Die Reise planen Zum Mond oder in die Pleite Zur Erde zurückkehren
Trotz der Alles-in-Einem-Raketenschiffe, die in Science-Fiction-Geschichten populär sind, ist zum Mond zu fliegen eine Mission, die am besten in separate Teile aufgebrochen wird: Ein niedriges Erd-Orbit zu erreichen, vom Erd- zum lunaren Orbit überzugehen, auf dem Mond landen und die Schritte umzukehren, um zur Erde zurückzukehren.  Einige Science-Fiction-Geschichten, die eine realistischere Annäherung darstellten, zum Mond zu fliegen, ließen Astronauten in eine umkreisende Weltraumstation gehen, wo kleinere Raketen angedockt waren, die sie zum Mond und zurück zur Station bringen würden. Weil die Vereinigten Staaten im Wettbewerb mit der Sowjetunion waren, wurde diese Herangehensweise nicht angenommen; die Weltraumstationen Skylab, Salyut und die Internationale Weltraumstation wurden alle aufgestellt, nachdem das Projekt Apollo beendet war. Das Apollo-Projekt verwendete die Drei-Stufen-Rakete Saturn V. Die unterste Stufe hob den Aufbau von der Abschussrampe auf eine Höhe von 68 km, die zweite Stufe verstärkte sie auf beinahe niedrige Erdumlaufbahn, und die dritte Stufe schoss sie ins Orbit und dann auf den Mond zu.  Das Constellation Projekt, das von der NASA für eine Rückkehr zum Mond 2018 beabsichtigt wird, besteht aus zwei verschiedenen Zwei-Stufen-Raketen. Es gibt zwei verschiedene Erste-Stufe-Raketen-Designs: Eine Stufe, die nur die Besatzung hebt und aus einem einzelnen Fünf-Segmente-Raketenverstärker besteht, der Ares I, und einer Stufe, die Besatzung und Fracht hebt und aus fünf Raketenmotoren unter einem externen Treibstofftank besteht, die durch zwei solide Fünf-Segmente-Raketenverstärker ergänzt werden, die Ares V. Die zweite Stufe für beide Versionen benutzt einen Einzel-Flüssigkeits-Treibstoff-Motor. Der schwer hebende Aufbau soll die lunare Orbitkapsel und den Lander tragen, in welche die Astronauten umsteigen sollen, wenn die beiden Raketensystem andocken. Weil der Mond keine Atmosphäre hat, musst du selbst Sauerstoff mitbringen, damit du etwas zum Atmen hast, während du dort bist, und wenn du auf der Mondoberfläche herumspazierst, musst du in einem Raumanzug sein, um dich vor der lodernden Hitze des zwei Wochen langen lunaren Tages oder der den Verstand betäubenden Kälte der genauso langen lunaren Nacht zu schützen – ganz zu schweigen von der Strahlung und den Mikrometeoriten, denen der Mangel an Atmosphäre die Oberfläche aussetzt.  Du wirst außerdem etwas zum Essen brauchen. Die meisten der Lebensmittel, die von Astronauten auf Weltraummissionen benutzt werden, müssen gefriergetrocknet und konzentriert sein, um ihr Gewicht zu reduzieren, und dann wiederhergestellt werden, indem Wasser zugegeben wird, wenn sie gegessen werden. Es müssen außerdem Lebensmittel sein, die reich an Proteinen sind, um die Menge an Körperausscheidungen nach dem Essen zu minimieren. (Wenigstens kannst du sie mit Tang herunter spülen.) Alles, was du mit ins Weltall nimmst, fügt Gewicht hinzu, welches die Menge an notwendigem Treibstoff, um es zu heben, damit die Rakete es in den Weltraum transportiert, erhöht. Du wirst also nicht in der Lage sein, allzu viele persönliche Werte mit ins All zu nehmen – und diese lunaren Steine wiegen auf der Erde 6-mal so viel wie auf dem Mond. Ein Startfenster ist die Zeitspanne, um eine Rakete von der Erde zu starten, um in der Lage zu sein, in der gewünschten Gegend auf dem Mond während einer Zeit, wenn es dort ausreichend Licht gibt, um das Landegebiet zu erforschen, zu landen. Das Startfenster wurde tatsächlich auf zwei Arten definiert – als ein monatliches Fenster und ein tägliches Fenster.  Das monatliche Startfenster macht sich zunutze, wo das geplante Landegebiet nach der Erde und der Sonne ist. Weil die Erdanziehungskraft den Mond zwingt, dieselbe Seite zur Erde zeigen zu lassen, wurden Erforschungsmissionen in Gegenden auf der der Erde zugewandten Seite ausgewählt, um Funkkontakt zwischen der Erde und dem Mond zu ermöglichen. Die Zeit musste ebenfalls zu einer Zeit gewählt werden, wenn die Sonne auf das Landegebiet schien. Das tägliche Startfenster macht sich die Startbedingungen zunutze, wie etwa den Winkel, in dem das Raumschiff gestartet würde, die Leistung der Raketenverstärker und das Vorhandensein eines Schiffes unterhalb der Startrampe, um den Flugfortschritt der Rakete zu verfolgen. Früher waren die Lichtbedingungen für das Starten wichtig, da Tageslicht es einfacher machte, Abbrüche an der Startrampe oder vor dem Erreichen des Orbits zu überblicken, sowie in der Lage zu sein, Abbrüche mit Fotos zu dokumentieren. Als die NASA mehr Übung darin gewann, Missionen zu überblicken, waren Tageslicht-Starts weniger notwendig; Apollo 17 wurde nachts gestartet. Idealerweise sollte eine Rakete, die zum Mond unterwegs ist, senkrecht gestartet werden, um sich die Erdrotation zunutze zu machen, die dabei hilft, die orbitale Umlaufgeschwindigkeit zu erreichen. Beim Projekt Apollo ließ die NASA jedoch eine mögliche Spannbreite von 18 Grad in alle Richtungen von senkrecht zu, ohne den Start signifikant zu gefährden. Um der Erdanziehungskraft zu entkommen, sind zwei Geschwindigkeiten zu berücksichtigen: Die Fluchtgeschwindigkeit und die orbitale Geschwindigkeit. Die Fluchtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die benötigt wird, um der Anziehungskraft des Planeten vollständig zu entkommen, während die orbitale Geschwindigkeit die Geschwindigkeit ist, die nötig ist, um in die Umlaufbahn um einen Planeten zu gehen. Die Geschwindigkeit, um von der Erdoberfläche zu entkommen, beträgt etwa 40.248 km/h oder 11,2 km/h,. Die orbitale Geschwindigkeit für die Erdoberfläche beträgt nur etwa 7,9 km/s; es verbraucht weniger Energie, die orbitale Geschwindigkeit zu erreichen, als die Fluchtgeschwindigkeit. Darüber hinaus fallen die Werte für die orbitale und die Fluchtgeschwindigkeit ab, je weiter du dich von der Erdoberfläche entfernst, wobei die Fluchtgeschwindigkeit immer etwa die 1,414 (die Quadratwurzel aus 2) –fache orbitale Geschwindigkeit ist. Nachdem du die niedrige Erdumlaufbahn erreicht und bestätigst hast, dass alle Schiffssysteme funktionieren, ist es an der Zeit, Schubdüsen abzufeuern und zum Mond zu fliegen.  Beim Projekt Apollo wurde das gemacht, indem die Dritt-Stufen-Schubdüsen ein letztes Mal abgefeuert wurden, um das Raumfahrzeug in Richtung Mond zu treiben. Auf dem Weg trennte sich das Kommando/Service-Modul /CSM) von der dritten Stufe, drehte sich herum und dockte am lunaren Exkursions-Modul (LEM) an, das im oberen Teil der dritten Stufe transportiert wurde. Beim Projekt Constellation ist der Plan, die Rakete, die die Besatzung und ihre Kommando-Kapsel transportiert, im niedrigen Erd-Orbit an der Abflugstufe und dem lunaren Lander andocken zu lassen, die von der Frachtrakete nach oben gebracht werden. Die Abflug-Stufe würde dann ihre Schubdüsen abfeuern und das Raumfahrzeug zum Mond schicken. Feuere die Schubdüsen ab, wenn das Raumfahrzeug in die Anziehungskraft des Mondes eintritt, um es zu verlangsamen und in die Mondauslaufbahn zu bringen. Sowohl Projekt Apollo, als auch Projekt Constellation sind mit separaten orbitalen und Landungsmodulen ausgestattet. Das Apollo-Kommando-Modul erforderte, dass einer der drei Astronauten zurückblieb, um es zu fliegen, während die beiden anderen in das lunare Modul einstiegen. Die Orbitalkapsel des Projekts Constellation ist so entwickelt, dass sie automatisch betrieben wird, so dass alle vier Astronauten, für die sie entworfen wurde, in ihren lunaren Lander einsteigen könnten, wenn sie es wünschen. Weil der Mond keine Atmosphäre hat, ist es notwendig, Raketen zu benutzen, um den Abstieg des lunaren Landers auf etwa 160 km/h zu verlangsamen, um eine intakte Landung sicher zu stellen, und noch langsamer zu werden, um seinen Passagieren eine weiche Landung zu garantieren. Idealerweise sollte die geplante Landefläche frei von größeren Hindernissen sein; deshalb wurde das Meer der Stille als Landestelle für Apollo 11 gewählt. Wenn du auf dem Mond landest, ist es an der Zeit, den kleinen Schritt zu machen und die Mondoberfläche zu erkunden. Während du dort bist, kannst du Mondsteine und lunaren Staub zur Analyse auf der Erde sammeln, und falls du einen zusammenklappbaren lunaren Geländewagen mitgebracht hast, wie die Apollo 15, 16 und 17 es getan haben, kannst du sogar mit bis zu 18 km/h über die Mondoberfläche heizen. ( Mache dir allerdings nicht die Mühe, den Motor zu überdrehen; die Einheit ist batteriebetrieben, und es gibt sowieso keine Luft, die das Geräusch eines überdrehenden Motors übertragen könnte.) nachdem du dein Geschäft auf dem Mond erledigt hast, kannst du deine Proben und Werkzeuge einpacken und für die Rückreise in deinen lunaren Lander einsteigen. Das Apollo Mondmodul wurde in zwei Stufen entworfen: Eine Abstiegsstufe, um es auf den Mond hinunterzubekommen, und eine Aufstiegsstufe, um die Astronauten zurück in die Mondumlaufbahn zu heben. Die Abstiegsstufe wurde auf dem Mond zurückgelassen (ebenso wie der lunare Geländewagen). Das Apollo Kommando-Modul und die Constellation-Kapsel wurden beide dazu entwickelt, die Astronauten vom Mond zurück zur Erde zu bringen. Der Inhalt der lunaren Lander wird in die Orbiter umgepackt, und die lunaren Lander werden dann abgedockt, um schließlich wieder auf den Mond zu stürzen. Die Hauptschubdüse an den Apollo und Constellation Service-Modulen wird abgefeuert, um der Mondanziehungskraft zu entkommen, und das Raumfahrzeug wird zurück zur Erde gelenkt. Beim Eintritt in die Erdanziehungskraft wird die Service-Modul-Schubdüse auf die Erde gerichtet und erneut abgefeuert, um die Kommandokapsel wieder zu verlangsamen, bevor sie abgeworfen wird. Der Hitzeschild des Kommandomoduls/der Kapsel ist offen, um die Astronauten vor der Hitze des Wiedereintritts zu schützen. Wenn das Schiff in den dickeren Teil der Erdatmosphäre eintritt, werden Fallschirm geöffnet, um die Kapsel weiter zu verlangsamen.  Beim Projekt Apollo wasserte das Kommandomodul im Ozean, wie es vorherige bemannte NASA-Missionen getan hatten, und wurde durch ein Schiff der Navy geborgen. Die Kommandomodule wurden nicht wiederverwendet.  Für das Projekt Constellation ist der Plan, zu landen, wie es die sowjetischen bemannten Weltraummissionen taten, mit einer Wasserung im Meer als Option, falls die Landung nicht möglich ist. Die Kommandokapsel wurde entworfen, um erneuert zu werden, indem ihr Hitzeschild durch ein neues ersetzt wird, und wiederverwendet zu werden.
Plane, in Stufen vorzugehen. Packe für den Ausflug. Bestimme das Startfenster. Hebe ab. Erreiche die niedrige Erdumlaufbahn. Übergang in eine translunare Umlaufbahn. Erreiche die Mondumlaufbahn. Steige in den lunaren Lander um. Steige auf die Mondoberfläche herab. Erkunde. Packe zusammen und fahre nach Hause. Docke am umkreisenden Schiff an. Fliege zur Erde zurück. Setze zur Landung an.
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