[2909] Moon Landing Mission Profiles

Title Text:If you pick a low enough orbit, it gives you a lot of freedom to use a lightweight launch vehicle such as a stepladder.

Origin:https://xkcd.com/2909/

https://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/2909:_Moon_Landing_Mission_Profiles

登月任务简介

如果你选择一个足够低的轨道,你就能自由选择一种轻量级的发射载具,比如折叠式梯子。

https://xkcd.in/comic?lg=cn&id=2909

把宇航员送到月球(并安全返回地球)是困难的。有几种不同的策略可以实现这个目标。这个漫画回顾了阿波罗登月任务考虑的三种任务方案,以及一种荒谬的方案。(虽然这些方案只描绘了出发段,但在每种情况下,返回旅程很可能会做出相应的火箭和轨道选择。)
月球轨道交会(LOR)
描述:使用一枚大型火箭将所需的月球轨道器和着陆器系统送入跨月轨道,然后它们可以履行各自的角色。
状态:在1960年代和1970年代被阿波罗计划选中。
解释:这是阿波罗任务中实际使用的方法。它在燃料和成本方面都很高效。主要航天器(“指令舱”)绕月球飞行,着陆器分离并利用其下降阶段安全到达月球表面。
在月球任务之后,着陆器(只留下上升阶段)再次向指令舱对接,然后宇航员便返回地球(在大多数情况下,留下被抛弃的上升阶段,通常被故意引导撞击月球)。
地球轨道交会(EOR)
描述:在地球轨道通过几次发射组装一个大型月球着陆系统。完成后,它整体前往月球。这里描绘的是不需要完全绕月球飞行,但显示它需要绕地球飞行,这是其特征的必不可少的部分。
状态:因需要多枚土星五号火箭每次着陆,且可能耗时更长而被拒绝。
解释:这个概念涉及使用多次火箭将航天器的不同部分发射进入地球轨道,然后在前往月球之前将它们组装在一起。它可以让几乎任意大型的设备达到月球表面,可能简化返回旅程,但却增加了将多个轨道对接程序添加到项目中,而不是在发射前完成大多数组装和航天器对接。值得注意的是,Randall在这个漫画的这一点上犯了错误;地球轨道交会将需要多次发射土星一号,而不是多次发射土星五号。
理论上,返回航天器(从月球表面挣脱并返回地球的最终阶段)将直接穿越从月球表面回到地球大气层,除非计划中包含了某种月球轨道方面(也许是留作后续任务使用的一个居住模块)。在这一点上,阿尔忒弥斯计划的方案与这个方案相似。
直接上升
描述:着陆器从地球直接发射到月球而不进入轨道。
状态:因需要一枚不合理大的火箭而被拒绝。
解释:这是一个更简单但不够可行的方法,单一的巨大火箭(或特别大的火箭堆)直接将着陆器送往月球。低效在于需要一枚相对巨大的火箭上下月球,消耗的燃料比单独的着陆器要多得多。它避免了必须在轨道上“停车”的情况,而这些物品后来又必须再对接,但却增加了必须在月球表面着陆/起飞的质量,而在这阶段并无用处。
返回旅程将与出发段一样直接。这个选项并不排除在完成各个过渡阶段时丢弃火箭的不同阶段,但不涉及任何复杂的交会,以使 crew module 达到其路标。
实际上,这是为诺瓦 C-8 火箭设想的阿波罗替代方案。这也是《丁丁历险记》中的《登月计划》中使用的方法,燃料问题通过在旅程大部分时间使用核反应堆来解决——而这在现实中是个非常糟糕的主意,因为“火箭有爆炸的倾向”。科幻电影常常描绘这种着陆方式,或者在实际阿波罗计划的黎明之前,或者(为了节省情节时间或通过虚构的火箭能力提高)在更未来的场景中。
月球地球交会(LER)
描述:月球移动到与低地球轨道的航天器交会。
状态:因幽默的原因被拒绝:“我想没有人想到这一点?!”
解释:这是一个虚构且不切实际的场景。月球无法自行推进,也无法改变其轨道以与航天器对接。月球还会因为低地球轨道在罗氏极限内而破裂。宇航员理论上可以着陆月球,但假设月球的碎片使得着陆不切实际。这对地球的气候、潮汐、股票市场和生态系统也将是糟糕的。
“返回段”可能涉及让月球回到它应该在的位置,这并不会给任务方案增加太多额外的神秘感,除非执行此计划的人希望不必在下一次探险中再把它带回来。
标题文本假设月球降至非常低的地球轨道,低到可以用一把阶梯到达。这完全不切实际的原因有很多,以及对文明的威胁。将月球降低至离地球大约六英尺的高度,可能会使地球被月球岩石覆盖。与之前的漫画唯一的区别在于碎片最终会以相当高的横向速度沉降(可能短暂伴随着超音速的气流冲击波和你可能期望的来自全球地面震动的灾难性结果),无论你身在何处。如果这个任务方案在1960年代被采用,苏联、美国及所有其他国家(无论他们是否喜欢)几乎同时“赢得”了太空竞赛,因为迅速重新分配的岩石试图在各地沉降,平均创造出一座43公里深的坟墓。可以说,真正的“胜利者”可以通过哪个国家首先被初始的月球岩石击中来决定。

事实任务方案
阿波罗计划考虑了一些可能的任务方案。在四个入围方案中,月球表面交会方案没有在这个漫画中显示或提及,但显然启发了其替代方案的名称。
随着阿尔忒弥斯计划(阿波罗的继任者)的持续推进,这部漫画可能还在侧面提及为实现该计划而开发的计划和设备,目前这些设备涉及上述几个方面。一个单一的载人发射计划打算与单独发射的额外设备会合并加以利用(包括一个几乎自身就是一枚大型火箭的设备)。它不会在地球轨道上组装,而是将可能利用月球近矩形光环轨道(NRHO),着陆系统将在此轨道上运作。同时还在早期阶段规划建立月球表面的基础设施,以简化转移航天器的加油和支持表面操作。
唯一一项不应在即将进行的任务中发挥作用的计划是可能与之前在 xkcd 中提到的某个截然不同的场景更相关的方案。

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