5 månelandingsinnovationer, der ændrede livet på Jorden

Meget af den teknologi, der er almindelig i dagligdagen i dag, stammer fra ønsket om at sætte et menneske på månen. Denne indsats nåede sit højdepunkt, da Neil Armstrong trådte ud af Eagle-landingsmodulet på månens overflade for 50 år siden.

Som NASA luftbåren astronomiambassadør og direktør for University of Wisconsin-Milwaukee Manfred Olson Planetarium, Jeg ved, at teknologierne bag vejrudsigt, GPS og endda smartphones kan spore deres oprindelse til kapløbet til månen.

1. Raketter

4. oktober, 1957 markerede begyndelsen af ​​rumalderen, da Sovjetunionen lancerede Sputnik 1, den første menneskeskabte satellit. Sovjeterne var de første til at lave kraftige løfteraketter ved at tilpasse langtrækkende missiler fra anden verdenskrig, især den tyske V-2.

Derfra, rumfremdrift og satellitteknologi bevægede sig hurtigt:Luna 1 undslap Jordens gravitationsfelt for at flyve forbi månen den 4. 1959; Vostok 1 bar det første menneske, Yuri Gagarin, ud i rummet den 12. april 1961; og Telstar, den første kommercielle satellit, sendte tv-signaler over Atlanterhavet den 10. juli, 1962.

Månelandingen i 1969 udnyttede også tyske videnskabsmænds ekspertise, såsom Wernher von Braun, at sende massive nyttelast ud i rummet. F-1 motorerne i Saturn V, Apollo-programmets løfteraket, brændte i alt 2, 800 tons brændstof med en hastighed på 12,9 tons i sekundet.

Saturn V står stadig som den mest kraftfulde raket, der nogensinde er bygget, men raketter i dag er langt billigere at opsende. For eksempel, hvorimod Saturn V kostede 185 millioner USD, som omsættes til over 1 milliard dollars i 2019, dagens Falcon Heavy-lancering koster kun 90 millioner dollars. De raketter er, hvordan satellitter, astronauter og andre rumfartøjer kommer væk fra jordens overflade, at fortsætte med at bringe information og indsigt tilbage fra andre verdener.

2. Satellitter

Jagten på nok stød til at lande en mand på månen førte til bygningen af ​​køretøjer, der var kraftige nok til at affyre nyttelast til højder af 21, 200 til 22, 600 miles (34, 100 til 36, 440 km) over jordens overflade. I sådanne højder, satellitternes kredsløbshastighed stemmer overens med, hvor hurtigt planeten drejer - så satellitter forbliver over et fast punkt, i det man kalder geosynkron bane. Geosynkrone satellitter er ansvarlige for kommunikation, leverer både internetforbindelse og tv-programmer.

I begyndelsen af ​​2019, der var 4, 987 satellitter, der kredser om Jorden; alene i 2018, der var mere end 382 orbitale opsendelser på verdensplan. Af de i øjeblikket operationelle satellitter, ca. 40 % af nyttelasterne muliggør kommunikation, 36% observerer Jorden, 11 % demonstrerer teknologier, 7 % forbedrer navigation og positionering og 6 % fremmer rum- og jordvidenskab.

3. Miniaturisering

Rummissioner - dengang og endda i dag - har strenge grænser for, hvor stort og hvor tungt deres udstyr kan være, fordi der kræves så meget energi for at løfte sig og opnå kredsløb. Disse begrænsninger pressede rumindustrien til at finde måder at lave mindre og lettere versioner af næsten alt:Selv væggene i månelandingsmodulet blev reduceret til tykkelsen af ​​to ark papir.

Fra slutningen af ​​1940'erne til slutningen af ​​1960'erne, vægten og energiforbruget af elektronik blev reduceret med en faktor på mindst flere hundrede - fra de 30 tons og 160 kilowatt af den elektriske numeriske integrator og computer til 70 pund og 70 watt af Apollo guidecomputer. Denne vægtforskel svarer til den mellem en pukkelhval og en bæltedyr.

Bemandede missioner krævede mere komplekse systemer end tidligere, ubemandede. For eksempel, i 1951, den universelle automatiske computer var i stand til 1, 905 instruktioner i sekundet, der henviser til, at Saturn V's styresystem udførte 12, 190 instruktioner i sekundet. Tendensen mod smidig elektronik er fortsat, med moderne håndholdte enheder, der rutinemæssigt er i stand til at udføre instruktioner 120 millioner gange hurtigere end det vejledningssystem, der muliggjorde opstarten af ​​Apollo 11. Behovet for at miniaturisere computere til rumudforskning i 1960'erne motiverede hele industrien til at designe mindre, hurtigere og mere energieffektive computere, som har påvirket praktisk talt alle facetter af livet i dag, fra kommunikation til sundhed og fra fremstilling til transport.

4. Globalt netværk af jordstationer

Kommunikation med køretøjer og mennesker i rummet var lige så vigtigt som at få dem derop i første omgang. Et vigtigt gennembrud i forbindelse med månelandingen i 1969 var konstruktionen af ​​et globalt netværk af jordstationer, kaldet Deep Space Network, at lade controllere på Jorden kommunikere konstant med missioner i stærkt elliptiske jordbaner eller længere. Denne kontinuitet var mulig, fordi jordfaciliteterne var placeret strategisk 120 grader fra hinanden i breddegrad, således at hvert rumfartøj til enhver tid ville være inden for rækkevidde af en af ​​jordstationerne.

På grund af rumfartøjets begrænsede kraftkapacitet, store antenner blev bygget på Jorden for at simulere "store ører" for at høre svage beskeder og til at fungere som "store munde" til at udsende høje kommandoer. Faktisk, Deep Space Network blev brugt til at kommunikere med astronauterne på Apollo 11 og blev brugt til at videresende de første dramatiske tv-billeder af Neil Armstrong, der træder ind på månen. Netværket var også kritisk for besætningens overlevelse på Apollo 13, fordi de havde brug for vejledning fra jordpersonale uden at spilde deres dyrebare magt på kommunikation.

Adskillige dusin missioner bruger Deep Space Network som en del af den fortsatte udforskning af vores solsystem og videre. Ud over, Deep Space Network tillader kommunikation med satellitter, der er på stærkt elliptiske baner, at overvåge polerne og levere radiosignaler.

5. Ser tilbage på Jorden

At komme til rummet har givet folk mulighed for at vende deres forskningsindsats mod Jorden. I august 1959 den ubemandede satellit Explorer VI tog de første rå billeder af Jorden fra rummet på en mission, der forskede i den øvre atmosfære, som forberedelse til Apollo-programmet.

Næsten et årti senere, besætningen på Apollo 8 tog et berømt billede af Jorden, der rejser sig over månelandskabet, passende navngivet "Earthrise". Dette billede hjalp folk med at forstå vores planet som en unik delt verden og boostede miljøbevægelsen.

Forståelsen af ​​vores planets rolle i universet blev uddybet med Voyager 1's "blege blå prik"-billede - et billede modtaget af Deep Space Network.

Mennesker og vores maskiner har taget billeder af Jorden fra rummet lige siden. Udsigt over Jorden fra rummet guider mennesker både globalt og lokalt. Det, der startede i begyndelsen af ​​1960'erne som et amerikansk flådes satellitsystem til at spore sine Polaris-ubåde til inden for 600 fod (185 meter), er blomstret ind i Global Positioning System-netværket af satellitter, der leverer lokaliseringstjenester over hele verden.

Billeder fra en række jordobservationssatellitter kaldet Landsat bruges til at bestemme afgrødes sundhed, identificere algeopblomstring og finde potentielle olieaflejringer. Andre anvendelser omfatter at identificere, hvilke typer skovforvaltning der er mest effektive til at bremse spredningen af ​​naturbrande eller genkende globale ændringer såsom gletsjerdækning og byudvikling.

Efterhånden som vi lærer mere om vores egen planet og om exoplaneter – planeter omkring andre stjerner – bliver vi mere bevidste om, hvor værdifuld vores planet er. Bestræbelser på at bevare selve Jorden kan stadig finde hjælp fra brændselsceller, en anden teknologi fra Apollo-programmet. Disse lagersystemer til brint og ilt i Apollo Service Module, som indeholdt livsunderstøttende systemer og forsyninger til månelandingsmissionerne, genererede strøm og producerede drikkevand til astronauterne. Meget renere energikilder end traditionelle forbrændingsmotorer, brændselsceller kan spille en rolle i at transformere den globale energiproduktion for at bekæmpe klimaændringer.

Vi kan kun undre os over, hvilke innovationer fra bestræbelserne på at sende mennesker til andre planeter, der vil påvirke jordboerne 50 år efter den første Marswalk.