5 månelandingsinnovationer, der ændrede livet på Jorden

Astronaut Buzz Aldrin på månen under Apollo 11-missionen. Billede via Neil Armstrong / NASA.

Jean Creighton, University of Wisconsin-Milwaukee

Meget af den teknologi, der er almindelig i dagligdagen i dag, stammer fra drevet til at sætte et menneske på månen. Denne indsats nåede sit højdepunkt, da Neil Armstrong trådte fra Eagle-landingsmodulet på månens overflade for 50 år siden.

Som NASA-luftbåren astronomi-ambassadør og direktør for University of Wisconsin-Milwaukee Manfred Olson Planetarium ved jeg, at teknologierne bag vejrprognose, GPS og endda smartphones kan spore deres oprindelse til løbet til månen.

En Saturn V-raket, der transporterer Apollo 11 og dens besætning mod månen, løfter af den 16. juli 1969. Billede via NASA.

1. Raketter

4. oktober 1957 markerede rumtidens daggry, da Sovjetunionen lancerede Sputnik 1, den første menneskeskabte satellit. Sovjeterne var de første til at fremstille magtfulde lanceringsbiler ved at tilpasse langrække missiler fra 2. verdenskrig, især den tyske V-2.

Derfra bevægede rumfremdrift og satellit-teknologi sig hurtigt: Luna 1 slap væk fra jordens gravitationsfelt for at flyve forbi månen den 4. januar 1959; Vostok 1 bar det første menneske, Yuri Gagarin, ud i rummet den 12. april 1961; og Telstar, den første kommercielle satellit, sendte tv-signaler over Atlanterhavet den 10. juli 1962.

Månelandet i 1969 udnyttede også de tyske videnskabers ekspertise, såsom Wernher von Braun, til at sende massiv nyttelast ud i rummet. F-1-motorerne i Saturn V, Apollo-programmets startkøretøj, brændte i alt 2.800 ton brændstof med en hastighed på 12, 9 ton pr. Sekund.

Saturn V står stadig som den mest kraftfulde raket, der nogensinde er blevet bygget, men raketter i dag er langt billigere at lancere. Mens Saturn V f.eks. Koster $ 185 millioner, hvilket svarer til over 1 milliard dollars i 2019, koster i dag s Falcon Heavy-lancering kun 90 millioner dollars. Disse raketter er, hvordan satellitter, astronauter og andre rumfartøjer kommer ud af Jorden surface surface surface s overflade for at fortsætte med at bringe tilbage information og indsigt fra andre verdener.

2. Satellitter

Jakten på nok skyvekraft til at lande en mand på månen førte til bygning af køretøjer, der var kraftige nok til at lancere nyttelast til højder fra 21.200 til 22.600 miles (34.100 til 36.440 km) over Jorden surface surface s overflade. I sådanne højder svarer satellitterne til kredsløb hastighed med hvor hurtigt planeten drejer, så satellitter forbliver over et fast punkt, i det, der kaldes geosynkron bane. Geosynkroniske satellitter er ansvarlige for kommunikation, der leverer både internetforbindelse og tv-programmering.

I begyndelsen af ​​2019 var der 4.987 satellitter, der kredsede om Jorden; alene i 2018 var der mere end 382 orbital-lanceringer over hele verden. Af de aktuelt operationelle satellitter muliggør ca. 40% af nyttelast kommunikation, 36% observerer Jorden, 11% demonstrerer teknologier, 7% forbedrer navigation og positionering og 6% fremmer rum- og jordvidenskab.

Apollo Guidance Computer ved siden af ​​en bærbar computer. Billede via Autopilot / Wikimedia Commons.

3. Miniaturisering

Rumopgaver dengang og endda i dag har strenge grænser for, hvor stort og hvor tungt deres udstyr kan være, fordi der kræves så meget energi for at løfte af og opnå bane. Disse begrænsninger pressede rumfartsindustrien til at finde måder at fremstille mindre og lettere versioner af næsten alt: Selv væggene i månelandingsmodulet blev reduceret til tykkelsen på to ark papir.

Fra slutningen af ​​1940'erne til slutningen af ​​1960'erne blev elektronikens vægt og energiforbrug reduceret med en faktor på mindst hundrede mindst fra de 30 ton og 160 kilowatt i den elektriske numeriske integrator og computeren til 70 pund og 70 watt af Apollo-vejledningscomputeren. Denne vægtforskel svarer til den mellem en knølhval og en armadillo.

Bemandede missioner krævede mere komplekse systemer end tidligere, ubemandede. F.eks. Var 1951 Universal Automatic Computer i stand til 1.905 instruktioner pr. Sekund, mens Saturn V's styresystem udførte 12.190 instruktioner pr. Sekund. Tendensen mod kvikk elektronik er fortsat med moderne håndholdte enheder, der rutinemæssigt er i stand til at udføre instruktioner 120 millioner gange hurtigere end det føringssystem, der gjorde det muligt at ophæve Apollo 11. Behovet for at miniaturere computere til rumforskning i 1960'erne motiverede hele industrien at designe mindre, hurtigere og mere energieffektive computere, der har påvirket praktisk talt alle aspekter af livet i dag, fra kommunikation til sundhed og fra produktion til transport.

4. Globalt netværk af jordstationer

Kommunikation med køretøjer og mennesker i rummet var lige så vigtig som at få dem derop i første omgang. Et vigtigt gennembrud i forbindelse med månens landing i 1969 var opførelsen af ​​et globalt netværk af jordstationer, kaldet Deep Space Network, for at lade controllere på jorden konstant kommunikere med missioner i stærkt elliptiske jordbaner eller derover. Denne kontinuitet var mulig, fordi jordfaciliteterne var placeret strategisk 120 grader fra hinanden i længdegrad, så hvert rumfartøj hele tiden ville være inden for en af ​​jordstationerne.

På grund af rumfartøjets begrænsede strømkapacitet blev der bygget store antenner på Jorden for at simulere "store ører" for at høre svage beskeder og for at fungere som "store mund" til at udsende høje kommandoer. Faktisk blev Deep Space Network brugt til at kommunikere med astronauterne på Apollo 11 og blev brugt til at videresende de første dramatiske tv-billeder af Neil Armstrong, der trådte på månen. Netværket var også kritisk for besætningens overlevelse på Apollo 13, fordi de havde brug for vejledning fra jordenpersonale uden at spilde deres dyrebare magt på kommunikation.

Flere dusin missioner bruger Deep Space Network som en del af den fortsatte udforskning af vores solsystem og videre. Derudover tillader Deep Space Network kommunikation med satellitter, der er på meget elliptiske bane, for at overvåge polerne og levere radiosignaler.

'Earthrise', en udsigt over Jorden, mens den kredser rundt månen. Billede via Bill Anders, Apollo 8 / NASA

5. Ser tilbage på Jorden

At komme til rummet har gjort det muligt for folk at vende deres forskningsindsats mod Jorden. I august 1959 tog den ubemandede satellit Explorer VI de første rå fotos af Jorden fra rummet på en mission, der undersøgte den øvre atmosfære, som forberedelse til Apollo-programmet.

Næsten et årti senere tog besætningen på Apollo 8 et berømt billede af Jorden, der stiger over månelandskabet, med passende navn "Earthrise." Dette billede hjalp folk med at forstå vores planet som en unik fælles verden og øgede miljøbevægelsen.

Jorden fra kanten af ​​solsystemet, synlig som en minuscule lyseblå prik i midten af ​​den højre-brune stribe. Billede via Voyager 1 / NASA /

Forståelsen af ​​vores planetes rolle i universet uddybes med Voyager 1s “lyseblå prik” -foto - et billede modtaget af Deep Space Network.

Folk og vores maskiner har taget billeder af Jorden fra rummet lige siden. Udsigter over Jorden fra rummet leder mennesker både globalt og lokalt. Hvad der startede i de tidlige 1960'ere som et US Navy-satellitsystem til at spore sine Polaris-ubåde til inden for 600 fod (185 meter) er blomstret i det globale positioneringssystemnetværk af satellitter, der leverer lokationstjenester over hele verden.

Billeder fra en række jordobserverende satellitter kaldet Landsat bruges til at bestemme afgrødesundhed, identificere algeopblomstringer og finde potentielle olieaflejringer. Andre anvendelser inkluderer identificering af, hvilke typer skovforvaltning der er mest effektive til at bremse spredningen af ​​ildebrande eller anerkende globale ændringer såsom gletscherdækning og byudvikling.

Når vi lærer mere om vores egen planet og om eksoplaneter - planeter omkring andre stjerner - bliver vi mere opmærksomme på, hvor dyrebar vores planet er. Bestræbelser på at bevare Jorden selv kan endnu finde hjælp fra brændselsceller, en anden teknologi fra Apollo-programmet. Disse opbevaringssystemer for brint og ilt i Apollo servicemodul, der indeholdt livsstøttesystemer og forsyninger til månelandingsmissionerne, genererede strøm og producerede drikkevand til astronauterne. Meget renere energikilder end traditionelle forbrændingsmotorer kan brændselsceller spille en rolle i at transformere den globale energiproduktion til bekæmpelse af klimaændringer.

Vi kan kun undre os over, hvilke nyskabelser fra bestræbelserne på at sende mennesker til andre planeter, der vil påvirke jordplanter 50 år efter den første Marswalk.

Jean Creighton, Planetarium-direktør, NASA Airborne Astronomy Ambassador, University of Wisconsin-Milwaukee

Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.

Nederste linje: Apollo 11 månelandingsinnovationer, der ændrede livet på Jorden.