¿Por qué el Apolo 11 aterrizó en el mar de la tranquilidad?

El conjunto de sitios de aterrizaje considerados para todas las misiones Apolo fue impulsado por el deseo de probar una amplia variedad de geología lunar, pero el orden se eligió para que los primeros aterrizajes fueran más fáciles y seguros desde un punto de vista técnico.

La justificación científica para la selección del sitio se describe en detalle en un apéndice del documento histórico de la NASA Donde ningún hombre ha ido antes: una historia de las misiones de exploración lunar de Apolo . En resumen:

La breve lista de sitios de aterrizaje para las primeras 10 misiones de exploración lunar debe incluir:

• dos tipos de material de yegua, "más viejo" u oriental y "más joven" u occidental;

• unidades estratigráficas regionales, como depósitos de manto (eyección) alrededor de cuencas mare;

• varios tipos y tamaños de cráteres de impacto en el maria y en las tierras altas;

• manifestaciones morfológicas del vulcanismo en el maria y en el altiplano; y

• áreas que pueden dar pistas sobre la naturaleza y el alcance de los procesos distintos del impacto y el vulcanismo, que pueden haber actuado en la superficie lunar.

Un resumen del Apolo 11 brinda algunos criterios técnicos para la selección del lugar de aterrizaje:

Los sitios originales estaban ubicados en el lado visible de la Luna, dentro de los 45° al este y al oeste del centro de la Luna y 5° al norte y al sur de su ecuador. Las elecciones finales del sitio se basaron en los siguientes factores:

Suavidad: Relativamente pocos cráteres y cantos rodados.

Aproximación: sin colinas grandes, acantilados altos o cráteres profundos que puedan causar señales de altitud incorrectas al radar de aterrizaje del módulo lunar.

Requisitos de propulsor: menor gasto potencial de propulsores de naves espaciales.

Reciclaje: Reciclaje de preparación de lanzamiento efectivo si la cuenta regresiva se retrasara.

Retorno Libre: Sitios al alcance de la nave espacial lanzada en una trayectoria translunar de retorno libre.

Pendiente: Menos de 2° de pendiente en la trayectoria de aproximación y área de aterrizaje.

Creo que los requisitos de propulsor, el reciclaje y las restricciones de libre retorno apuntaban a sitios cercanos al ecuador lunar, donde la rotación (lenta) de la luna no llevaría el lugar de aterrizaje demasiado lejos de la pista terrestre del módulo de comando en órbita. Reunirse desde un lugar de aterrizaje en altas latitudes lunares requeriría una costosa maniobra de cambio de avión.

Lo mejor es ir directamente al equipo que eligió los lugares de aterrizaje.

La selección de los sitios de aterrizaje lunar de Apolo se contrató a Bellcomm, una empresa conjunta entre AT&T Bell Labs y Western Electric. El equipo estaba encabezado por Farouk El-Baz . Sus recomendaciones fueron luego aprobadas por la administración de la NASA. Un número completo (30.3 Mb, 176 pp., 7 apéndices) de Bell System Technical Journal se dedicó a un solo artículo titulado "¿Dónde en la Luna? Un problema de ingeniería de sistemas de Apolo".

De acuerdo con la sección 1.3 del artículo, todos los sitios de aterrizaje debían cumplir con estos criterios básicos:

1. Tenía que haber comunicaciones con la Tierra durante el descenso, la exploración de la superficie y el ascenso. Esto eliminó el lado oculto de la luna.

2. El lugar de aterrizaje tenía que estar dentro de las latitudes para las que eran capaces las naves espaciales Saturno y Apolo. En particular para el Apolo 11, requería una trayectoria de retorno libre:

   La primera misión de aterrizaje se realizó con un requisito en la trayectoria translunar tal que, si el motor principal de la nave espacial hubiera dejado de funcionar después de la inyección translunar (el comienzo del vuelo de cabotaje de la Tierra a la Luna), la nave espacial habría girado alrededor de la Luna y regresado a la Tierra con condiciones aceptables de reingreso, requiriendo solo correcciones menores de trayectoria usando el sistema de control de actitud del Módulo de Comando y Servicio (CSM). La consecuencia de utilizar este tipo de trayectoria fue que el área de superficie accesible para el aterrizaje quedó confinada a una región cercana al ecuador lunar, la zona Apolo (Fig. 3).

3. Los lugares de aterrizaje necesitaban una iluminación adecuada. Preguntas por la temperatura; no se consideró directamente, pero la iluminación tiene un efecto importante en eso.

   Otra limitación significativa fue la asociada con la iluminación lunar (Apéndice A), que se complicó por el hecho de que la Luna exhibe muy poca variación de color o contraste. Las mejores condiciones de iluminación ocurrieron cuando el Sol estaba lo suficientemente bajo en el horizonte para revelar un terreno accidentado por sombra, pero no tan bajo como para que el área de aterrizaje estuviera dentro de la sombra; además, el Sol necesitaba estar detrás de los astronautas para evitar el deslumbramiento. El resultado neto fue un requisito para aterrizar en las primeras horas de la mañana lunar, de modo que cualquier lugar de aterrizaje determinado tuviera la iluminación adecuada solo un día al mes .

4. Una vez que se cargaron los propulsores, esa nave espacial tuvo que usarse dentro de los 110 días. Por lo tanto, si se retrasaba un lanzamiento, era necesario que hubiera otro sitio disponible dentro de esa ventana de lanzamiento:

   Además, la vida útil de los subsistemas de propulsión del vehículo espacial después de la carga inicial de propulsor fue de unos 110 días, lo que permitió, en el mejor de los casos, solo tres períodos de lanzamiento mensuales. Por lo tanto, era deseable brindar tantas oportunidades de lanzamiento como fuera posible para asegurar el vuelo del hardware durante la vida útil del sistema. Para la primera misión de aterrizaje lunar, se proporcionaron múltiples oportunidades de lanzamiento para un mes determinado mediante el uso de varios sitios separados en longitud. Se proporcionaron oportunidades de lanzamiento adicionales para misiones posteriores al planificar el lanzamiento un día antes y esperar en la órbita lunar, o aterrizar un día más tarde de lo nominal (tolerando un Sol más alto al aterrizar).

5. Se consideró la rugosidad del terreno y el espacio libre:

   Otra consideración importante en la selección de los sitios fue la irregularidad del terreno en el sitio ya lo largo de la ruta de aproximación que seguirá el Módulo Lunar (LM) durante el descenso a la superficie lunar. El despeje adecuado del terreno y la interacción entre el terreno y el radar de aterrizaje/sistema de guía de descenso fueron importantes para la seguridad, así como para la precisión del aterrizaje. Obviamente, tenía que haber un área lo suficientemente grande y lisa, adecuada para aterrizar, en cualquier sitio seleccionado.

6. Finalmente, se consideró la geología conocida de la luna. Esto se describe en la sección 2.1 del documento.

Para 1965, Belcomm había establecido la "Zona Apolo" en la luna. Guardabosques VII, VIII y IX; Agrimensores I, III, V y VI; y los Lunar Orbiters I a V fotografiaron la superficie lunar en toda la Zona Apolo. A partir de estas fotografías, Bellcomm determinó 32 posibles sitios de aterrizaje. El siguiente paso fue puntuar y enumerar estos 32 sitios por su "capacidad de tierra".

Para el primer alunizaje, la lista de 32 sitios se redujo:

De los 32 sitios originales, se seleccionaron ocho sitios que cumplían mejor con las limitaciones anteriores. En enero de 1968, estos se redujeron aún más a cinco sitios (Fig. 3). Dentro de estos cinco sitios, las áreas de aterrizaje objetivo (elipses de varios tamaños que representan las probabilidades de error de aterrizaje) se eligieron cuidadosamente para minimizar los peligros de aterrizaje para el LM. Los puntos de referencia de la ruta de aproximación y las características del terreno dentro de las elipses se identificaron para el reconocimiento del piloto. Se construyó un modelo en relieve del Sitio 3 de Apolo (en Sinus Medii , cerca del centro del disco lunar) a una escala de 1:2000 para usar con los simuladores LM para practicar los procedimientos de aproximación final. Se prepararon paquetes de mapas a escala 1:5000 para todos los sitios e incluyeron fotografías y mapas geológicos de toda la elipse.

La Sección 2.2.2 describe la elección final para el Apolo 11. El vuelo de práctica del Apolo 10 también tuvo como objetivo el mismo lugar de aterrizaje.

La Junta de Selección del Sitio Apolo recomendó el Sitio Apolo 2 en Mare Tranquilitatis (Mar de la Tranquilidad) como el sitio principal para el Apolo 11 (Fig. 3). El Sitio 3 de Apolo en Sinus Medii (Bahía Central) y el Sitio 5 en Oceanus Procelarum (Océano de las Tormentas) fueron seleccionados como respaldo en caso de que ocurriera una suspensión de lanzamiento y un reciclaje (Fig. 3). Estas recomendaciones fueron aprobadas por el Administrador Asociado de Vuelos Espaciales Tripulados. En mayo de 1969, el Apolo 10 realizó una misión preliminar del vuelo del Apolo 11, descendiendo a 15 kilómetros del Sitio 2 del Apolo. Los astronautas informaron que parecía aceptable para el aterrizaje.

Tenga en cuenta que el modelo a escala utilizado en el simulador ( Sinus Medii ) terminó siendo uno de los sitios de aterrizaje de respaldo. ¡El otro sitio de aterrizaje de respaldo ("Océano de tormentas") también habría sido un nombre genial para un sitio de aterrizaje!