5 inovací s přistáním na Měsíc, které změnily život na Zemi

Astronaut Buzz Aldrin na Měsíci během mise Apollo 11. Obrázek přes Neil Armstrong / NASA.

Jean Creighton, University of Wisconsin-Milwaukee

Hodně z technologií běžných v každodenním životě dnes pochází z úsilí dát člověka na Měsíc. Toto úsilí dosáhlo svého vrcholu, když Neil Armstrong před 50 lety vystoupil z přistávacího modulu Eagle na měsíční povrch.

Jako velvyslanec letecké astronomie NASA a ředitel University of Wisconsin-Milwaukee Manfred Olson Planetarium vím, že technologie předpovědí počasí, GPS a dokonce chytré telefony mohou sledovat jejich původ až k závodu na Měsíc.

Raketa Saturn V nesoucí Apollo 11 a její posádka směrem k Měsíci se zvedne 16. července 1969. Obrázek přes NASA.

1. Rakety

4. října 1957 označil úsvit kosmického věku, když Sovětský svaz vypustil Sputnik 1, první lidský satelit. Sověti byli prvními, kdo vyrobili výkonné nosné rakety tím, že upravili rakety dlouhého doletu druhé světové války, zejména německé V-2.

Odtud se vesmírný pohon a satelitní technologie rychle pohybovaly: Luna 1 unikla zemskému gravitačnímu poli, aby 4. ledna 1959 proletěla kolem Měsíce; Vostok 1 přinesl prvního člověka, Yuri Gagarin, do vesmíru 12. dubna 1961; a Telstar, první komerční satelit, poslal televizní signály přes Atlantický oceán 10. července 1962.

Lunární přistání z roku 1969 využilo také odborné znalosti německých vědců, jako je Wernher von Braun, aby posílalo obrovské kosmické zatížení do vesmíru. Motory F-1 v Saturn V, spouštěcí vozidlo programu Apollo, spálily celkem 2 800 tun paliva rychlostí 12, 9 tun za sekundu.

Saturn V stále stojí jako nejmocnější raketa, která byla kdy postavena, ale dnes je rakety mnohem levnější na start. Například zatímco Saturn V stojí 185 milionů USD, což v roce 2019 znamená více než 1 miliardu USD, dnešní spuštění Falcon Heavy stojí pouze 90 milionů USD. Těmito raketami se satelity, astronauti a další kosmické lodě dostávají z povrchu Země, aby pokračovaly v získávání informací a poznatků z jiných světů.

2. Satelity

Pátrání po dostatečném tahu přistát muže na Měsíci vedlo k vybudování dostatečně silných vozidel, aby bylo možné spustit užitečná zatížení do výšek od 21 200 do 36 400 km nad povrchem Země. V takových nadmořských výškách se oběžná rychlost družic vyrovnává s tím, jak rychle se točí planeta, takže satelity zůstávají nad pevným bodem, na tzv. Geosynchronní oběžné dráze. Geosynchronní satelity jsou zodpovědné za komunikaci a zajišťují připojení k internetu i televizní programování.

Na začátku roku 2019 bylo na Zemi oběžno 4 987 satelitů; pouze v roce 2018 bylo na celém světě vydáno více než 382 orbitálních výběhů. Ze současných operačních družic přibližně 40% užitečného zatížení umožňuje komunikaci, 36% pozoruje Zemi, 11% demonstračních technologií, 7% zlepšuje navigaci a určování polohy a 6% pokrok ve vesmíru a vědě o Zemi.

Naváděcí počítač Apollo vedle přenosného počítače. Obrázek přes Autopilot / Wikimedia Commons.

3. Miniaturizace

Vesmírné mise tehdy i dnes mají přísné limity na to, jak velké a jak těžké může být jejich vybavení, protože k vystoupení a dosažení oběžné dráhy je zapotřebí tolik energie. Tato omezení tlačila vesmírný průmysl, aby našel způsoby, jak vyrobit menší a lehčí verze téměř všeho: dokonce i stěny měsíčního přistávacího modulu byly zmenšeny na tloušťku dvou listů papíru.

Od konce čtyřicátých let do konce šedesátých let byla hmotnost a energetická spotřeba elektroniky snížena o několik stovek nejméně z 30 tun a 160 kilowattů elektrického numerického integrátoru a počítače na 70 liber a 70 wattů navigačního počítače Apollo. Tento rozdíl hmotnosti se rovná rozdílu mezi keporkakem a pásovcem.

Mise s posádkou vyžadovaly složitější systémy než dříve, bez posádky. Například v roce 1951 byl univerzální automatický počítač schopen 1 905 instrukcí za sekundu, zatímco naváděcí systém Saturn V provedl 12 190 instrukcí za sekundu. Trend směrem k hbité elektronice pokračoval. Moderní ruční přístroje běžně schopné provádět instrukce 120 miliónkrát rychleji než naváděcí systém, který umožnil život Apolla 11. Potřeba miniaturizace počítačů pro průzkum vesmíru v 60. letech motivovala celé odvětví navrhnout menší, rychlejší a energeticky účinnější počítače, které ovlivnily prakticky všechny aspekty dnešního života, od komunikace po zdraví a od výroby po dopravu.

4. Globální síť pozemních stanic

Komunikace s vozidly a lidmi ve vesmíru byla stejně důležitá jako v první řadě. Důležitým průlomem spojeným s lunárním přistáním z roku 1969 byla výstavba globální sítě pozemních stanic, nazvaná Deep Space Network, umožňující řídícím na Zemi neustále komunikovat s misemi na vysoce eliptických orbitách Země nebo za nimi. Tato kontinuita byla možná, protože pozemní zařízení byla umístěna strategicky 120 stupňů od sebe na délku, takže každá kosmická loď byla vždy v dosahu jedné z pozemních stanic.

Kvůli omezené energetické kapacitě kosmické lodi byly na Zemi postaveny velké antény, které simulovaly „velké uši“, aby slyšely slabé zprávy, a fungovaly jako „velká ústa“ pro vysílání hlasitých příkazů. Ve skutečnosti byla síť Deep Space Network použita ke komunikaci s astronauty na Apollu 11 a byla použita k přenosu prvních dramatických televizních obrazů Neila Armstronga, který šlápl na Měsíc. Síť byla také kritická pro přežití posádky na Apollu 13, protože potřebovali vedení od pozemního personálu, aniž by ztráceli drahocennou sílu při komunikaci.

Několik desítek misí využívá Deep Space Network jako součást pokračujícího průzkumu naší sluneční soustavy i mimo ni. Síť Deep Space Network navíc umožňuje komunikaci se satelity, které jsou na vysoce eliptických drahách, k monitorování pólů a poskytování rádiových signálů.

„Earthrise“, pohled na Zemi, zatímco obíhá kolem Měsíce. Obrázek přes Bill Anders, Apollo 8 / NASA

5. Při pohledu zpět na Zemi

Dostání do vesmíru umožnilo lidem obrátit své výzkumné úsilí k Zemi. V srpnu 1959 bezobslužný satelit Explorer VI pořídil první surové fotografie Země z vesmíru na misi zkoumající horní atmosféru v rámci přípravy na program Apollo.

Téměř o deset let později osádka Apolla 8 pořídila slavný snímek Země stoupající nad měsíční krajinou, vhodně pojmenovaný „Earthrise“. Tento obrázek pomohl lidem pochopit naši planetu jako jedinečný sdílený svět a podpořil environmentální hnutí.

Země od okraje sluneční soustavy, viditelná jako nepatrná bledě modrá tečka uprostřed pravého nejvíce hnědého pruhu. Obrázek přes Voyager 1 / NASA /

Pochopení role naší planety ve vesmíru se prohloubilo fotografií „bledě modrou tečkou“ Voyager 1 - obrazem obdrženým sítí Deep Space Network.

Lidé a naše stroje od té doby fotili Zemi z vesmíru. Pohledy na Zemi z vesmíru vedou lidi globálně i místně. To, co začalo na počátku šedesátých let minulého století jako satelitní systém amerického námořnictva, aby sledovalo své ponorky Polaris na vzdálenost do 185 stop (185 metrů), rozkvetlo do sítě satelitů Global Positioning System poskytujících lokalizační služby po celém světě.

Obrázky z řady satelitů pozorujících Zemi zvaných Landsat se používají ke stanovení zdraví plodin, k identifikaci květů řas a nalezení potenciálních ropných ložisek. Mezi další využití patří určení, které typy správy lesů jsou nejúčinnější při zpomalování šíření požárů nebo rozpoznávání globálních změn, jako je pokrytí ledovců a rozvoj měst.

Když se dozvídáme více o naší vlastní planetě ao exoplanetách - planetách kolem jiných hvězd, uvědomujeme si, jak cenná je naše planeta. Úsilí o zachování Země samotné může ještě najít pomoc od palivových článků, další technologie z programu Apollo. Tyto skladovací systémy pro vodík a kyslík v servisním modulu Apollo, které obsahovaly systémy na podporu života a zásoby pro měsíční přistávací mise, vyráběly energii a vyráběly pitnou vodu pro astronauty. Mnohem čistší zdroje energie než tradiční spalovací motory, palivové články mohou hrát roli při transformaci globální výroby energie v boji proti změně klimatu.

Můžeme se jen divit, jaké inovace ze snahy poslat lidi na jiné planety ovlivní pozemšťany 50 let po prvním Marswalk.

Jean Creighton, ředitel planetária, velvyslanec NASA Airborne Astronomy, University of Wisconsin-Milwaukee

Tento článek je znovu publikován z konverzace na základě licence Creative Commons. Přečtěte si původní článek.

Sečteno a podtrženo: Inovace přistání na Měsíci Apollo 11, které změnily život na Zemi.