Månlandare

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Grumman Apollo LM
LEM-OnTheMoon-Hires.jpg
Apollo LM på månens yta
Data
Besättning: 2; CDR, LM pilot
Höjd: 6.37 m
Diameter: 4.27 m
Bredd (med ben): 9.07 m
Vikt
Retursteg: 4,547 kg
Landningsteg: 10,149 kg
Total: 14,696 kg
Buzz Aldrin framför månlandaren. Neil Armstrong bakom kameran.

Månlandare, på engelska kallad Lunar Excursion Module (LEM) eller bara LM (Lunar Module), användes i det bemannade rymdprojektet Apollo mellan 1969 och 1972. LEM upphandlades av NASA som den sista farkostkomponenten i Apolloprogrammet sedan Lunar Orbit Rendezvous valts som metod för att genomföra programmets mål. Kontraktet tilldelades flygplanstillverkaren Grumman i New York.

Konstruktion[redigera | redigera wikitext]

Övergripande krav[redigera | redigera wikitext]

LEM var den första rymdfarkost som konstruerades för att enbart flyga i rymden och således inte behövde ta hänsyn till atmosfärens påverkan i samband med start och landning. Detta innebar att den i princip kunde anta vilken form som helst så länge den uppfyllde de grundläggande kraven att:

  • kunna föra två astronauter från omloppsbana kring månen ner till en säker landning på månens yta,
  • kunna utgöra en säker och livsuppehållande bas för de två astronauterna under tiden på månens yta
  • kunna föra de två astronauterna tillbaka upp i omloppsbana kring månen för att docka med CSM-modulen för färd tillbaka till jorden.

Den tänkta funktionen för LEM dikterades av den valda färdmetoden LOR (Lunar Orbit Rendevouz). Detta innebar att den i huvudsak måste konstrueras som två separata farkoster - ett undre landningssteg med raketmotor för färden ner till månens yta samt ett övre retursteg med raketmotor för återfärden till omloppsbana samt dockning med CSM innan återfärd.

Tekniska data: Returstegets höjd: 3,76 m Landningsstegets höjd: 3,23 m Landställets diameter: 9,45 m Vikt (på jorden): 14500 kg

Landningsteget[redigera | redigera wikitext]

Landningssteget, som utgjorde den undre delen av LEM, kom till slut att utformas som en kvadratiskt formad låda tillverkad av en ram av rör som utvändigt täcktes med en tunn värmereflekterande folie. I lådans mitt placerades raketmotorn för färden från omloppsbana ner till månens yta. Runt om raketmotorn placerades tankar med bränsle för raketmotorn, batterier för elförsörjning samt diverse vetenskaplig utrustning som användes på månens yta (till exempel månbilen). I vardera hörnet av landningssteget fanns ett landningsställ bestående av fyra utfällbara ben med runda markfötter.

För att möjliggöra en kontrollerad inbromsning och landning på månen stod det tidigt klart att landningsstegets raketmotor måste ha en steglöst justerbar dragkraft. En sådan raketmotor hade aldrig tidigare konstruerats varför denna uppgift var en av de största tekniska utmaningarna i hela Apolloprogrammet. Två olika lösningar undersöktes och valet föll till slut på en variant där bränslemängden till raketmotorn kunde justeras antingen manuellt eller via LM dator.

Landstället konstruerades så att det kunde ta upp och dämpa eventuella krafter i landningen samt på ett sådant sätt att det skulle kunna hålla LM upprätt i upp till sex graders marklutning. Markfoten i änden av vardera benet hade en diameter på 94 cm. På undersidan av vardera foten fanns 152 cm långa elektromagnetiska sensorer. När dessa vidrörde månens yta tändes en indikator ("contact light") på LM instrumentpanel. Detta var en signal till astronauterna att stänga av raketmotorn och låta LM falla fritt den återstående biten ner till månen.

Retursteget[redigera | redigera wikitext]

Retursteget, som utgjorde den övre delen av LEM, utformades kring en cylindrisk del för besättningen (2,35x1,07 m) för de två astronauterna. I besättningens del skapades ett utrymme till höger för LMP (Lunar Module Pilot) och ett utrymme till vänster för MC (Mission Commander). Upptill i taket fanns en rund lucka med mekanism för att docka med CSM.

För att minska vikten och öka utrymmet saknades stolar för astronauterna. Dessa fick istället färdas stående och säkrade med remmar. Mellan astronauterna placerades LM dator (36k minne), manöverpanel, navigationsperiskop samt nertill en fyrkantig lucka för att klättra ut och in efter landningen på månen. Framför vardera astronauten fanns ett trekantigt fönster som gav maximal utblick snett nedåt mot månens yta i samband med landningen. För manövrering av LM hade MC en treaxlig styrspak för attitydkontroll samt en styrspak för justering av landningsstegets dragkraft.

Returstegets raketmotor var placerad under ett täcklock på undersidan av besättningsfarkosten. Dess bränsletankar placerades utvändigt på höger respektive vänster sida. Utvändigt fanns även fyra stycken kluster med styrraketer för attitydkontroll, antenner för kommunikation samt en radar för höjdmätning i samband med landningen.

Färden och landningen på månen[redigera | redigera wikitext]

Färden ner mot landning startade med att de två astronauterna klättrade över från CSM till LM. sedan LM dockats loss flög de två farkosterna bredvid varandra. CSM-piloten kontrollerade då visuellt att det inte fanns några synliga skador på LM samt att landstället var korrekt utfällt. CSM-piloten manövrerade därefter CSM till en cirkulär omloppsbana 4 km högre än LM (111 km över månens yta).

Landningen inleddes därefter med att LM vändes med landningsstegets raketmotor riktad rakt framåt i färdriktningen. Därefter startades raketmotorn och bromsade in LM till en elliptiskt formad omloppsbana (Descent Orbit Insert). Manövern, som utfördes utan radiokontakt på månens baksida, innebar att LM i omloppsbanans lägsta punkt befann sig 15000 meter över månens yta 482 km innan den tänkta landningsplatsen.

När LM nådde den lägsta punkten i omloppsbanan var dess hastighet 1700 m/s. Raketmotorn startades då på nytt för den slutliga inbromsningen och landningen på månen (Powered Descent Insert). Den mycket komplexa färden ner till ca. 100 meters höjd styrdes helt av ett program i LM dator. På 3000 meters höjd och ungefär 10000 m innan den tänkta landningsplatsen började LM stegvis vinklas till upprättstående med raketmotorn vertikalt riktad mot månens yta. I detta läge gjorde astronauterna en visuell bedömning av månens yta och valde ut den slutliga platsen för landningen. MC tog nu kontroll över LM och styrde ner manuellt till en säker landning på månens yta.

För färden tillbaka till omloppsbana och dockning med CSM användes returstegets raketmotor. För att minimera risken för ett fatalt driftbortfall hade denna raketmotor konstruerats med minsta möjliga delar. I princip bestod den bara av en brännkammare, två trycksatta bränsletankar samt två elektriska ventiler. När ventilerna öppnades pressades bränslet in i brännkammaren och antändes automatiskt. Återfärden var indelad i två steg - vertikal uppstigning och injektion i omloppsbana. Manövern, som tog sju minuter, gav LM en slutlig hastighet av 1800 m/s i en omloppsbana ca. 85 km över månens yta. Därefter påbörjades ett antal mindre justeringar som slutade med dockning med CSM ca tre och en halv timme efter avfärden från månen.

Bemannade flygningar[redigera | redigera wikitext]

Efter diverse tekniska problem, fördyringar och förseningar var den första LEM färdig för bemannad flygning i början av 1969. Vid denna första färd (Apollo 9) provades LEM i omloppsbana kring jorden. Den andra färden med LEM (Apollo 10) gick till omloppsbana kring månen samt färd ner till den lägre omloppsbanan innan sista steget i landningen påbörjades. Den tredje färden med LEM blev Apollo 11 vid vilken Neil Armstrong och Edwin Aldrin lyckade landa på månens yta.

Landningen med Apollo 11 uppfyllde projektets politiska målsättning. Rent tekniskt och vetenskapligt var landningen dock ett stort misslyckande eftersom man missade den tänkta landningsplatsen och i praktiken inte hade någon aning om var man egentligen hamnat. Omfattande förbättringar infördes i månlandarens navigationssystem vilket bland annat innebar att man från jorden i realtid kunde mäta och korrigera månlandarens exakta position över månen under den sista delen av landningen. Förbättringarna var klara i tid för nästa resa där Apollo 12 lyckades landa inom 200 meter från den plats där Surveyor 3 landat några år tidigare.

Under Apolloprogrammets slutskede genomfördes ytterligare fem resor till månen varav fyra innebar lyckade landningar. Endast Apollo 13 misslyckades efter en explosion i en syrgastank i CSM. Totalt genomfördes totalt nio resor med LEM varav alla var tekniskt lyckade, åtta innebar färd till omloppsbana kring månen och sex med lyckade landningar på densamma.