wszechświat
Autor: Piotr Wolański | dodano: 2012-06-12
Księżycowa przygoda ludzkości

(Na zdjęciu: załoga Apolla 11, pierwszej misji zakończonej lądowaniem na Księżycu. Od lewej: Neil Armstrong, Michael Collins, Edwin Buzz Aldrin)

Gdy Związek Radziecki wystrzelił pierwszego sztucznego satelitę Ziemi, potem pierwszą sztuczną planetoidę, pierwszy próbnik księżycowy i wreszcie wysłał pierwszego człowieka w kosmos, Stany Zjednoczone Ameryki musiały podjąć wyzwanie, aby udowodnić całemu światu, że odgrywają główną rolę w nauce i technice.


W półtora miesiąca po orbitalnym locie Jurija Gagarina i w niecałe trzy tygodnie po suborbitalnym locie Alana Sheparda, prezydent John F. Kennedy przed połączonymi izbami Kongresu i Senatu USA wygłosił słynne przemówienie, w którym obiecywał wysłanie przez Stany Zjednoczone człowieka na Księżyc przed końcem lat 60. Program lotów otrzymał nazwę Apollo, od imienia greckiego boga piękna, porządku, prawa i harmonii świata.

Niebezpieczne tankowania

Gdy 25 maja 1961 roku Kennedy podejmował w imieniu narodu amerykańskiego zobowiązanie, nikt jeszcze nie wiedział, jak zrealizować misję księżycową. Nie było ani rakiety, ani wybranej koncepcji lotu. Co więcej, żaden Amerykanin nie był wtedy jeszcze na orbicie wokółziemskiej! Inżynierowie musieli ostro zabrać się do pracy. Na deskach kreślarskich znajdowała się już rakieta Saturn V, opracowywana przez zespół Wernera von Brauna, a niedawno utworzona NASA analizowała plany budowy jeszcze potężniejszej rakiety NOVA.

Rozważano dwie główne koncepcje lotu na Księżyc: lot bezpośredni z wykorzystaniem rakiety NOVA oraz użycie dwóch rakiet Saturn V, za których pomocą na orbitę Ziemi miały być wyniesione dwie części statku księżycowego. Tu planowano je połączyć i dużym pojazdem lecieć bezpośrednio na Księżyc. Analizowano również możliwość tankowania statków na orbicie Ziemi lub na Księżycu. Pierwsza z wersji tankowania zakładała wysłanie statku księżycowego na orbitę Ziemi z pustymi zbiornikami i drugiej rakiety z materiałami pędnymi. Po spotkaniu na orbicie Ziemi nastąpiłoby przetankowanie paliwa i utleniacza do statku księżycowego, który odbyłby już bezpośredni lot z orbity Ziemi na powierzchnię Księżyca i z powrotem. Bardziej ryzykowny wariant tankowania zakładał wysłanie dwóch statków na powierzchnię Księżyca: załogowego i bezzałogowego. Oba lądowałyby w tym samym rejonie. Materiały pędne do startu ku Ziemi byłyby pobierane przez astronautów ze statku bezzałogowego, służącego tylko jako magazyn materiałów pędnych. Jednak już we wstępnej fazie analiz obie wersje z tankowaniem uznano za zbyt ryzykowne.

W listopadzie 1961 roku John C. Humbolt, inżynier pracujący w NASA Langley Research Center, korzystając tylko z suwaka logarytmicznego doszedł do wniosku, że najprostszym rozwiązaniem będzie spotkanie na orbicie Księżyca. W jego metodzie na powierzchnię Srebrnego Globu wysyłano lekki lądownik, a na orbicie Księżyca pozostawiano statek wyposażony w ciężkie osłony termiczne, zapewniające bezpieczny powrót na Ziemię. Metoda "rendez-vous" na orbicie Księżyca wymagała tylko jednej rakiety Saturn V. Nad tą propozycją dyskutowano przez rok. Wreszcie 7 listopada 1962 roku podjęto decyzję, że lot załogowy na Księżyc odbędzie się właśnie w ten sposób. Potem okazało się, że podobny pomysł rozważał rosyjski samouk, Jurij Wasilewicz Kondratiuk - i to już w latach 1916-1917. Analogicznym rozwiązaniem zajmował się również Hermann Oberth w 1929 roku, a w 1948 roku doskonalił je angielski inżynier Harry E. Ross.

Sześć księżycowych stopni

Realizację programu Apollo rozpoczęto od budowy trzech rakiet: Saturn I i Saturn IB (do lotów na orbitę Ziemi) i wspomnianej Saturn V. Pierwszy stopień rakiet Saturn I i Saturn IB wykorzystywał do napędu osiem silników H-1 na naftę i ciekły tlen, opracowanych jeszcze w latach 50. do napędu rakiet balistycznych Jupiter. Drugi stopień Saturna I składał się z sześciu silników RL-10 od rakiety Centaur, a stopień S-IVB w rakiecie Saturn IB był identyczny z trzecim stopniem Saturna V. W stopniach tych zastosowano najbardziej energetyczny chemiczny środek napędowy: ciekły wodór jako paliwo oraz ciekły tlen jako utleniacz. Sama rakieta księżycowa Saturn V była rakietą trzystopniową. Pierwszy stopień był napędzany przez pięć silników F-1 (następcy H-1), spalających w każdej sekundzie około 12,5 t mieszaniny nafty i ciekłego tlenu. Siła ciągu tych silników dochodziła do 35 000 000 N. Drugi stopień to pięć silników J-2, każdy o ciągu około 1 000 000 N, spalających w ciągu sekundy około 0,25 t mieszaniny ciekłego tlenu i ciekłego wodoru. W trzecim stopniu znajdował się jeden silnik J-2, który - w odróżnieniu od silników drugiego stopnia - mógł być dwukrotnie uruchamiany. Było to niezbędne do początkowego wprowadzenia rakiety na orbitę Ziemi, a następnie, po około półtorakrotnym okrążeniu Ziemi, do skierowania statku na tor lotu do Księżyca.

Równolegle ruszyły prace nad statkiem Apollo. Składał się on z trzech zespołów: członu załogowego, zwanego również członem dowódczym, członu usługowego oraz lądownika księżycowego. Człon załogowy był przystosowany dla trzech astronautów i wyposażony w przyrządy niezbędne do sterowania lotem, miał także osłonę ablacyjną. Jej zadaniem była ochrona statku przed wysoką temperaturą, powstającą w chwili wejścia pojazdu w atmosferę Ziemi. Człon usługowy mieścił natomiast rakietowy blok napędowy, który umożliwiał wejście na orbitę Księżyca i odlot z tej orbity w kierunku Ziemi. Zainstalowano w nim systemy orientacji, ogniwa paliwowe konieczne do wytwarzania energii elektrycznej, systemy łączności i inne urządzenia niezbędne do zapewnienia życia załogi. Człon ten był odrzucany od członu załogowego bezpośrednio przed wejściem statku w atmosferę Ziemi. Wreszcie trzeci moduł statku Apollo stanowił lądownik księżycowy. Składał się z dwóch elementów: członu zapewniającego łagodne lądowanie na Księżycu oraz członu umożliwiającego wzlot z jego powierzchni. Znajdowała się tu lekka kabina dla dwuosobowej załogi.

Trzystopniowa rakieta Saturn V, stosowana w programach załogowych lotów Apollo, ważyła około 2900 t w momencie startu (w tym pierwszy stopień 2280 t, drugi 500 t, a trzeci zaledwie 120 t). Rakieta ta przyspieszała 50-tonowy statek Apollo do prędkości bliskiej 11 km/s. Do przeprowadzenia operacji wejścia na orbitę Księżyca, lądowania na nim, startu z jego powierzchni i wejścia na orbitę okołoksiężycową, a następnie odlotu na Ziemię trzeba było jeszcze wykorzystać trzy stopnie, umieszczone na trzech modułach statku Apollo: module usługowym, członie lądowania i członie wzlotowym modułu księżycowego. W efekcie astronauci odbywający podróż na Księżyc i z powrotem korzystali z sześciostopniowej "rakiety", na którą składały się trzy stopnie Saturna V oraz trzy Apolla. W sumie wszystkie te "stopnie" zapewniały całkowitą zmianę prędkości o około 16 km/s.

Więcej w specjalnym wydaniu miesięcznika „Wiedza i Życie" nr 03/2007 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
07/2020
06/2020
Kalendarium
Lipiec
7
W 1959 r. Wenus zakryła Regulusa, najjaśniejszą gwiazdę w gwiazdozbiorze Lwa. Zjawisko powtórzy się 1 października 2044 roku.
Warto przeczytać
Nie tylko tabliczka mnożenia, ale i dzielenia może sama wchodzić do głowy! Pomogą w tym zabawne, wpadające w ucho wierszyki, które pozostają w głowach uczniów. Dzięki błyskotliwym skojarzeniom pozwalają łatwo i bez wysiłku nie tylko nauczyć się tabliczki dzielenia w zakresie do 100, ale także zrozumieć, czym jest dzielenie i dlaczego nie musi sprawiać najmniejszych kłopotów.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Piotr Wolański | dodano: 2012-06-12
Księżycowa przygoda ludzkości

(Na zdjęciu: załoga Apolla 11, pierwszej misji zakończonej lądowaniem na Księżycu. Od lewej: Neil Armstrong, Michael Collins, Edwin Buzz Aldrin)

Gdy Związek Radziecki wystrzelił pierwszego sztucznego satelitę Ziemi, potem pierwszą sztuczną planetoidę, pierwszy próbnik księżycowy i wreszcie wysłał pierwszego człowieka w kosmos, Stany Zjednoczone Ameryki musiały podjąć wyzwanie, aby udowodnić całemu światu, że odgrywają główną rolę w nauce i technice.


W półtora miesiąca po orbitalnym locie Jurija Gagarina i w niecałe trzy tygodnie po suborbitalnym locie Alana Sheparda, prezydent John F. Kennedy przed połączonymi izbami Kongresu i Senatu USA wygłosił słynne przemówienie, w którym obiecywał wysłanie przez Stany Zjednoczone człowieka na Księżyc przed końcem lat 60. Program lotów otrzymał nazwę Apollo, od imienia greckiego boga piękna, porządku, prawa i harmonii świata.

Niebezpieczne tankowania

Gdy 25 maja 1961 roku Kennedy podejmował w imieniu narodu amerykańskiego zobowiązanie, nikt jeszcze nie wiedział, jak zrealizować misję księżycową. Nie było ani rakiety, ani wybranej koncepcji lotu. Co więcej, żaden Amerykanin nie był wtedy jeszcze na orbicie wokółziemskiej! Inżynierowie musieli ostro zabrać się do pracy. Na deskach kreślarskich znajdowała się już rakieta Saturn V, opracowywana przez zespół Wernera von Brauna, a niedawno utworzona NASA analizowała plany budowy jeszcze potężniejszej rakiety NOVA.

Rozważano dwie główne koncepcje lotu na Księżyc: lot bezpośredni z wykorzystaniem rakiety NOVA oraz użycie dwóch rakiet Saturn V, za których pomocą na orbitę Ziemi miały być wyniesione dwie części statku księżycowego. Tu planowano je połączyć i dużym pojazdem lecieć bezpośrednio na Księżyc. Analizowano również możliwość tankowania statków na orbicie Ziemi lub na Księżycu. Pierwsza z wersji tankowania zakładała wysłanie statku księżycowego na orbitę Ziemi z pustymi zbiornikami i drugiej rakiety z materiałami pędnymi. Po spotkaniu na orbicie Ziemi nastąpiłoby przetankowanie paliwa i utleniacza do statku księżycowego, który odbyłby już bezpośredni lot z orbity Ziemi na powierzchnię Księżyca i z powrotem. Bardziej ryzykowny wariant tankowania zakładał wysłanie dwóch statków na powierzchnię Księżyca: załogowego i bezzałogowego. Oba lądowałyby w tym samym rejonie. Materiały pędne do startu ku Ziemi byłyby pobierane przez astronautów ze statku bezzałogowego, służącego tylko jako magazyn materiałów pędnych. Jednak już we wstępnej fazie analiz obie wersje z tankowaniem uznano za zbyt ryzykowne.

W listopadzie 1961 roku John C. Humbolt, inżynier pracujący w NASA Langley Research Center, korzystając tylko z suwaka logarytmicznego doszedł do wniosku, że najprostszym rozwiązaniem będzie spotkanie na orbicie Księżyca. W jego metodzie na powierzchnię Srebrnego Globu wysyłano lekki lądownik, a na orbicie Księżyca pozostawiano statek wyposażony w ciężkie osłony termiczne, zapewniające bezpieczny powrót na Ziemię. Metoda "rendez-vous" na orbicie Księżyca wymagała tylko jednej rakiety Saturn V. Nad tą propozycją dyskutowano przez rok. Wreszcie 7 listopada 1962 roku podjęto decyzję, że lot załogowy na Księżyc odbędzie się właśnie w ten sposób. Potem okazało się, że podobny pomysł rozważał rosyjski samouk, Jurij Wasilewicz Kondratiuk - i to już w latach 1916-1917. Analogicznym rozwiązaniem zajmował się również Hermann Oberth w 1929 roku, a w 1948 roku doskonalił je angielski inżynier Harry E. Ross.

Sześć księżycowych stopni

Realizację programu Apollo rozpoczęto od budowy trzech rakiet: Saturn I i Saturn IB (do lotów na orbitę Ziemi) i wspomnianej Saturn V. Pierwszy stopień rakiet Saturn I i Saturn IB wykorzystywał do napędu osiem silników H-1 na naftę i ciekły tlen, opracowanych jeszcze w latach 50. do napędu rakiet balistycznych Jupiter. Drugi stopień Saturna I składał się z sześciu silników RL-10 od rakiety Centaur, a stopień S-IVB w rakiecie Saturn IB był identyczny z trzecim stopniem Saturna V. W stopniach tych zastosowano najbardziej energetyczny chemiczny środek napędowy: ciekły wodór jako paliwo oraz ciekły tlen jako utleniacz. Sama rakieta księżycowa Saturn V była rakietą trzystopniową. Pierwszy stopień był napędzany przez pięć silników F-1 (następcy H-1), spalających w każdej sekundzie około 12,5 t mieszaniny nafty i ciekłego tlenu. Siła ciągu tych silników dochodziła do 35 000 000 N. Drugi stopień to pięć silników J-2, każdy o ciągu około 1 000 000 N, spalających w ciągu sekundy około 0,25 t mieszaniny ciekłego tlenu i ciekłego wodoru. W trzecim stopniu znajdował się jeden silnik J-2, który - w odróżnieniu od silników drugiego stopnia - mógł być dwukrotnie uruchamiany. Było to niezbędne do początkowego wprowadzenia rakiety na orbitę Ziemi, a następnie, po około półtorakrotnym okrążeniu Ziemi, do skierowania statku na tor lotu do Księżyca.

Równolegle ruszyły prace nad statkiem Apollo. Składał się on z trzech zespołów: członu załogowego, zwanego również członem dowódczym, członu usługowego oraz lądownika księżycowego. Człon załogowy był przystosowany dla trzech astronautów i wyposażony w przyrządy niezbędne do sterowania lotem, miał także osłonę ablacyjną. Jej zadaniem była ochrona statku przed wysoką temperaturą, powstającą w chwili wejścia pojazdu w atmosferę Ziemi. Człon usługowy mieścił natomiast rakietowy blok napędowy, który umożliwiał wejście na orbitę Księżyca i odlot z tej orbity w kierunku Ziemi. Zainstalowano w nim systemy orientacji, ogniwa paliwowe konieczne do wytwarzania energii elektrycznej, systemy łączności i inne urządzenia niezbędne do zapewnienia życia załogi. Człon ten był odrzucany od członu załogowego bezpośrednio przed wejściem statku w atmosferę Ziemi. Wreszcie trzeci moduł statku Apollo stanowił lądownik księżycowy. Składał się z dwóch elementów: członu zapewniającego łagodne lądowanie na Księżycu oraz członu umożliwiającego wzlot z jego powierzchni. Znajdowała się tu lekka kabina dla dwuosobowej załogi.

Trzystopniowa rakieta Saturn V, stosowana w programach załogowych lotów Apollo, ważyła około 2900 t w momencie startu (w tym pierwszy stopień 2280 t, drugi 500 t, a trzeci zaledwie 120 t). Rakieta ta przyspieszała 50-tonowy statek Apollo do prędkości bliskiej 11 km/s. Do przeprowadzenia operacji wejścia na orbitę Księżyca, lądowania na nim, startu z jego powierzchni i wejścia na orbitę okołoksiężycową, a następnie odlotu na Ziemię trzeba było jeszcze wykorzystać trzy stopnie, umieszczone na trzech modułach statku Apollo: module usługowym, członie lądowania i członie wzlotowym modułu księżycowego. W efekcie astronauci odbywający podróż na Księżyc i z powrotem korzystali z sześciostopniowej "rakiety", na którą składały się trzy stopnie Saturna V oraz trzy Apolla. W sumie wszystkie te "stopnie" zapewniały całkowitą zmianę prędkości o około 16 km/s.