¿Qué tan fácil es despegar de la Luna?

Me pregunto cuán fácil fue para los astronautas despegar de la luna, en su nave de aterrizaje. Me doy cuenta de que allí no hay atmósfera y que la gravedad es aproximadamente una sexta parte de la de la Tierra, pero aún así, por lo poco que sé, esta parte particular de un "viaje lunar" nunca parece ser particularmente problemática. ¿Alguien puede explicar por qué esto es así?

Llamar a algo fácil o difícil se basa principalmente en opiniones y es difícil de cuantificar.
Creo que esto es responsable, realmente se trata de la ecuación del cohete.
Hay una buena edición pendiente (gracias a @JanDoggen) esperando una aceptación más. Con eso, la pregunta se ve mejor, así que me retracté de mi voto cercano con anticipación.
La gravedad lunar es 1/6 de la terrestre. Pero la ecuación del cohete es exponencial, así que para escapar de la Luna a la Tierra no necesitas 1/6 de masa de propulsor para escapar de la Tierra, necesitas mucho menos.
Creo que necesita ampliar lo que quiere decir con "fácil" y "problemático". Si es solo la cantidad de combustible necesaria, la ecuación del cohete proporciona la respuesta. O simplemente observando la etapa de ascenso del módulo de aterrizaje: obviamente no hay mucho espacio dedicado al combustible. OTOH, si te refieres a los astronautas sentados allí preguntándose si la cosa va a empezar... Bueno, eso me preocuparía un poco :-)
No tengo tiempo en este momento para escribir el mío, pero una respuesta que mencione que los motores de ascenso lunar fueron alimentados a presión en lugar de alimentados por bomba, es decir, diseñados para brindar confiabilidad sobre el rendimiento, probablemente encajaría aquí.

Respuestas (1)

La cantidad de delta-V necesaria para ir de la Luna a la órbita baja de la Luna es de solo 1,87 km/s o alrededor de 1/5 de la necesaria para ir de la Tierra a LEO. Esa cantidad es fácilmente alcanzable incluso si su vehículo de ascenso tiene una fracción de carga útil alta (es decir, solo una pequeña parte de su vehículo es combustible). Otras secciones de una misión de la Tierra a la Luna y viceversa requieren mucho más delta-V.

Esto también significó que el motor de ascenso podría diseñarse para la simplicidad y la confiabilidad, en lugar del máximo rendimiento. Utilizaba propulsores hipergólicos, por lo que no se necesitaba ningún sistema de encendido. Fue alimentado a presión, por lo que no había turbobombas. Todo lo que necesitaba hacer era abrir dos válvulas y el motor funcionaría.

Lo que también ayudó fue la técnica de encuentro en la órbita lunar : la etapa de ascenso a la Luna no tiene otro trabajo que llevar a dos astronautas y su carga a la órbita de la Luna, por lo que puede ser pequeña y liviana.

En el concepto original de la misión, el módulo de reingreso a la Tierra también se usaría para el alunizaje. Esto significó aterrizar un módulo mucho más pesado en la Luna. También significó que este módulo pesado tuvo que despegar nuevamente no solo a la órbita baja de la Luna, sino en una trayectoria de escape de la Luna a la Tierra. Este concepto habría sido demasiado pesado para el Saturno V y necesitaba un cohete mucho más grande.

En comparación, llegar desde la superficie de la Tierra a LEO requiere un gasto de alrededor de 9,4 km/s de ∆v.
Para poner esto en perspectiva, el Falcon 9 tiene una fracción de masa propulsora de alrededor de 0,966 , o el 96,6 % de su peso es combustible. Si solo necesita ~2 km/s, su fracción de masa es de alrededor de 0,45 (45 %) en una aspiradora Merlin D.
¿Hubo algo que hizo que los motores de cohetes de vacío de la etapa de descenso y ascenso fueran especialmente fáciles de diseñar y construir? Teniendo en cuenta que todos ellos funcionaron perfectamente la primera vez.
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