzichte van de aarde en de zon. Omdat de zwaartekracht van de aarde de maan dwingt om dezelfde kant naar de aarde te houden, werden verkenningsmissies gekozen in gebieden van de naar de aarde gerichte kant om radiocommunicatie tussen de aarde en de maan mogelijk te maken. De tijd moest ook gekozen worden op een moment dat de zon op de landingsplaats scheen.
- Het dagelijkse lanceervenster maakt gebruik van de lanceeromstandigheden, zoals de hoek waaronder het ruimteschip zou worden gelanceerd, de prestaties van de boosterraketten en de aanwezigheid van een schip dat vanaf de lancering naar beneden gaat om de vluchtvoortgang van de raket te volgen. In het begin waren de lichtomstandigheden voor de lancering belangrijk, omdat het daglicht het gemakkelijker maakte om de lancering op het lanceerplatform te overzien of het bereiken van de baan om de aarde, en om de lancering met foto's te documenteren. Naarmate de NASA meer oefening kreeg in het toezicht houden op missies, waren lanceringen bij daglicht minder nodig -- de Apollo 17 werd 's nachts gelanceerd.^{[8]XBetrouwbare bronNASAGa naar de bron}
Advertentie

Deel 2

Deel 2 van 3:

Op weg naar de maan

Pdf downloaden

Idealiter zou een raket die op de maan gericht is verticaal gelanceerd moeten worden om te profiteren van de rotatie van de aarde om gemakkelijker de baansnelheid te kunnen bereiken. Tijdens het Apollo-project liet NASA een mogelijk bereik van 18 graden in beide richtingen toe, zonder de lancering significant te compromitteren.^{[9]XBetrouwbare bronNASAGa naar de bron}
2
Bereik een lage baan rond de aarde. Bij het ontsnappen aan de aantrekkingskracht van de zwaartekracht van de aarde zijn er twee snelheden om rekening mee te houden: de ontsnappingssnelheid en de baansnelheid. De ontsnappingssnelheid is de snelheid die nodig is om volledig aan de zwaartekracht van een planeet te ontsnappen, terwijl baansnelheid de snelheid is die nodig is om in een baan rond een planeet te komen. De ontsnappingssnelheid vanaf het aardoppervlak is ongeveer 40.248 km/uur of 11,2 km/s).^[10]XBron^[11]XBron De baan- of orbitale snelheid vanaf het aardoppervlak is slechts ongeveer 7,9 km/s -- het kost minder energie om de baansnelheid te bereiken dan de ontsnappingssnelheid.
- Verder dalen de waarden voor de baan- en ontsnappingssnelheid naarmate je verder van het aardoppervlak komt, waarbij de ontsnappingssnelheid altijd ongeveer 1,414 (de vierkantswortel van 2) maal de baansnelheid is.^[12]XBron
3
Ga over naar een trans-lunaire baan. Na het bereiken van een lage baan om de aarde en het verifiëren dat alle scheepssystemen functioneel zijn, is het tijd om de stuwraketten te ontsteken en naar de maan te gaan.
- Met Project Apollo werd dit gedaan door de derde fase stuwraketten nog een laatste keer af te vuren, om het ruimteschip naar de maan te duwen.^[13]XBron Onderweg werd de commando-/dienstmodule (CSM) gescheiden van de derde fase, omgedraaid en gekoppeld met de maanexcursiemodule (LEM) die in het bovenste deel van de derde fase werd meegedragen.
- Binnen het Constellation-project is het plan om de raket met de bemanning en de commandocapsule in een lage baan om de aarde te brengen, waarbij de vertrektrap en de maanlander door de vrachtraket wordt opgehaald. De vertrektrap zou dan zijn stuwraketten afvuren en het ruimteschip naar de maan sturen.
Als het ruimteschip de zwaartekracht van de maan ingaat, vuur dan de stuwraketten af om het af te remmen en in een baan rond de maan te brengen.
Zowel het Apollo-project als het Constellation-project hebben aparte orbitale en landingsmodules. De Apollo commandomodule vereist dat één van de drie astronauten achterblijft om hem te besturen, terwijl de andere twee aan boord gaan van de maanmodule.^[14]XBron De orbitale capsule van het Constellation-project is ontworpen om automatisch te functioneren, zodat alle vier de astronauten waarvoor hij is ontworpen aan boord kunnen gaan van de maanlander, als dat gewenst is.^{[15]XBetrouwbare bronNASAGa naar de bron}
Omdat de maan geen atmosfeer heeft, is het nodig om met behulp van raketten de maanlander te vertragen tot ongeveer 160 km/u, om een intacte landing te garanderen en nog langzamer om de passagiers een zachte landing te garanderen.^[16]XBron Idealiter moet het geplande landingsoppervlak vrij zijn van grote rotsblokken -- dit is de reden waarom de Sea of Tranquility werd gekozen als de landingsplaats voor Apollo 11.^[17]XBron
Als je eenmaal op de maan bent geland, is het tijd om die ene kleine stap te zetten en het maanoppervlak te verkennen. Daar kun je maanrotsen en stof verzamelen voor analyse op aarde, en als je een inklapbare maanrover meeneemt zoals de Apollo 15, 16 en 17 missies deden, kun je zelfs met een snelheid van 18 km/u op het maanoppervlak rondrijden.^[18]XBron (Doe geen moeite om de motor te laten draaien - de eenheid loopt op batterijen, en er is toch geen lucht om het geluid van een draaiende motor te dragen.)
Advertentie

Deel 3

Deel 3 van 3:

Terugkeren naar de aarde

Pdf downloaden

1
Pak in en ga naar huis. Nadat je je zaken op de maan hebt gedaan, pak je monsters en gereedschap in en ga aan boord van je maanlander voor de terugreis.
- De Apollo mastermodule is ontworpen in twee fasen: een afdalingstrap om hem naar de maan te brengen en een lanceertrap om de astronauten weer in een baan om de maan te brengen. De afdaaltrap werd achtergelaten op de maan (en dus ook de maanrover).^[19]XBron^[20]XBron
De Apollo commandomodule en de Constellation orbitale capsule zijn beide ontworpen om astronauten van de maan terug naar de aarde te brengen. De inhoud van de maanlanders wordt overgedragen op de orbiters, en de maanlanders zijn dan ontkoppeld, om uiteindelijk neer te storten op de maan.^[21]XBron^{[22]XBetrouwbare bronNASAGa naar de bron}
De hoofdstuwraket van de Apollo en Constellation-modules wordt afgevuurd om te ontsnappen aan de zwaartekracht van de maan, en het ruimteschip wordt terug naar de aarde gestuurd. Bij het binnengaan van de zwaartekracht van de aarde wordt een stuwraket naar de aarde gericht en opnieuw afgevuurd om de commandocapsule af te remmen voordat deze wordt afgeworpen.
4
Ga over tot een landing. Het hitteschild van de commandomodule (-capsule) wordt in werking gesteld om de astronauten te beschermen tegen de hitte van de afdaling in de atmosfeer. Als het schip het dikkere deel van de aardatmosfeer binnengaat, worden er parachutes ingezet om de capsule verder te vertragen.
- Bij het Apollo-project is de commandomodule neergestort in de oceaan, zoals eerder bemande NASA-missies hadden gedaan, en later teruggevonden door een marineschip. De commandomodules werden niet hergebruikt.^[23]XBron
- Voor het Constellation-project is het plan om op vaste grond te landen, zoals de bemande Soviet ruimtemissies eerder hebben gedaan, met een landing in de oceaan als het niet anders kan. De commandocapsule is ontworpen om opnieuw gebruikt te worden, waarbij het hitteschild wordt vervangen door een nieuwe.^{[24]XBetrouwbare bronNASAGa naar de bron}
Advertentie

Tips

Privébedrijven komen geleidelijk aan in de business van ruimtereizen. Naast Richard Bransons Virgin Galactic die van plan is om suborbitale vluchten in de ruimte aan te bieden, was een bedrijf genaamd Space Adventures van plan om met Rusland een contract te sluiten om twee mensen rond de maan te laten pendelen in een Sojoez-ruimtevaartuig dat door een getrainde kosmonaut wordt bestuurd, voor een prijs van 100 miljoen dollar per kaartje.^[25]XBron

Advertentie

Waarschuwingen

Weet dat de meeste maanmissies grondige tests van de apparatuur vereisen voor de lancering. De Apollo 11-missie die Armstrong en Aldrin landde werd voorafgegaan door vier bemande missies die de commandomodule (Apollo 7) en de maanlander (Apollo 9 en 10) testten, evenals de mogelijkheid om van de aarde naar een baan om de maan te gaan en weer terug (Apollo 8 en 10). De astronauten moesten ook regelmatig een fitnesstest ondergaan en trainen in het gebruik van hun apparatuur. Ook stierven drie astronauten in een brand tijdens de Apollo 1.

Advertentie