Tag: Luna

Quale approccio per andare sulla Luna?

photo of moon

Il 25 maggio 1961 J.F. Kennedy pronunciò il famoso discorso Abbiamo deciso di andare sulla Luna” al Congresso degli Stati Uniti che ha ispirato il popolo americano a unire gli sforzi per raggiungere l’obiettivo più ambizioso che l’Essere Umano abbia mai perseguito: mandare un uomo sulla Luna e farlo ritornare sulla Terra sano e salvo.

I believe that this Nation should commit itself to achieving the goal before this decade is out of landing a man on the Moon and returning him safely to the Earth.

J. F. Kennedy

Nel 1961 la NASA non aveva ancora alcuna idea precisa circa il modo mandare un equipaggio umano sulla Luna, ma il personale tecnico era già al lavoro per preparare una visione d’insieme del progetto. Uno delle prime questioni fondamentali che gli ingegneri avrebbero dovuto affrontare del programma Apollo era rispondere alla seguente domanda:

Con quale approccio mandare tre astronauti sulla Luna?

Locandina di un film di fantascienza del 1950

La risposta più semplice sembrava essere quella di lanciare un vettore dalla Terra abbastanza potente da atterrare direttamente sulla Luna, quindi lasciare la superficie lunare per il rientro in sicurezza sulla Terra. Questa modalità di volo venne chiamata ascesa diretta o Direct Ascent (DA). Si trattava di una modalità simile a quella che proponevano i film di fantascienza negli anni ’50 con un unico razzo vettore che si alza e atterra in verticale comandato dagli astronauti dalla cima del razzo.

Questa ipotesi richiedeva la costruzione di un vettore di dimensioni immense chiamato Nova (maggiori di quello che sarebbe stato il Saturn V). ed era sostenuta dallo Space Task Group, già responsabile delle capsule Mercury, e portava con sé vantaggi e svantaggi: era una soluzione semplice e quindi presentava pochi punti di criticità, ma costi proibitivi dato che avrebbe dovuto portare con sé tutto il necessario (compreso il carburante) per l’intera missione.

Un’alternativa alla DA era costituita dal lancio di due o più razzi vettori più piccoli in orbita bassa terrestre: una volta in orbita le varie parti venivano assemblate insieme tramite un’operazione di Docking e Rendevous finale prima di effettuare il trasferimento orbitale verso la Luna (TLI / Trans Lunar Injection). Questa seconda ipotesi venne chiamata Earth Orbit Rendevous (EOR) ed era sostenuta dal Marshall Space Flight Center in Alabama dove era impiegato Wernher Von Braun.

Per molti mesi queste furono le uniche due opzioni sul tavolo per il progetto Apollo, finché John Houbolt iniziò a lavorare ad una terza opzione: il Lunar Orbit rendevous (LOR) o rendevous in orbita lunare. Hoyboldt era un ingegnere che lavorava dal 1942 al Langley Research Center.

Dopo alcune esperienze con la British Royal Aircraft consegui’ un dottorato presso il Politecnico di Zurigo con una tesi sui problemi strutturali legati alle temperature nei voli ad alta velocita’. Nel 1958 inizio’ ad interessarsi di manovre orbitali e nell’anno seguente sviluppo’ l’idea.

Dr John Houbolt (1919 – 2014)

Gli attori principali del LOR erano i seguenti:

  • la navicella madre o modulo di comando (CM)
  • il modulo di servizio (SM) contenente i sistemi di controllo e sussistenza
  • il CM ed SM compone il CSM, modulo di comando e servizio
  • Il razzo a tre stadi Saturn V
  • il lander lunare (LM) a sua volta composto da un modulo di ascesa (DA) e discesa (DS)
Dr John Houbolt ed il LOR (Fonte: Getty Images)

L’approccio LOR consiste nei seguenti passi:

  • Dopo 13 minuti dal lancio il terzo stadio del Saturn V raggiunge l’orbita di parcheggio LEO per la verifica dei sistemi del CSM. In caso di problemi e’ ancora possibile il rientro a Terra.
  • Si riacendono i motori e si effettua la TLI (Trans Lunar Injection)
  • Dopo 3 ore dal decollo si apre a petalo l’ogiva del terzo stadio scoprendo il LM. Il CSM si allontana, vira di 180 gradi torna indietro, aggancia il LM e lo estrae.
  • Il terzo stadio viene abbandonato (messo in orbita eliocentrica), il CSM si riallinea nella direzione della traiettoria translunare.
  • Dopo circa 80 ore l’Apollo si insrisce in orbita circolare con perilunio di 111 Km. Il pilota ed il comandante si trasferiscono nel LM. Il LM si distacca dal CSM che rimane in orbita lunare.
  • Il LM inizia una serie di accensioni controllate e deorbita. La procedura di discesa e’ automatica con la possibilita’ di effettuare manualmente correzioni di rotta.
  • Gli astronauti quindi atterrano e proseguono con l’EVA. Viene utilizzato il DA del LM per la fase di ascensione e ricongiungersi al CSM.
  • Si effettua il docking e si abbandona il DA del LM ormai inutile e si entra in ETI (Earth Transfer Injection)
  • Correzioni di rotta, in prossimita’ della Terra si abbandona il SM e gli astronauti rientrano sulla Terra.

I vantaggi presentati dal LOR erano molteplici:

  • il veicolo con funzioni di allunaggio poteva essere molto più piccolo e specializzato solo per il suo scopo.
  • Una minore massa complessiva del vettore da progettare e quindi un minore consumo di carburante. In questo contesto il Saturn V di Von Braun era preferibile al progetto del Nova.
  • Il restante equipaggiamento necessario per il rientro sulla Terra rimaneva in orbita, al riparo dai problemi di allunaggio.
  • La discesa sul suolo lunare poteva iniziare da un’altezza più bassa e sicura piuttosto che da una velocità di arrivo più elevata se provenienti direttamente dalla Terra.
  • Più fattibile dei precedenti in quanto prevedeva la costruzione di veicoli più piccoli ed indipendenti. Questo significava che potevano essere costruiti contmporaneamente da appaltatori diversi. In tal caso i tempi di progetto erano più brevi e più verosimilmente entro la fine degli anni ‘60
Von Braun e altri membri della NASA in un meeting negli anni ’60. Sullo sfondo la traiettoria dell’Apollo 8

L’opzione LOR comportava anche molti costi aggiuntivi, perché introduceva una maggiore complessità, equipaggiamento e più personale da impiegare. Il Rendevous lunare era inoltre un’operazione molto critica: nessuno aveva ancora fatto un rendevous terrestre e, in caso di problemi era possibile fare rientrare gli astronauti secondo un’orbita balistica. Sulla Luna questo non era possibile: se il rendevous fallisce gli astronauti sono persi per sempre.

Nel dicembre 1960 alcuni ricercatori del Langley presentarono formalmente il progetto all’amministatore delegato della NASA Dr. Seamans il quale, nonostante ne riconobbe la validità, non ottenne l’approvazione ufficiale in quanto cosiderato un’opzione molto rischiosa. Per tutto il 1961 due comitati separati della NASA lavorarono alla valutazione delle prime due opzioni: AD (appoggiato dal Lundin Committee) e EOR (appoggiato dal Heaton Committee).

Houbold tenne altre presentazioni durante qell’anno sia nel corso dello Space Exploration Program a Washington sia al Golovin Commitee nell’agosto 1961, finché nel novembre 1961 Houbolt si decise scavalcando tutte le gerarchie di scrivere una lettera risolutiva a Seamans dove esortava la NASA a prendere in considerazione anche la sua opzione se si voleva andare sul serio sulla Luna.

Do we want to go to the Moon or not?

Dr. Robert Seamans

Due settimane dopo la NASA, si disse seriamente interessata a prendere in considerazione tutte le opzioni, anche la terza opzione, e in seguito gli operatori e i comitati (tra cui il Space Task Group) la appoggiarono. Anche Von Braun, sostenitore inizialmente dell’EOR cambiò idea ed appoggiò il LOR in quanto vista come l’unica opzione veramente fattibile per l’allunaggio in tempi brevi (entro la fine del decennio del 1960).

Diagramma con i tre approcci differenti per la missione di allunaggio

Solo il 12 luglio 1962, ben un anno dopo il discorso di Kennedy, Robert Seamans ed il neo amministatore NASA James Webb annunciarono a Washington la scelta del LOR per il progetto Apollo.

Bibliografia e immagini

La Luna

Riprende l’appuntamento con il caffè astronomico; in occasione dell’annuale giornata mondiale della Luna da poco conclusa (“La Notte della Luna” – 6 Settembre 2014), le rendiamo omaggio nuovamente rendendola protagonista del prossimo caffè astronomico. Ovviamente l’argomento è troppo vasto per essere trattato in una sola serata, quindi discuteremo alcuni argomenti. Si parlerà del moto, le fasi lunari, le maree e le eclissi.

La Luna rappresenta anche un buon soggetto per imparare a conoscere e calcolare le distanze fra i corpi nel Sistema Solare e scopriremo come; quindi si discuterà dei crateri lunari, della loro origine ed ubicazione basandosi su una  cartina lunare muta.

Un accenno alle missioni Apollo ed alle sonde (in particolare la LRO) concluderà la serata.

Il caffè scientifico si terrà il 17 Ottobre presso la sede del GAV – Gruppo Astrofili Villasanta

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: