Jak statek kosmiczny leci na Księżyc i ile czasu to zajmuje?

O godzinie 19:34 23 sierpnia (czasu w Hanoi) indyjski bezzałogowy statek kosmiczny Chandrayaan-3 pomyślnie wylądował na biegunie południowym Księżyca po 41-dniowym locie. Misja ta pomogła Indiom stać się pierwszym krajem na świecie , który wylądował na biegunie południowym Księżyca, w miejscu, gdzie nigdy nie postawili stopy ludzie.

Jedno z najważniejszych pytań dotyczy tego, dlaczego indyjski statek kosmiczny Chandrayaan-3 potrzebował 41 dni, aby wylądować na Księżycu.

Dla porównania, rosyjski statek kosmiczny Łuna-25 potrzebował zaledwie 6 dni, aby wejść na orbitę Księżyca, a chiński statek kosmiczny Chang'e 2 potrzebował zaledwie 4 dni, aby dotrzeć na Księżyc podczas misji przeprowadzonej w 2010 roku. Statek kosmiczny Apollo-11 NASA potrzebował zaledwie 4 dni, aby dokonać tego samego, a jego wygląd przypominał lądowanie na Księżycu trzech astronautów.

Nawet radziecka sonda Łuna-1 dotarła na orbitę Księżyca w ciągu zaledwie 36 godzin podczas misji przeprowadzonej w 1959 roku.

Powodem dużej różnicy w czasie misji jest fakt, że Chandrayaan-3 korzysta z systemu rakietowego Launch Vehicle Mark-III (LVM-3), który ma znacznie słabszą siłę startową niż opisane powyżej pojazdy, co pozwala zaoszczędzić na budżecie misji.

Aby zrekompensować ograniczenia technologiczne, Chandrayaan-3 musiał zastosować pomysłową metodę, wykorzystującą grawitację Księżyca i Ziemi, aby dotrzeć do celu. Statek kosmiczny musiał okrążyć Ziemię 4,5 razy i wielokrotnie Księżyc, aby ustabilizować wymaganą prędkość przed fazą lądowania. Dlatego czas trwania misji wydłużono do 40 dni.

Astronauta Neil Armstrong obok amerykańskiej flagi na Księżycu podczas misji Apollo-11. (Zdjęcie: NASA)

Jak polecieć na księżyc?

Księżyc znajduje się około 384 400 km od Ziemi. To ogromna odległość. Gdybyś mógł jechać samochodem z prędkością 100 km/h na Księżyc, dotarcie do satelity Ziemi zajęłoby ponad 4000 godzin, czyli około 166 dni – co odpowiada 5 miesiącom jazdy bez przerwy.

Oczywiście, nie możemy pojechać na Księżyc samochodami. Ludzie muszą polegać na statkach kosmicznych, aby podróżować w kosmos, a to jedyny sposób, w jaki możemy dotrzeć na Księżyc.

Tego typu statki kosmiczne zaprojektowano specjalnie do podróży w próżni kosmicznej i do przetrwania w trudnych warunkach podróży.

Istnieją różne metody lotu na Księżyc statkiem kosmicznym, w tym Lunar Rendezvous Orbit, Earth Rendezvous Orbit i lot bezpośredni.

Spośród trzech powyższych opcji Lunar Rendezvous Orbit jest najpopularniejsza i korzystają z niej Rosja, USA i Chiny podczas misji na Księżyc.

Lunar Orbit Rendezvous (LOR), czyli Lunar Orbit Approach, to koncepcja amerykańskiego programu Apollo, w ramach którego główny statek kosmiczny i mniejszy lądownik zostały wysłane na orbitę księżycową.

Lądownik odłączy się i wyląduje na powierzchni Księżyca, podczas gdy statek główny pozostanie na orbicie okołoksiężycowej. Po zakończeniu misji lądowania lądownik powróci na orbitę księżycową i zadokuje do statku głównego. Po przejściu załogi z lądownika na statek główny, lądownik odłączy się. Statek główny następnie zabierze astronautów z powrotem na Ziemię.

Sam LOR również dzieli się na wiele różnych trybów lotu, w zależności od systemu rakietowego, załogowego lub bezzałogowego statku kosmicznego.

Trajektoria indyjskiego statku kosmicznego Chandrayaan-3 podczas 41-dniowej podróży na Księżyc. (Zdjęcie: ISRO)

Lot bezpośredni jest uważany za połączenie trybów lotu LOR, w zasadzie polegające na zbudowaniu rakiety, która może lecieć bezpośrednio z Ziemi na Księżyc, a następnie wrócić na tej samej rakiecie.

Ostatnią metodą lotu na Księżyc, jaką kiedykolwiek podjęto przez ludzi, było Earth Orbital Rendezvous (EORR), metoda wykorzystywana przez NASA przed programem Apollo.

Najważniejszym elementem podejścia EOR jest wystrzelenie kilku różnych komponentów statku kosmicznego na orbitę okołoziemską, gdzie można je zmontować w większy statek kosmiczny. Ten większy statek kosmiczny poleciałby następnie na Księżyc, wylądował tam, a następnie wystartował i wrócił na Ziemię.

Ile czasu zajmuje lot na księżyc?

Średnia prędkość statku kosmicznego eksplorującego Księżyc wynosi około 38 000 km/h (10-krotnie większa niż prędkość dźwięku).

Czas potrzebny statkowi kosmicznemu na podróż na Księżyc zależy od wielu czynników, takich jak rodzaj statku kosmicznego, jego prędkość i orbita, po której się porusza. Przeciętnie, podróż z Ziemi na Księżyc z prędkością około 5300 km/h zajmuje statkowi kosmicznemu około trzech do czterech dni. Obejmuje to czas potrzebny na ucieczkę od ziemskiej grawitacji, przelot przez przestrzeń kosmiczną i wejście w pole grawitacyjne orbity Księżyca.

Czas potrzebny na dotarcie statku kosmicznego na Księżyc różni się w zależności od misji, ale średnio wynosi od 3 do 4 dni.

Trajektoria, czyli ścieżka, po której porusza się statek kosmiczny, wpływa również na czas dotarcia do Księżyca. Statki kosmiczne często podążają zakrzywioną trajektorią, zwaną trajektorią transferową, aby dotrzeć do Księżyca. Pozwala im to wykorzystać grawitację zarówno Ziemi, jak i Księżyca, aby oszczędzać paliwo i podróżować bardziej efektywnie. Dokładna trajektoria zależy od wymagań misji i jej konkretnych celów.

W ostatnich latach zainteresowanie eksploracją Księżyca ponownie wzrosło, pojawiły się plany przyszłych misji mających na celu powrót ludzi na Księżyc, a nawet ustanowienie stałej obecności człowieka na jego powierzchni.

Prawdopodobnie misje te będą wymagały użycia zaawansowanych statków kosmicznych i technologii, a naukowcy i inżynierowie nieustannie pracują nad nowymi sposobami, aby podróż na Księżyc stała się szybsza i bardziej efektywna.

W miarę rozwoju technologii możemy być świadkami jeszcze szybszych podróży w czasie w przyszłości, co stworzy nowe możliwości eksploracji Księżyca i dalszych rejonów.

Źródło: https://vtc.vn/tau-vu-tru-bay-len-mat-trang-the-nao-mat-bao-lau-ar815650.html