De techniek van Apollo Terug naar de aarde

Bestemming: de maan	De lancering	Van aarde naar maan	Landen op de maan	Terug naar aarde

Stijgvlucht

Na het starten van de motor stijgt de LM zo'n 75 meter loodrecht op om daarna plotseling te kantelen om behalve hoogte ook omloopsnelheid te winnen. Het kantelen (de Pitch-over) dat ca. 15 seconden na de lancering gebeurt was voor de astronauten de bevestiging dat het computerprogramma "pakte". De eerstvolgende zeven minuten doet het guidance- en navigatiesysteem zijn werk. De snelheid loopt daarbij op naar 6500 km/uur. Daarna is de stijgmotor uitgewerkt en draait de LM in een elliptische baan van 15 bij 75 km hoogte boven de maan. Alle overige manoeuvres worden vervolgens uitgevoerd met de stuurraketten, het Reaction Control System (RCS).

Rendezvous

Het naderen van de commando/service-module gebeurt via een uitgekiende methode. Allereerst moet de elliptische baan van de LM omgezet worden in een cirkelvormige. Dit gaat door op het hoogste punt (dus op 75 km) via het RCS de snelheid op te voeren. De orbit is dan nog wel ca. 30 km lager dan de baan die de CSM volgt. Een ideale situatie; in een circulaire omloopbaan heeft diegene met de minste hoogte de kortste weg en loopt dus in op het object op grotere hoogte. In het begin wordt er dus snel ingelopen. Als de LM en de CSM elkaar meer naderen wordt de snelheid weer iets verder opgevoerd. Dit heeft een dubbel effect, het hoogteverschil wordt overbrugd en de snelheid van naderen wordt (relatief) lager.

			De Apolloconfiguratie na de terukeer van de maanlander bij de CSM. De daatrap is achtergebleven op de maan. Zodra de astronauten in de commanomodule zitten wordt ook de stijgtrap afgestoten en achtergelaten.
Servicemodule	Commando-module	Stijgtrap maanlander

Manouvreren met de CSM en LM gebeurt met de stuurraket-motoren die in 4 groepen van 4 op de buitenzijde van de beide ruimteschepen zijn gemonteerd. Door in bepaalde combinaties de motoren te gebruiken kan de CSM en de LM de richtingen hoger-lager, vooruit-achteruit, links-rechts, voorover-achterover, linksdraaiend-rechtsdraaiend en links rollend-rechtsrollend worden bewogen.

Koppelen

Na een ruim drie uur durende achtervolging is de stijgtrap van de LM de commandomodule tot op enkele meters genaderd. De commandomodule-piloot is als vliegspecialist de aangewezen persoon om de daadwerkelijke koppeling uit te voeren. Dit kunstje heeft hij eerder, na het verlaten van de aarde ook al uit moeten voeren. Kort na de Trans Lunar Injection toen de maanlander nog op de derde trap van Saturnus 5 bevestigd zat.

Op het luik in de punt van de CM zit een mechaniek bevestigd met een uitschuifbare arm. Na een aantal zorgvuldig uitgevoerde vuurstoten is de arm in een conische schotel aan de LM geschoven.

De schotel wordt vastgepakt en de arm ingetrokken. Als de LM en de CSM tegen elkaar aangetrokken zijn klikken 12 koppelings-pallen vast en sluiten de luiken luchtdicht en muurvast op elkaar aan.

Het koppelingsmechanisme, links de schotel van de LM, rechts de grijparm op de CM. Achter de arm en de schotel zitten de eigenlijke luiken. Op het moment dat LM en CM daadwerkelijk gekoppeld zijn worden de arm en de schotel door de commando-module-piloot naar binnen gehaald en onder een stoel opgeborgen. Dan is de weg vrij voor de commandant en de maanlander-piloot om van de LM naar de CM over te stappen.

Trans-Earth Injection

Net zoals de Trans-Lunar Injection ervoor zorgde dat het ruimteschip boven de ontsnappingssnelheid van de aarde kwam, zo dient de Trans-Earth Injection ervoor om uit de omloopbaan van de maan te geraken. De stijgtrap van de maanlander is dan inmiddels weer afgekoppeld en d.m.v. afstandsbediening afgeremd zodat hij naar de maan valt waar de eerder geplaatste seismometers de trillingen opvangen. Met die gegevens kunnen analyses van het inwendige van de maan worden uitgevoerd.

De TEI hoeft veel minder krachtig te zijn als de TLI. Ten eerste is met het verdwijnen van de maanlander de massa een stuk lager als op de heenreis en ten tweede omdat het evenwichtspunt in de aantrekkingskracht tussen aarde en maan op slechts 56.000 km van de maan ligt.
Voorbij die 56.000 km is de aardse gravitatie sterker dan die van de maan en valt de commando-service module terug naar de aarde. Omdat de snelheid na de TEI relatief laag is, en natuurlijk ook steeds verder terugloopt, duurt het ruim een dag voordat de aarde aan de CSM begint te trekken en de snelheid weer toeneemt.

Ieder voorwerp dat naar de aarde valt krijgt een steeds hogere snelheid. De afstand tussen aarde en maan is een kleine 400.000 kilometer, en voor de eerste 50.000 km was maar liefst 24 uur nodig. Daarentegen wordt in het laatste uur van de reis tussen maan en aarde bijna 40.000 km afgelegd, ofwel 10% van de totale afstand. Maar, om veilig te kunnen landen moet de snelheid teruggebracht worden naar 40 km/uur bij de splashdown. Het afremmen vind geheel plaats op de weerstand van de luchtlaag rond de aarde.

De koers kan ook niet lukraak richting aarde worden gekozen maar is een smalle corridor van een paar honderd meter breed, waar net genoeg luchtmoleculen worden tegen gekomen om voldoende af te remmen en tegelijkertijd toch niet door de wrijving te verbranden.

Op ca. 10.000 km van de aarde (20 minuten voor de landing) wordt de service module afgestoten en bestaat het ooit als 110 meter lange Apollo-Saturnus V begonnen ruimteschip alleen nog uit de ruim 3 meter hoge commando-module.

  

Voor de laatste keer wordt een deel afgestoten, ditmaal de servicemodule. Vier retro-raketten zorgen ervoor dat de SM wat afremt en voldoende afstand van de capsule neemt.

Re-entry

Van het grootste belang voor de goede afloop is de hoek waarmee de luchtlaag wordt doorklieft. Om die reden is ook de CM voorzien van stuurraketten om in alle richtingen te kunnen manoeuvreren. Tijdens de re-entry wordt de invalshoek enkele malen gewijzigd om het hitteschild te laten afkoelen en om de bemanning even bij te laten komen van de g-krachten. Die lopen namelijk op tot 7 x de zwaartekracht, het hoogst van de gehele vlucht.  

De commandomodule zeilt door zijn speciale vorm en hoge snelheid door de lucht. Achter de CM ontstaat een 200 kilometer lang spoor van vuur (plasma) dat veroorzaakt wordt doordat electronen binnen de luchtmoleculen losscheuren van de atomen. Het zorgt er wel voor dat de snelheid elke seconde met 250 km/uur wordt verlaagd. Als de invalshoek vlak genoeg is kan ook weer hoogte worden gewonnen.
	De hemel boven Hawaii scheurt open als Apollo 8 op topsnelheid de dampkring van de aarde binnen komt.

Hitteschild

De conusvorm van de commandomodule is niet alleen handig als top van een raket, in feite is de vorm bepaald om de hitte van de wrijving met de lucht te kunnen weerstaan, En niet door met de spitse zijde de aard-atmosfeer in te duiken, maar juist met de stompe zijde.

Bij het zoeken naar de ideale vorm van de capsule bleek dat de vorm van een meteoriet die in de aardse luchtlaag verbrandt de oplossing van dit probleem. Het principe is dat de stompe zijde het meest opvangt, waardoor de rest van de CM "uit de wind" blijft. Het hitteschild aan de stompe zijde houdt stand doordat de stukken die verbrand zijn er af vallen.

De dikte van het hitteschild is afhankelijk van de belasting die er op komt. De standregeling geschiedt door middel van stuurraketten: A: Draaien B: Kantelen C: Rollen

Home | Site map | Contact