Warum landete Apollo 11 am Meer der Ruhe?

Die für alle Apollo-Missionen in Betracht gezogenen Landeplätze wurden von dem Wunsch getrieben, eine große Vielfalt der Mondgeologie zu untersuchen, aber die Reihenfolge für sie wurde gewählt, um die ersten Landungen aus technischer Sicht am einfachsten und sichersten zu machen.

Die wissenschaftliche Begründung für die Auswahl des Standorts wird ausführlich in einem Anhang zum historischen NASA-Dokument Where No Man Has Gone Before: A History of Apollo Lunar Exploration Missions beschrieben . In Summe:

Die kurze Liste der Landeplätze für die ersten 10 Monderkundungsmissionen sollte Folgendes enthalten:

• zwei Arten von Stutenmaterial, "älter" oder östlich und "jünger" oder westlich;

• regionale stratigraphische Einheiten, wie z. B. deckende (Ejekta-) Ablagerungen um Mare-Becken;

• verschiedene Arten und Größen von Einschlagskratern in der Maria und im Hochland;

• morphologische Manifestationen des Vulkanismus in der Maria und im Hochland; Und

• Bereiche, die Hinweise auf die Art und das Ausmaß anderer Prozesse als Einschläge und Vulkanismus geben können, die möglicherweise auf der Mondoberfläche gewirkt haben.

Eine Zusammenfassung von Apollo 11 gibt einige technische Kriterien für die Auswahl des Landeplatzes:

Die ursprünglichen Standorte befanden sich auf der sichtbaren Seite des Mondes, innerhalb von 45° östlich und westlich des Mondzentrums und 5° nördlich und südlich seines Äquators. Die endgültige Standortauswahl basierte auf den folgenden Faktoren:

Glätte: Relativ wenige Krater und Felsbrocken.

Anflug: Keine großen Hügel, hohen Klippen oder tiefen Krater, die falsche Höhensignale an das Landeradar der Mondlandefähre senden könnten.

Treibmittelanforderungen: Möglichst geringer Verbrauch von Treibmitteln für Raumfahrzeuge.

Recycling: Effektives Recycling der Startvorbereitung, wenn der Countdown verzögert wurde.

Freie Rückkehr: Orte in Reichweite des Raumfahrzeugs, das auf einer translunaren Flugbahn mit freier Rückkehr gestartet wurde.

Neigung: Weniger als 2° Neigung im Anflug- und Landebereich.

Ich glaube, die Treibmittelanforderungen, das Recycling und die Beschränkungen für die kostenlose Rückgabe wiesen alle auf Orte in der Nähe des Mondäquators hin, wo die (langsame) Rotation des Mondes den Landeplatz nicht zu weit von der Bodenspur des umlaufenden Kommandomoduls entfernen würde. Ein Rendezvous von einem Landeplatz in hohen Mondbreiten würde ein teures Flugzeugwechselmanöver erfordern.

Am besten wenden Sie sich direkt an das Team, das die Landeplätze ausgesucht hat.

Die Auswahl der Apollo-Mondlandeplätze wurde an Bellcomm, ein Joint Venture zwischen AT&T Bell Labs und Western Electric, vergeben. Das Team wurde von Farouk El-Baz geleitet . Ihre Empfehlungen wurden dann von der NASA-Verwaltung genehmigt. Eine ganze Ausgabe (30,3 MB, 176 Seiten, 7 Anhänge) des Bell System Technical Journal war einem einzigen Artikel mit dem Titel „Where on the Moon? An Apollo Systems Engineering Problem“ gewidmet.

Gemäß Abschnitt 1.3 des Artikels mussten alle Landeplätze diese grundlegenden Kriterien erfüllen:

1. Während des Abstiegs, der Oberflächenerkundung und des Aufstiegs musste eine Kommunikation mit der Erde bestehen. Dadurch wurde die andere Seite des Mondes eliminiert.

2. Der Landeplatz musste innerhalb der Breiten liegen, für die die Saturn- und Apollo-Raumschiffe geeignet waren. Insbesondere für Apollo 11 war eine freie Rückflugbahn erforderlich:

   Die erste Landemission wurde mit einer Anforderung an die translunare Flugbahn geflogen, so dass das Raumfahrzeug um den Mond geschwungen und zurückgekehrt wäre, wenn der Hauptmotor des Raumfahrzeugs nach der translunaren Injektion (dem Beginn des Ausrollflugs von der Erde zum Mond) ausgefallen wäre zur Erde mit akzeptablen Wiedereintrittsbedingungen, die nur geringfügige Flugbahnkorrekturen unter Verwendung des Lageregelungssystems des Befehls- und Servicemoduls (CSM) erfordern. Die Folge dieser Art der Flugbahn war, dass die für die Landung zugängliche Fläche auf eine Region nahe dem Mondäquator, die Apollo-Zone, beschränkt war (Abb. 3).

3. Landeplätze benötigten eine angemessene Beleuchtung. Sie fragen nach der Temperatur; es wurde nicht direkt berücksichtigt, aber die Beleuchtung hat einen großen Einfluss darauf.

   Eine weitere wichtige Einschränkung war die der Mondbeleuchtung (Anhang A), die durch die Tatsache erschwert wurde, dass der Mond nur sehr geringe Farbvariationen oder Kontraste aufweist. Die besten Lichtverhältnisse traten auf, wenn die Sonne tief genug am Horizont stand, um unwegsames Gelände durch Schattenbildung sichtbar zu machen, aber nicht so niedrig, dass der Landebereich im Schatten lag. Außerdem musste die Sonne hinter den Astronauten stehen, um Blendung zu vermeiden. Das Endergebnis war die Anforderung, am frühen Mondmorgen zu landen, so dass jeder Landeplatz nur an einem Tag im Monat die richtige Beleuchtung hatte .

4. Sobald die Treibstoffe geladen waren, musste dieses Raumschiff innerhalb von 110 Tagen verwendet werden. Wenn also ein Start verzögert werden sollte, musste eine andere Website innerhalb dieses Startfensters verfügbar sein:

   Darüber hinaus betrug die Lebensdauer der Antriebssubsysteme des Raumfahrzeugs nach der anfänglichen Treibmittelbeladung etwa 110 Tage, was bestenfalls nur drei monatliche Startperioden ermöglichte. Daher war es wünschenswert, so viele Startmöglichkeiten wie möglich bereitzustellen, um den Flug der Hardware während der Lebensdauer des Systems sicherzustellen. Für die erste Mondlandemission wurden mehrere Startmöglichkeiten für einen bestimmten Monat bereitgestellt, indem mehrere in Längengraden getrennte Standorte verwendet wurden. Zusätzliche Startmöglichkeiten wurden für spätere Missionen bereitgestellt, indem geplant wurde, einen Tag früher zu starten und in der Mondumlaufbahn zu warten oder einen Tag später als nominell zu landen (wobei eine höhere Sonne bei der Landung toleriert wurde).

5. Geländerauheit und -freiheit wurden berücksichtigt:

   Eine weitere wichtige Überlegung bei der Auswahl der Standorte war die Geländerauhigkeit am Standort und entlang des Anflugweges, dem die Mondlandefähre (LM) während des Abstiegs zur Mondoberfläche folgen sollte. Ausreichende Bodenfreiheit und die Interaktion zwischen dem Gelände und dem Landeradar/Abstiegsleitsystem waren wichtig für die Sicherheit sowie die Landegenauigkeit. Natürlich musste an jedem ausgewählten Ort eine ausreichend große, glatte Fläche vorhanden sein, die zum Landen geeignet war.

6. Abschließend wurde die bekannte Geologie des Mondes berücksichtigt. Dies wird in Abschnitt 2.1 des Papiers beschrieben.

Bis 1965 hatte Belcomm die „Apollo-Zone“ auf dem Mond eingerichtet. Ranger VII, VIII und IX; Landvermesser I, III, V und VI; und die Lunar Orbiters I bis V fotografierten die Mondoberfläche in der gesamten Apollo-Zone. Aus diesen Fotos bestimmte Bellcomm 32 mögliche Landeplätze. Der nächste Schritt bestand darin, diese 32 Standorte nach ihrer "Landbarkeit" zu bewerten und aufzuzählen.

Für die erste Mondlandung wurde die Liste auf 32 Orte eingegrenzt:

Aus den ursprünglich 32 Standorten wurden acht Standorte ausgewählt, die die oben genannten Einschränkungen am besten erfüllten. Im Januar 1968 wurden diese weiter auf fünf Standorte reduziert (Bild 3). Innerhalb dieser fünf Standorte wurden Ziellandegebiete (Ellipsen unterschiedlicher Größe, die Landefehlerwahrscheinlichkeiten darstellen) sorgfältig ausgewählt, um die Landegefahren für das LM zu minimieren. Anflugwegmarkierungen und Geländemerkmale innerhalb der Ellipsen wurden zur Erkennung durch den Piloten identifiziert. Ein Reliefmodell von Apollo Site 3 (in Sinus Medii , nahe dem Zentrum der Mondscheibe) wurde im Maßstab 1:2000 zur Verwendung mit den LM-Simulatoren zum Üben der Endanflugverfahren konstruiert. Für alle Standorte wurden Kartenpakete im Maßstab 1:5000 erstellt, die Fotos und geologische Karten der gesamten Ellipse enthielten.

Abschnitt 2.2.2 beschreibt die endgültige Wahl für Apollo 11. Der Übungsflug von Apollo 10 wurde ebenfalls auf denselben Landeplatz ausgerichtet.

Das Apollo Site Selection Board empfahl Apollo Site 2 in Mare Tranquilitatis (Meer der Ruhe) als Hauptstandort für Apollo 11 (Abb. 3). Apollo-Standort 3 in Sinus Medii (Central Bay) und Standort 5 in Oceanus Procelarum (Ocean of Storms) wurden als Backups ausgewählt, falls es zu einer Startunterbrechung und einem Recycling kam (Abb. 3). Diese Empfehlungen wurden vom Associate Administrator for Manned Space Flight genehmigt. Im Mai 1969 flog Apollo 10 eine Vorschau-Mission des Apollo-11-Fluges und landete bis auf 15 Kilometer an Apollo-Standort 2. Die Astronauten berichteten, dass es für eine Landung akzeptabel schien.

Beachten Sie, dass das im Simulator verwendete maßstabsgetreue Modell ( Sinus Medii ) letztendlich einer der Ersatzlandeplätze war. Der andere Ersatzlandeplatz ("Ocean of Storms") wäre auch ein cooler Name für einen Landeplatz gewesen!