Welche neuartigen und wunderbaren Pläne und Werkzeuge für eine bemannte Mondlandung wurden im Rahmen des Apollo-Projekts entwickelt?

Das gesamte Apollo-Projekt zur bemannten Mondlandung dauerte etwa 11 Jahre und wurde mit der sechsten Mondlandung im Dezember 1972 erfolgreich abgeschlossen. Die Kosten beliefen sich auf 25,5 Milliarden US-Dollar (entspricht heute etwa 200 Milliarden US-Dollar). Auf dem Höhepunkt des Projekts beteiligten sich 20.000 Unternehmen, über 200 Universitäten und über 80 wissenschaftliche Forschungseinrichtungen an dem Projekt, insgesamt waren rund 400.000 Menschen daran beteiligt. Es konzentrierte das Niveau moderner Wissenschaft und Technologie und förderte die rasante Entwicklung der Luft- und Raumfahrttechnologie.

Wie wurde der Mondlandeplan für das Apollo-Projekt festgelegt?

Während der Umsetzung des Apollo-Projekts zur bemannten Mondlandung wurde viel Zeit darauf verwendet, den Plan für die Mondlandung auszuarbeiten. Bis Präsident Kennedy am 25. Mai 1961 offiziell bekannt gab, dass die Vereinigten Staaten den Apollo-Plan zur Mondlandung umsetzen würden, hatte sich die NASA noch immer nicht auf eine einheitliche Meinung zum Mondlandeplan geeinigt. Nach mehr als einem halben Jahr intensiver Forschung und detaillierter Demonstration wurde 1962 schließlich die Methode der Andockung an die Mondumlaufbahn ausgewählt. Die Praxis hat bewiesen, dass dieser Plan wissenschaftlich und effektiv ist, und es lohnt sich, so viel Zeit in seine Untersuchung und Festlegung zu investieren. Es ermöglichte nicht nur die erfolgreiche bemannte Mondlandung ohne Umwege, sondern hat auch wichtige Bezugspunkte für die aktuellen US-amerikanischen Pläne zur „Rückkehr zum Mond“.

Bei der sogenannten Mondumlaufbahn-Dockingmethode wird ein Raumschiff mit drei Astronauten an Bord in die Mondumlaufbahn gebracht. Anschließend landeten die beiden Astronauten mit der Mondlandefähre auf dem Mond und begannen mit der Monderkundung. Ein weiterer Astronaut blieb in der Kombination aus Kommandomodul und Servicemodul zurück, umkreiste den Mond und führte wissenschaftliche Experimente durch. Während der Rückkehr starteten die beiden Astronauten auf der Mondoberfläche den Aufstiegsmotor des Mondmoduls und flogen in die Mondumlaufbahn, um sich mit der Kommandomodul-Servicemodul-Kombination zu treffen und anzudocken. Nachdem die beiden Astronauten das Kommandomodul betreten hatten, warfen sie die Aufstiegsstufe der Mondlandefähre ab, verließen die Mondumlaufbahn und kehrten zur Erde zurück. Vor dem Wiedereintritt in die Atmosphäre wurde das Servicemodul abgeworfen, sodass nur das Kommandomodul im Pazifischen Ozean wasserte. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass lediglich eine kleine Mondlandefähre auf der Mondoberfläche landen muss, der Erfolg oder Misserfolg des Andockens an die Umlaufbahn jedoch direkt über die Lebenssicherheit der Astronauten entscheidet.

Die Aufstiegsstufe des Mondmoduls traf sich mit der Kombination aus Kommandomodul und Servicemodul im Mondorbit

Das Mondmodul wird abgeworfen und die Kommandomodul-Servicemodul-Baugruppe bereitet sich auf die Rückkehr zur Erde vor

Die Kombination aus Kommandomodul und Servicemodul trat in eine Erdumlaufbahn ein und trennte sich nach der letzten Bahnkorrektur vom Servicemodul.

Angesichts dessen fragen sich manche Leser vielleicht: Warum nicht die Methode der direkten Mondlandung anwenden, also das gesamte Raumschiff direkt zur Mondoberfläche schicken? Tatsächlich haben Wissenschaftler diese Methode bereits in Betracht gezogen und halten sie für relativ einfach und sicher. Allerdings sind die Anforderungen an die Trägerrakete zu hoch und große Raumfahrzeuge könnten bei der Landung auf dem Mond im Mondstaub stecken bleiben.

Der berühmte amerikanische Raumfahrtexperte von Braun und das Marshall Space Flight Center bevorzugten eine andere Methode – die Erdumlaufbahn-Andockmethode, bei der zunächst mehrere Saturn-V-Raketen gestartet werden, um mehrere Teile des großen Raumfahrzeugs in die Erdumlaufbahn zu bringen und sie dann anzudocken. das angedockte Raumschiff beschleunigt mit seinem eigenen Triebwerk in Richtung Mond; In der Nähe des Mondes ändert das Raumschiff seine Richtung, startet den Motor zum Abbremsen und landet schließlich auf der Mondoberfläche. Wenn die Arbeiten abgeschlossen sind, wird diese Triebwerksstufe abgebaut und der bemannte Raumfahrzeugteil verlässt mit dem Aufstiegstriebwerk den Mond und kehrt zur Erde zurück.

Nachdem viele Wissenschaftler die drei oben genannten gängigen Pläne wiederholt verglichen und analysiert hatten, lautete die endgültige Schlussfolgerung: Die Andockmethode an die Mondumlaufbahn könnte im Oktober 1967 zu Kosten von etwa 7,7 Milliarden US-Dollar realisiert werden. Das Andockverfahren an die Erdumlaufbahn könnte im Juli 1968 abgeschlossen sein, die Kosten beliefen sich auf etwa 9,2 Milliarden US-Dollar. Die direkte Mondlandemethode hätte etwa 10,6 Milliarden US-Dollar gekostet und wäre vor Oktober 1968 kaum zu realisieren gewesen. Deshalb wurde die Methode der Mondlandung, die zunächst nicht favorisiert wurde, schließlich als die beste Möglichkeit für eine Mondlandung angesehen.

Welche Vorteile bietet die Andocklösung im Mondorbit?

Die Vorteile der Mondumlaufbahn-Andocklösung in Bezug auf Technologie, Zeit und Geld sind folgende:

Karte der Mondlanderoute des bemannten Apollo-Raumschiffs

(1) Für die Landung auf dem Mond wäre nur ein kleineres Mondmodul erforderlich, wodurch die Schwierigkeit einer Landung des gesamten Raumfahrzeugs auf der Mondoberfläche vermieden würde. Das Gewicht der Mondlandefähre beträgt etwa 14,7 Tonnen, was der Mondoberfläche standhält und zudem für die Abbremsung des Raumfahrzeugs äußerst vorteilhaft ist.

(2) Das Mondmodul muss nur einen kleinen Motor mitführen, so dass die mitzuführende Treibstoffmenge reduziert werden kann. Dies ist auch beim Verlassen der Mondoberfläche von Vorteil.

(3) Bei der Rückkehr kann das Mondmodul abgeworfen werden, wodurch das Gewicht des Rückkehrmoduls weiter reduziert und somit die Konstruktion des Servicemoduls vereinfacht wird. Darüber hinaus wird nur das Kommandomodul wieder in den Weltraum zurückgeführt und geborgen, was ebenfalls für die Bergung von Vorteil ist.

(4) Es ist wirtschaftlicher als eine direkte Mondlandung und ein Andocken an die Erdumlaufbahn.

Am 11. Juli 1962 hielt die NASA eine Pressekonferenz ab, auf der sie die endgültige Entscheidung über den Plan zur Mondlandung bekannt gab. Bei diesem Empfang wurde die Außenwelt über den endgültig genehmigten Andock- und Landeplan in der Mondumlaufbahn informiert.

Warum ist die Rakete, die Menschen zum Mond bringt, so wichtig?

Während des Kalten Krieges lieferten sich die USA und die Sowjetunion einen erbitterten Wettbewerb auf dem Gebiet der bemannten Mondlandung, insbesondere bei der Entwicklung von Schwerlastträgerraketen. Dieser Wettbewerb erreichte seinen Höhepunkt, da für den Start bemannter Raumfahrzeuge Schwerlastträgerraketen mit einer Transportkapazität von über 100 Tonnen in erdnahen Umlaufbahnen erforderlich sind. Schließlich gelang es den USA, die Trägerrakete Saturn V zu entwickeln und zu starten, wodurch eine bemannte Mondlandung gelang, während es der Sowjetunion aufgrund von vier Fehlstarts der schweren Trägerrakete N1 nicht gelang, Menschen auf dem Mond landen zu lassen.

Die Saturn V war eine dreistufige Flüssigkeitsrakete. Die Länge beträgt 110,64 Meter, der maximale Durchmesser 10,06 Meter, die Startmasse 2.945,95 Tonnen, der Startschub 34.029 Kilonewton, die Transportkapazität in einer niedrigen Erdumlaufbahn 127 Tonnen und die Transportkapazität in der Transferbahn Erde-Mond etwa 50 Tonnen. Die Rakete der ersten Stufe verwendet flüssigen Sauerstoff/Kerosin als Treibstoff und ist mit 5 F-1-Flüssigkeitsraketentriebwerken ausgestattet, nämlich 1 in der Mitte und 4 am Rand, mit einem Gesamtschub von 34.029 Kilonewton; Die zweite Stufe verwendet flüssigen Sauerstoff/flüssigen Wasserstoff als Treibstoff und ist mit fünf J-2-Wasserstoff-Sauerstoff-Flüssigkeitsraketentriebwerken ausgestattet, nämlich einem in der Mitte und vier an der Peripherie, mit einem Gesamtschub von 5148 Kilonewton. Die dritte Stufe verwendet ebenfalls flüssigen Sauerstoff/flüssigen Wasserstoff als Treibstoff und ist mit einem J-2-Triebwerk mit einem Schub von 902 Kilonewton ausgestattet.

Die Saturn V Heavy-Rakete ist startbereit

Nachdem die Saturn V am 7. Dezember 1972 die letzte bemannte Apollo-Mondsonde, Apollo 17, gestartet hatte, brachte die schwere Rakete am 14. Mai 1973 die erste Raumstation der Vereinigten Staaten, Skylab, in die Umlaufbahn. Danach wurde dieser „Big Mac“ außer Dienst gestellt, da er nicht mehr nützlich war.

Wie sah die Apollo- Mondsonde aus?

Nachdem der Plan für die Mondlandung feststand, wurde die Entwicklung eines neuen bemannten Raumfahrzeugs zum Höhepunkt des Mondlandeprojekts. „Apollo“ ist die erste und derzeit einzige von Menschen gestartete Mondlandesonde und ihre Konstruktion ist äußerst raffiniert. Seine Technologie hat auch einen wichtigen Referenzwert für den Bau der Mondbasis und die bemannte Marserkundung, die heute durchgeführt werden.

„Apollo“ ist 29 Meter hoch und wiegt rund 50 Tonnen. Es besteht aus drei Teilen: dem Kommandomodul, dem Servicemodul und dem Mondmodul. Außerdem gibt es einen Rettungsturm während der Startaufstiegsphase. Das Kommandomodul, das der Rückkehrkapsel eines satellitenartigen Raumfahrzeugs ähnelt, ist der Wohn- und Arbeitsort der Astronauten und zugleich das Kontrollzentrum des gesamten Raumfahrzeugs. Das Servicemodul, das dem Antriebsmodul eines satellitenähnlichen Raumfahrzeugs entspricht, ist mit dem Haupttriebwerk, der Lageregelung und den elektrischen Systemen ausgestattet. Das spezielle Mondmodul besteht aus einer Abstiegs- und einer Aufstiegsstufe und dient zum Landen und Verlassen der Mondoberfläche.

Struktur des bemannten Mondraumschiffs Apollo

Das Kommandomodul hat eine konische Form, ist 3,5 Meter hoch, hat an der Unterseite einen Durchmesser von 3,9 Metern und wiegt etwa 6 Tonnen. Die Kabine ist mit 34,3 kPa reinem Sauerstoff gefüllt und die Temperatur wird bei 21 °C bis 24 °C gehalten. Sie ist weiter unterteilt in die Vorderkabine, die Astronautenkabine und die Hinterkabine. In der vorderen Kabine sind Landekomponenten, Bergungsausrüstung, Lageregelungstriebwerke usw. untergebracht. Die Astronautenkabine ist eine abgedichtete Kabine, die die notwendigen Utensilien und lebensrettende Ausrüstung enthält, die den Astronauten zum Überleben von 14 Tagen dient. Die hintere Kabine ist mit 10 Lageregelungstriebwerken, verschiedenen Instrumenten und Tanks sowie Lageregelungs-, Lenk- und Navigationssystemen, Bordcomputern und Funksubsystemen ausgestattet. Im Zentrum des Kommandomoduls befinden sich die Sitze für drei Astronauten, darunter Kommandant, Pilot und Flugingenieur. Wenn das Raumschiff startet und zur Erde zurückkehrt, liegen die drei Astronauten auf den Stühlen, und in der restlichen Zeit können die Astronauten ihre Plätze verlassen und sich bewegen.

Kommandomodul

Das Servicemodul ist ein 6,4 Meter hoher Zylinder mit einem Durchmesser von 4 Metern und einem Gewicht von etwa 25 Tonnen. Es ist mit einem Flugbahnänderungstreibstoff, einem Haupttriebwerk, drei Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen usw. ausgestattet. Das Flugbahnänderungs-Haupttriebwerk verfügt über einen Schub von 95,6 Kilonewton, der das Raumfahrzeug aus der Mondumlaufbahn zurück zur Erde befördern kann. An der Vorderseite des Servicemoduls ist das Kommandomodul angedockt, an der Rückseite befindet sich die Düse des Haupttriebwerks des Antriebssystems. Die Kabine ist in sechs Abteile unterteilt, die jeweils das Haupttriebwerk, das Lageregelungssystem usw. beherbergen. Das Lageregelungssystem besteht aus 16 kleinen Raketentriebwerken. Sie werden auch für die Trennung des Raumfahrzeugs von der Rakete der dritten Stufe, das Andocken des Mondmoduls an das Kommandomodul und die Trennung des Kommandomoduls vom Servicemodul verwendet.

Das Mondlandemodul hat eine Masse von 14,7 Tonnen, einen Durchmesser von 4,3 Metern und eine Höhe von etwa 7 Metern. Es besteht aus einer Abstiegs- und einer Aufstiegsphase. Die Abstiegsstufe besteht aus einem Abstiegstriebwerk, vier Landebnern und vier Instrumentenmodulen. Es dient zum Abstieg aus der Mondumlaufbahn zur Mondoberfläche und kann zwei Astronauten zum Mond schicken. Das Upgrade ist der Hauptkörper des Mondmoduls, der aus der Astronautenkabine, dem Rückkehrtriebwerk, dem Treibstofftank, der Instrumentenkabine und dem Steuerungssystem besteht. Während der Mondlandung leben und arbeiten hier zwei Astronauten. Nach Abschluss der Mission nutzen die Astronauten das Upgrade, um in die Mondumlaufbahn zurückzukehren und sich wieder mit dem Kommandomodul zu vereinen.

Die Raumsonde Apollo 9 beförderte zum ersten Mal das Mondmodul und führte Trennungs- und Andocktests durch.

Das Apollo-Raumschiff nutzte das Rettungssystem des Mercury-Raumschiffs, das dafür ausgelegt war, das Kommandomodul auszuwerfen und sicher zu bergen, wenn innerhalb von 20 Sekunden vor dem Start der zweiten Stufe der Trägerrakete ein Notfall eintrat.

Nach der Entwicklung des Raumfahrzeugs absolvierte es sechs unbemannte suborbitale und zirkumorbitale Flüge, eine Erdumrundung und drei bemannte Mondumrundungen, bevor es schließlich offiziell einen Mondlandeflug durchführte.

Ist das Autofahren auf dem Mond dasselbe wie auf der Erde?

Von Juli 1971 bis Dezember 1972 starteten die Vereinigten Staaten die bemannten Mondraumschiffe Apollo 15, 16 und 17. Jeder von ihnen war mit einem faltbaren bemannten Mondrover ausgestattet und im Grunde gleich. Beide könnten in der Umgebung mit geringer Schwerkraft und Vakuum auf dem Mond reisen und so die Außenbordaktivitäten der Astronauten erweitern.

Astronauten von Apollo 17 führen Außenbordeinsätze durch

Jeder Mondrover wiegt etwa 210 kg, ist 3 Meter lang, hat einen Radstand von 2,3 Metern, ist 1,1 Meter hoch und hat vier Räder (jedes Rad wird von einem Motor angetrieben und von einer Batterie mit Strom versorgt, und die Reifen können bei niedrigen Temperaturen von -100 °C noch elastisch bleiben). Als Energiequelle dienen Silber-Zink-Kaliumhydroxid-Einwegbatterien, die Fahrgeschwindigkeit beträgt 10 bis 12 Kilometer pro Stunde und die Nutzlast beträgt etwa 490 Kilogramm. Das Auto ist mit 2 nebeneinander angeordneten, klappbaren Sitzen ausgestattet, die jeweils über verstellbare Pedale und Sicherheitsgurte verfügen. Am vorderen Mast des Fahrzeugs ist eine große Netzantenne montiert. Die Astronauten steuern den Rover mithilfe einer T-förmigen Handsteuerung, die sich zwischen den beiden Sitzen befindet. An der Vorderseite des Griffs befindet sich ein Bedien- und Anzeigemodul, das die aktuelle Geschwindigkeit, Richtung, Leistung und Temperatur anzeigt.

Astronauten trainieren das Fahren des Mondrovers an einer simulierten geologischen Mondoberfläche

Der Mondrover kann eine Höchstgeschwindigkeit von 16 Kilometern pro Stunde erreichen. Astronauten fahren damit über die Mondoberfläche, nutzen das Fahrzeug als Transportmittel, überklettern Hindernisse, durchqueren Schluchten, vermessen Berge, Canyons und Krater und übermitteln spannende Farbbilder zur Erde.

Der Mondrover von Apollo 15 legte in einer Gesamtzeit von 3 Stunden und 2 Minuten insgesamt 27,76 Kilometer zurück und sammelte dabei etwa 77 Kilogramm Mondproben. Der Mondrover von Apollo 16 legte in einer Gesamtzeit von 3 Stunden und 26 Minuten insgesamt 26,55 Kilometer zurück und sammelte dabei etwa 96 Kilogramm Mondproben.

Der Mondrover von Apollo 17 legte in einer Gesamtzeit von 4 Stunden und 26 Minuten insgesamt 35,89 Kilometer zurück und sammelte 111 Kilogramm Mondproben. Während der Apollo-17-Mission legten die Astronauten mit dem Mondrover die längste Strecke zurück, da die erhöhte Zuverlässigkeit des Mondrovers und der Raumanzüge die Einschränkungen der Fahrstrecke des Mondrovers milderte.

Astronauten, die den Mondrover benutzen, werden durch sehr feine Mondstaubpartikel beeinträchtigt. Mondstaub kann zu Verschleiß an Lagern, Zahnrädern und anderen mechanischen Dichtungen führen. Darüber hinaus wurde während der Fahrt des Mondrovers aufgrund der geringen Schwerkraft auf der Mondoberfläche eine enorme Staubmenge unter den Rädern hervorgeschleudert, die eine Höhe von mehr als zwei Metern erreichte, was die Leistung der Astronauten bei ihren Patrouillenmissionen in gewissem Maße beeinträchtigte.

Astronauten fahren den Mondrover frei auf dem Mond

Das gesamte Apollo-Projekt stützte sich auf die oben genannten Werkzeuge, um den Traum einer menschlichen Landung auf dem Mond zu verwirklichen.