5 inovasi pendaratan bulan yang mengubah kehidupan di Bumi

Angkasawan Buzz Aldrin pada bulan semasa misi Apollo 11. Imej melalui Neil Armstrong / NASA.

Jean Creighton, Universiti Wisconsin-Milwaukee

Kebanyakan teknologi yang lazim dalam kehidupan seharian hari ini berasal dari pemacu untuk meletakkan manusia pada bulan. Usaha ini mencapai kemuncaknya apabila Neil Armstrong melepaskan modul pendaratan Eagle ke permukaan bulan 50 tahun yang lalu.

Sebagai duta besar astronomi NASA dan pengarah Universiti Wisconsin-Milwaukee Manfred Olson Planetarium, saya tahu bahawa teknologi di sebalik peramalan cuaca, GPS dan bahkan telefon pintar dapat mengesan asal-usul mereka untuk perlumbaan ke bulan.

Roket Saturnus V yang membawa Apollo 11 dan krewnya ke arah bulan mengangkat pada 16 Julai 1969. Imej melalui NASA.

1. Rockets

4 Oktober 1957 menandakan permulaan Zaman Angkasa, ketika Uni Soviet melancarkan Sputnik 1, satelit buatan manusia yang pertama. Soviet adalah yang pertama untuk membuat kenderaan pelancaran yang kuat dengan menyesuaikan peluru berpandu jarak jauh Perang Dunia II, terutama Jerman V-2.

Dari situ, penggerak angkasa dan teknologi satelit bergerak pantas: Luna 1 melarikan diri dari medan graviti Bumi untuk melewati bulan pada 4 Januari 1959; Vostok 1 membawa manusia pertama, Yuri Gagarin, ke angkasa pada 12 April 1961; dan Telstar, satelit komersil pertama, menghantar isyarat TV di Lautan Atlantik pada 10 Julai 1962.

Pendaratan bulan 1969 juga memanfaatkan kepakaran saintis Jerman, seperti Wernher von Braun, untuk menghantar muatan besar ke angkasa lepas. Enjin F-1 di Saturn V, kenderaan pelancaran program Apollo, membakar sebanyak 2, 800 tan bahan api pada kadar 12.9 tan sesaat.

Saturnus V masih berdiri sebagai roket yang paling kuat yang pernah dibina, tetapi roket hari ini jauh lebih murah untuk dilancarkan. Sebagai contoh, Saturn V berharga AS $ 185 juta, yang diterjemahkan kepada lebih $ 1 bilion pada tahun 2019, hari ini Falcon Heavy melancarkan kos hanya $ 90 juta. Roket-roket tersebut adalah bagaimana satelit, angkasawan dan kapal angkasa lain turun permukaan bumi, untuk terus membawa kembali maklumat dan pandangan dari dunia lain.

2. Satelit

Usaha untuk mencetuskan semangat yang cukup untuk mendarat seorang lelaki di bulan menyebabkan bangunan kenderaan yang cukup kuat untuk melancarkan muatan ke ketinggian 21, 200 hingga 22, 600 batu (34, 100 hingga 36, 440 km) di atas permukaan Bumi. Di ketinggian tersebut, satelit yang mengorbit kelajuan sejajar dengan seberapa cepat planet berputar jadi satelit tetap di atas titik tetap, dalam apa yang disebut orbit geosynchronous. Satelit geosynchronous bertanggungjawab untuk komunikasi, menyediakan kedua-dua sambungan internet dan pengaturcaraan TV.

Pada awal 2019, terdapat 4, 987 satelit yang mengorbit Bumi; pada tahun 2018 sahaja, terdapat lebih daripada 382 pelancaran orbit di seluruh dunia. Daripada satelit yang sedang beroperasi, kira-kira 40% muatan membolehkan komunikasi, 36% mematuhi Bumi, 11% menunjukkan teknologi, 7% meningkatkan navigasi dan kedudukan dan 6% ruang maju dan sains bumi.

Apollo Guidance Computer di sebelah komputer riba. Imej melalui Autopilot / Wikimedia Commons.

3. Miniaturization

Misi-misi ruang angkasa ketika itu dan bahkan pada hari ini mempunyai batasan yang ketat pada seberapa besar dan seberapa berat peralatan mereka dapat, kerana tenaga yang sangat diperlukan untuk mengangkat dan mencapai orbit. Kekangan-kekangan ini mendorong industri ruang untuk mencari cara untuk membuat versi yang lebih kecil dan lebih ringan dari hampir semua: Malah dinding modul pendaratan lunar dikurangkan kepada ketebalan dua helai kertas.

Dari akhir tahun 1940-an hingga akhir 1960-an, penggunaan berat dan tenaga elektronik telah dikurangkan dengan faktor beberapa ratus sekurang-kurangnya dari 30 tan dan 160 kilowatt daripada Electric Integrator Berangka dan Komputer kepada 70 paun dan 70 watt daripada komputer bimbingan Apollo. Perbezaan berat ini bersamaan dengan antara ikan paus bungkuk dan armadillo.

Misi yang dikendalikan memerlukan sistem yang lebih kompleks daripada yang sebelumnya, orang yang tidak berawak. Sebagai contoh, pada tahun 1951, Komputer Automatik Sejagat mampu 1, 905 arahan sesaat, manakala sistem bimbingan Saturnus itu melaksanakan 12.190 arahan sesaat. Trend ke arah lincah elektronik berterusan, dengan peranti tangan moden yang berkemampuan mampu melaksanakan arahan 120 juta kali lebih cepat daripada sistem bimbingan yang membolehkan liftoff Apollo 11. Keperluan untuk mensintesis komputer untuk penerokaan ruang angkasa pada tahun 1960-an memotivasi seluruh industri untuk merekabentuk komputer yang lebih kecil, lebih cepat dan lebih cekap tenaga, yang telah menjejaskan setiap aspek kehidupan hari ini, dari komunikasi ke kesihatan dan dari pembuatan ke pengangkutan.

4. Stesen global stesen darat

Berkomunikasi dengan kenderaan dan orang-orang di ruang angkasa adalah sama pentingnya untuk mendapatkan mereka di sana di tempat pertama. Satu kejayaan penting yang berkaitan dengan pendaratan lunar 1969 ialah pembinaan rangkaian stesen darat global, yang dikenali sebagai Rangkaian Ruang Dalam, untuk membolehkan pengawal di Bumi berkomunikasi secara berterusan dengan misi-misi di orbit Bumi yang sangat eliptik atau di luar. Kesinambungan ini adalah mungkin kerana kemudahan darat ditempatkan secara strategik 120 darjah jauh di bujur supaya setiap kapal angkasa akan berada di antara satu stesen darat sepanjang masa.

Kerana kapasiti kuasa terhad kapal angkasa, antena besar dibina di Bumi untuk mensimulasikan "telinga besar" untuk mendengar mesej lemah dan bertindak sebagai "mulut besar" untuk menyiarkan arahan yang kuat. Malah, Rangkaian Ruang Dalam digunakan untuk berkomunikasi dengan angkasawan pada Apollo 11 dan digunakan untuk menyampaikan imej TV dramatik pertama Neil Armstrong melangkah ke bulan. Rangkaian ini juga penting untuk survival krew pada Apollo 13 kerana mereka memerlukan bimbingan dari kakitangan bumi tanpa membuang kekuatan berharga mereka dalam komunikasi.

Beberapa dozen misi menggunakan Rangkaian Ruang Dalam sebagai sebahagian daripada penerokaan solar sistem kami dan seterusnya. Di samping itu, Deep Space Network membenarkan komunikasi dengan satelit yang berada di orbit yang sangat elips, untuk memantau tiang dan menghantar isyarat radio.

'Earthrise, ' suatu pandangan bumi semasa mengorbit bulan. Imej melalui Bill Anders, Apollo 8 / NASA

5. Melihat semula di bumi

Masuk ke ruang angkasa telah membolehkan orang ramai melakukan usaha penyelidikan ke arah Bumi. Pada bulan Ogos 1959, satelit tanpa pemandu Explorer VI mengambil gambar-gambar mentah pertama bumi dari angkasa pada misi yang menyelidik atmosfera atas, sebagai persediaan untuk program Apollo.

Hampir satu dekad kemudian, anak kapal Apollo 8 mengambil gambar terkenal Bumi yang semakin meningkat di atas landskap lunar, tepatnya dinamakan "Earthrise." Imej ini membantu orang memahami planet kita sebagai dunia berkongsi yang unik dan meningkatkan pergerakan alam sekitar.

Bumi dari pinggir sistem suria, kelihatan sebagai titik biru pucat yang kecil di pusat jalur paling kanan. Imej melalui Voyager 1 / NASA /

Memahami peranan planet kita di alam semesta semakin mendalam dengan foto "titik biru pucat" Voyager 1 - imej yang diterima oleh Rangkaian Ruang Dalam.

Orang-orang dan mesin kami telah mengambil gambar Bumi dari angkasa sejak itu. Pandangan Bumi dari orang-orang panduan angkasa baik secara global maupun tempatan. Apa yang bermula pada awal 1960-an sebagai sistem satelit Tentera Laut Amerika Syarikat untuk mengesan kapal selam Polarisnya dalam lingkungan 600 meter (185 meter) telah berkembang menjadi rangkaian satelit Global Positioning System yang menyediakan perkhidmatan lokasi di seluruh dunia.

Imej-imej dari satu siri satelit mengamati bumi yang dipanggil Landsat digunakan untuk menentukan kesihatan tanaman, mengenalpasti tumbuhan alga dan mencari deposit minyak yang berpotensi. Kegunaan lain termasuk mengenalpasti jenis pengurusan hutan yang paling berkesan untuk memperlambat penyebaran kebakaran hutan atau mengenal pasti perubahan global seperti liputan glasier dan pembangunan bandar.

Seperti yang kita ketahui lebih lanjut tentang planet kita sendiri dan mengenai exoplanets - planet di sekitar bintang lain - kita menjadi lebih sedar betapa berharga planet kita. Upaya memelihara Bumi sendiri mungkin dapat mencari bantuan dari sel bahan bakar, teknologi lain dari program Apollo. Sistem penyimpanan ini untuk hidrogen dan oksigen dalam Modul Servis Apollo, yang mengandungi sistem sokongan dan bekalan hidup untuk misi pendaratan bulan, menghasilkan kuasa dan menghasilkan air minuman untuk angkasawan. Sumber tenaga yang lebih bersih daripada enjin pembakaran tradisional, sel-sel bahan api boleh memainkan peranan dalam mengubah pengeluaran tenaga global untuk melawan perubahan iklim.

Kita hanya boleh tertanya-tanya apa inovasi dari usaha untuk menghantar orang ke planet lain akan mempengaruhi bumi 50 tahun selepas Marswalk pertama.

Jean Creighton, Pengarah Planetarium, Duta Astronomi Udara NASA, Universiti Wisconsin-Milwaukee

Artikel ini diterbitkan semula dari Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Baca artikel asal.

Bottom line: Apollo 11 bulan pendaratan inovasi yang mengubah kehidupan di Bumi.