Después de 50 años, ¿cuál es el significado de que Estados Unidos reinicie su plan de alunizaje?
Desde el 20 de julio de 1969, Estados Unidos gastó enormes sumas de dinero para planificar el programa Apolo, que planeaba enviar al astronauta Armstrong a la luna, haciendo realidad el sueño de volar de miles de años de la humanidad. En los más de 40 años transcurridos desde 1972, ningún ser humano en la Tierra ha llegado jamás a la Luna. Debido a que el dinero gastado en el alunizaje es demasiado grande, muchos países del mundo han suspendido sus planes de alunizaje tripulado. Sin embargo, Estados Unidos nunca ha renunciado al alunizaje.
En diciembre de 2017, el presidente de los Estados Unidos firmó oficialmente la Directiva de Política Espacial N°1, exigiendo a la NASA reiniciar el programa de alunizaje, lo que significa que los humanos comienzan a prepararse para regresar a la luna. Sin embargo, con el nivel actual de tecnología que tenemos los humanos, todavía existen muchos problemas para aterrizar en la luna. Cuando se implementó por primera vez el programa Apolo, los científicos imaginaron cuatro formas de aterrizar en la Luna.
La primera es la forma en la que la órbita de la Tierra no se cruza y la órbita de la Luna no se cruza.
En este plan, el cohete Nova impulsará la nave espacial Apolo directamente a la luna, y luego la nave espacial encenderá la unidad de potencia y entrará en la órbita predeterminada. Finalmente, el módulo de aterrizaje lunar logró un aterrizaje suave en la Luna con la ayuda de un cohete de frenado. La ventaja de esta solución es que el proceso de vuelo es sencillo, pero requiere un vehículo de lanzamiento con un empuje muy grande.
Teóricamente necesitamos un cohete de cinco etapas. La primera etapa requiere 8 motores F1 para producir un empuje total de 5.440 toneladas. La segunda sección son dos motores F1, su empuje es de aproximadamente 1360 toneladas. La tercera etapa es un motor S2, luego la cuarta etapa requiere seis motores SN y la quinta etapa son dos motores LR115. Puede enviar 205 toneladas de carga útil a la órbita terrestre o enviar 70 toneladas de carga útil a la luna. Pero en el proyecto Apollo se utilizó el cohete Saturn V, y su primera etapa sólo contaba con un motor F1.
Lo que es más importante es que el plan utiliza un modelo de cohete de cinco etapas y no hay garantía técnica suficiente para su seguridad y confiabilidad. Actualmente, no podemos utilizar esta solución.
Plan de encuentro de la órbita lunar
En este plan, todo el vehículo de alunizaje consta de una nave espacial tripulada y una nave de alunizaje.
Primero, el cohete lanzó la nave espacial Apolo a una órbita de estacionamiento. Después de un breve ajuste, entró en la órbita lunar mediante transferencia lunar. Después de eso, la nave espacial tripulada debe separarse de la nave de aterrizaje lunar, invertir la dirección y luego acoplarse nuevamente para permitir que los astronautas ingresen al módulo de aterrizaje lunar. Luego, la nave espacial tripulada separará un pequeño módulo lunar y aterrizará en la luna. Después de completar el alunizaje y la expedición lunar, el módulo lunar ascendió desde la superficie lunar y regresó a la órbita lunar. Se encontrará y se acoplará con el cuerpo principal de la nave espacial Apolo y finalmente regresará a la Tierra.
La impresión inicial que da este plan es que la tasa de éxito es relativamente pequeña, pero porque sólo necesita aterrizar un pequeño módulo lunar. Por lo tanto, el sistema de propulsión también se puede diseñar para que sea muy pequeño y el peso del vehículo espacial se reducirá casi a la mitad. De hecho, basta con una sola flecha del Saturn V C5. Al final, la NASA adoptó este método más económico de alunizaje, pero tenía mayores requisitos en cuanto a la capacidad de carga del vehículo de lanzamiento. Para ello, el programa Apollo desarrolló un nuevo vehículo de lanzamiento de carga pesada.
En la actualidad, si queremos adoptar esta solución, también necesitamos desarrollar un vehículo de lanzamiento con mayor capacidad de carga. Entonces, ¿podemos transportarlo en lotes? Distribuya el peso de la nave espacial para que no se necesiten cohetes grandes. La carga útil se transporta a la órbita lunar en lotes y luego se acopla y ensambla en la órbita lunar. Los astronautas ingresan a la nave de alunizaje desde la nave espacial tripulada y descienden a la superficie lunar a través de la etapa de descenso a la superficie lunar. Una vez finalizado el trabajo, se elevará a la superficie lunar y entrará en la órbita lunar. Después de eso, la nave espacial tripulada entrará en la órbita de regreso a la Luna.
Cuando llega a las proximidades de la Tierra, el módulo de propulsión se tira, la cápsula de retorno entra en la atmósfera terrestre, se apoya en la resistencia atmosférica para frenar y abre un paracaídas para aterrizar en el suelo. Parece que este método es realmente factible, pero en realidad aumenta el número de intersecciones orbitales alrededor de la Luna. Debes saber que la Tierra está a 384.000 kilómetros de la Luna y debe haber un retraso en la comunicación Tierra-Luna. En comparación con el encuentro y el acoplamiento en la órbita terrestre baja, el encuentro y el acoplamiento en la órbita lunar son más difíciles, por lo que este plan no se puede implementar.
Método de encuentro en órbita terrestre
En este plan, los científicos acoplarán la nave espacial en órbita terrestre baja. En comparación con el acoplamiento en órbita terrestre, la dificultad técnica del empalme en órbita terrestre baja. es mucho más pequeño. Pero en esta solución, necesitamos lanzar cohetes con frecuencia, lo que consume muchos recursos. En general, esta solución no es práctica.
El último método se llama método "preliminar", y consiste en realizar dos acoplamientos en la órbita terrestre baja y en la órbita lunar.
Pero el proceso era muy complicado, por lo que el programa Apollo no consideró esta opción. En la actualidad, la humanidad ha resuelto la mayoría de los problemas técnicos relacionados con el alunizaje, pero es totalmente posible implementar un plan de alunizaje tripulado en un futuro próximo. Pero ahora no tenemos forma de utilizar los recursos de la Luna, por lo que los beneficios económicos del aterrizaje en la Luna no son altos. Quizás será mucho tiempo después, cuando hayamos dominado una tecnología más avanzada y podamos utilizar verdaderamente los recursos lunares, que los humanos regresemos a la Luna. Podemos construir una base lunar, crear ciudades o fábricas lunares y comenzar allí una nueva era de la luna.