Apollo 11

Què va ser la missió Apol·lo 11?

Apol·lo 11 va ser una missió espacial tripulada d'Estats Units que el seu objectiu va ser aconseguir que un ésser humà caminés en la superfície de la Lluna. La missió es va enviar a l'espai el 16 de juliol de 1969, va arribar a la superfície de la Lluna el 20 de juliol d'aquest mateix any i l'endemà va aconseguir que dos astronautes (Armstrong i Aldrin) caminessin sobre la superfície lunar. L'Apol·lo 11 va ser impulsat per un coet Saturn V des de la plataforma LC 39A i llançat a les 13:32 UTC del complex de cap Kennedy, a Florida (EE. UU.). Oficialment es va conèixer a la missió com a AS-506. La missió està considerada com un dels moments més significatius de la història de la Humanitat i la Tecnologia.

Tripulació Apol·lo 11 

La missió

Enlairament de l'Apol·lo 11

El 13 de juny, tres setmanes abans del llançament, comença la càrrega de querosé tipus RP-1 en la primera etapa del Saturn V, un treball que acaba sis dies després. El 15 de juliol, vuit hores abans de l'hora prevista per al llançament i per evitar pèrdues per evaporació, es procedeix al bombament d'oxigen líquid (LOX) i hidrogen líquid (LH2) en els tancs de les tres etapes del coet. Aquests últims propelentes són emmagatzemats a altes pressions i a baixes temperatures, per la qual cosa els hi denomina genèricament criogènics.

El 16 de juliol, els astronautes Neil Armstrong, Edwin Aldrin i Michael Collins, són traslladats fins a la nau per procedir al seu posterior llançament. Mentrestant, l'ordinador del Complex 39 realitza les últimes comprovacions i supervisa que tots els sistemes funcionen. El director de vol, Gene Kranz, verifica les recomanacions de l'ordinador i consulta als membres del seu equip. Llavors comença la seqüència d'ignició.

Els coets Saturn V constaven de diverses fases que s'anaven desprenent de la nau una vegada consumien el seu combustible. Això és el que va ocórrer durant l'enlairament de l'Apol·lo 11:

Quan els cinc motors F-1 de la primera etapa s'encenen, els sistemes de refrigeració s'encarreguen de llançar diverses tones d'aigua sobre l'estructura metàl·lica del coet per protegir-la de la calor. Amb l'enorme vibració es desprèn el gebre que recobreix el coet, produïda per l'efecte de les bajísimas temperatures a les quals es mantenen els propergoles dins dels tancs.

Quan el Saturn V aconsegueix el 95 % de la seva embranzida total, els quatre ganxos que retenen el coet salten cap a enrere; amb una lleugera sacsejada el coet es desenganxa de la plataforma i comença a elevar-se, mentre els cinc últims braços de la plataforma es desplacen cap a un costat per no entorpir el llançament del coet. Per llavors els motors F-1 ja consumeixen quinze tones de combustible per segon.

A les 10:32 del matí en cap Canyar el Saturn V abandona la rampa de llançament.

Durant la missió la tripulació establirà contacte verbal amb el centre de control en Houston, ja que una vegada que el Saturn V desenganxa, cap Canyar traspassa el control a Houston.

Cent seixanta segons després, els motors d'encebament de la segona etapa s'engeguen ja que els cinc potents F-1 de la primera etapa han esgotat el seu combustible i es desprenen del coet, iniciant-se la segona etapa que consta de cinc motors J-2, la tasca de la qual és que el Saturn V segueixi guanyant altura cada vegada a major velocitat.

També es va produir la separació de la torre de fuita d'emergència situada juntament amb la coberta protectora del mòdul de comandament, ja que el Saturn V no presentava problemes tècnics i podia continuar amb la seva sortida del camp gravitatori terrestre.

Nou minuts després del llançament, els cinc motors J-2 de la segona etapa se separen de la resta de la nau. Després les torbo bombes de la tercera etapa envien combustible al seu únic motor, el mecanisme d'ignició es dispara i el coet torna a accelerar. Dos-cents segons després el motor s'apaga i els astronautes comencen a notar l'absència de gravetat. L'Apol·lo 11 està en òrbita.

De la Terra a la Lluna

El mòdul de comandament i el mòdul lunar romanen units encara a la tercera etapa denominada S-IV B. Segons les normes de les missions lunars, les naus Apol·lo han de romandre 3 hores en una òrbita anomenada òrbita d'aparcament a 215 km d'altura. La tripulació empra aquest temps a estibar els equips, calibrar instruments i seguir les lectures de navegació per comprovar que la trajectòria que segueixen és la correcta.

En el control de missió verifiquen la localització de la nau, donen instruccions als astronautes i reben les dades de quinze estacions de rastreig repartides per tot el planeta, que han d'estar perfectament coordinades.

Una vegada que l'Apol·lo 11 completa la segona òrbita a la Terra i els astronautes acaben de realitzar les seves tasques, Houston dóna l'ordre per posar-ho rumb a la Lluna. Després d'orientar-se de forma precisa, la tercera etapa engega el seu motor amb les seixanta tones de combustible que encara romanen en els tancs. El coet accelera gradualment fins a aconseguir els 45 000 km/h. Aquesta maniobra rep el nom d'injecció trans-lunar, i per la seva dificultat és el segon punt crític de la missió.

Quan s'esgota el combustible de la tercera etapa, comença una altra part crítica de la missió. El mòdul lunar roman ocult sota una crestallera troncocónica entre la tercera etapa i el mòdul de servei. Cal iniciar la maniobra de transposició i col·locar al LEM davant del mòdul de comandament. La crestallera que protegeix al LEM es fragmenta en quatre panells usant petits detonadors explosius similars als quals s'usen per separar les successives etapes esgotades. El LEM se separa del S-IV B i després d'una complicada maniobra que executa la tripulació utilitzant els propulsors de posició queden els dos vehicles assemblats. Aquesta maniobra dura al voltant d'una hora. Després es desprèn la tercera etapa i es prossegueix amb la missió.

Mòdul Eagle i Columbia ja units

L'Apol·lo 11 realitzarà durant tres dies la supervisió dels aparells de navegació, correccions de mig rumb i comprovacions dels diversos instruments. Durant dos dies, l'Apol·lo 11 va perdent velocitat regularment a causa de l'atracció de la Terra, i quan arriba a la gravisfera lunar, situada a les cinc sisenes parts del recorregut entre la Terra i la Lluna, el vehicle, que avança a una velocitat de 3700 km/h, comença de nou a accelerar fins als 9000 km/h, atret per la gravetat lunar. L'Apol·lo 11 s'encamina a aquesta velocitat cap a la Lluna en una trajectòria denominada trajectòria de retorn lliure, la qual permet a la nau passar orbitando per darrere de la Lluna i tornar a la Terra sense que sigui necessari efectuar un encès de motor.

El quart punt crític de la missió és l'execució d'una maniobra coneguda com a inserció en òrbita lunar o LOI. La trajectòria de retorn lliure és útil quan hi ha problemes en efectuar la LOI. Aquesta maniobra es realitza en la cara oculta de la Lluna quan no hi ha comunicació possible amb Houston i consisteix en un encès de motor per efectuar una frenada i col·locar-se així en òrbita lunar.

Des de tres injectors diferents, comencen a sortir tres productes químics diferents per barrejar-se en la cambra de combustió i iniciar el frenat denominat frenat hipergòlic. Aquests tres productes, (hidracina, dimetilhidrazina i tetróxit de nitrogen), es diuen hipergólics per la seva tendència a detonar sempre que es barregen. A diferència dels combustibles sòlids, els criogènics o el querosé, que necessiten una espurna o font de calor per iniciar la seva ignició, el combustible hipergòlics ho fa espontàniament en barrejar-se els productes entre si, sense necessitat d'energia d'activació. Aquest combustible és emprat per l'Apol·lo 11 per a totes les seves maniobres una vegada ha rebutjat la tercera etapa que utilitza combustible criogènic (LOX i LH2).

El motor funciona durant 4,5 minuts, i després s'apaga automàticament. El comandant Neil Armstrong verifica en el panell de control del mòdul de comandament la lectura de Delta-V que es refereix al canvi de velocitat i observa que el frenat hipergòlic ha situat a l'Apol·lo 11 a una velocitat correcta per abandonar la trajectòria de retorn lliure i situar-se en òrbita lunar. També comprova les lectures del pericentre; això és, el màxim acostament a la superfície lunar, i el apocentre, que és el màxim allunyament. Les lectures indicaven que l'Apol·lo 11 orbitaba la Lluna amb un pericentre de 110 km i un apocentre de 313 km. En un parell de revolucions ajustaran l'òrbita fins a convertir-la en una circumferència gairebé perfecta. Poc més de mitja hora després de desaparèixer per l'hemisferi ocult del satèl·lit, les comunicacions amb Houston es restableixen i la tripulació confirma que l'Apol·lo 11 es troba orbitant la Lluna.

«L'Àguila ha aterrat»

El comandant Neil Armstrong i el pilot del LEM Buzz Aldrin passen del mòdul de comandament al LEM. Completada la tretzena òrbita lunar i quan estan en la cara oculta amb les comunicacions amb Houston interrompudes, Mike Collins, pilot del Columbia, acciona el mecanisme de desconnexió i el Eagle comença a separar-se del seu company de viatge. Amb uns quants trets dels propulsors de posició, el Columbia es retira, permetent al Eagle realitzar la complicada maniobra de descens cap a la superfície lunar. Aquesta maniobra comença amb un encès de quinze segons amb el motor treballant al 10 %, seguit de quinze segons més al 40 %. Amb aquest encès aconsegueixen abandonar l'òrbita de la Lluna i iniciar una lenta caiguda cap a la superfície.

L'Eagle vist desde el Columbia

El LEM segueix ara una trajectòria de Hohmann gairebé perfecta i en uns quants minuts arriben a la vertical del lloc previst pel alunizaje. A quinze quilòmetres de la superfície, control de missió indica que tot està llest per a la maniobra de descens final o PDI, consistent a activar per segona vegada el motor del LEM.

Tots els sistemes funcionen amb normalitat. Neil Armstrong dispara una curta ràfega d'impulsos amb els propulsors de posició per realitzar un procés que es repeteix en tots els encesos hipergólicos. Els propulsors de posició són accionats per empènyer el combustible hipergólico al fons del dipòsit i així eliminar bombolles o borses d'aire en un procés anomenat minvament. Tres segons després el motor principal del LEM entra en ignició i est funciona al 10% durant vint-i-sis segons mentre el sistema de control automàtic estabilitza correctament la nau. Després el motor del LEM desplega tota la seva potència.

L'ordinador treballa ara segons el seu programa 63 que és la manera totalment automàtica. Set minuts després d'iniciada la seqüència de descens i a una altura aproximada de sis quilòmetres de la superfície, Neil Armstrong introdueix en l'ordinador el programa número 64. Amb aquest programa, l'embranzida del motor descendeix fins a un 57 % i el LEM es situa en posició horitzontal respecte a la superfície de la Lluna. El lloc exacte del aterratge es troba a menys de vint quilòmetres a l'Oest. Aproximadament en aquests moments, l'oficial de guiat comunica al director de vol que el LEM viatja a més velocitat de la programada. Aquest fet podia causar l'avortament del alunizaje però el director de vol decideix seguir amb els procediments de alunizaje.

A causa d'això el LEM sobrepassa el lloc on hauria d'haver-hi aterrat. Pel que sembla, l'ordinador els està conduint cap a un gran cràter amb roques escampades a la seva vora que causarien seriosos danys al mòdul si el aterratge es produís en aquesta zona. Armstrong desconnecta el programa 64 i introdueix el 66. Aquest programa de control semiautomàtic controla l'embranzida del motor però deixa en mans de la tripulació el moviment de translació lateral del LEM. El comandant llisca el mòdul lunar en horitzontal per la superfície buscant un lloc adequat pel alunizaje mentre Aldrin li va llegint les dades del radar i l'ordinador. El LEM perd altura gradualment. A menys de dos metres de la superfície, una de les tres varetes sensoras que pengen de les potes del LEM, toca el sòl.

El Eagle recorre l'últim metre en una suau caiguda gràcies a la feble gravetat lunar. El terreny ha resistit bé el pes de l'aparell i tots els sistemes funcionen.

"Houston…aquí base Tranquil·litat, l'Àguila ha aterrat"

En Houston són les 15:17 del 20 de juliol de 1969 (les 20:17:39 UTC5). El Eagle està posat sobre la superfície del satèl·lit. Al moment del contacte el motor de descens posseeix solament uns 30 segons de combustible restant, aterrant a 38 m d'un cràter de 24 m de diàmetre.

               Aproximació final del mòdul Eagle

Un gran salt

Al sud del Mare Tranquilitatis i a uns noranta quilòmetres a l'est de dos cràters gairebé bessons denominats Ritter i Sabine, concretament en les coordenades 0º40'27" Nord i 23º28'23" Est; és on es troba en aquests moments la base lunar, denominada Tranquillitatis Statio, consistent en el LEM i la seva tripulació. Realitzades les comprovacions pertinents, Armstrong sol·licita permís per efectuar els preparatius de la primera activitat extravehicular o EVA. Houston ho autoritza.

Neil Amstrong convertint-se
en el primer ser humà en
trepitjar la lluna

L'única possibilitat de perill per a la missió era la sonda automàtica soviètica Lluna 15, que, llançada el 13 de juliol, havia estat en òrbita lunar de 100 per 129 km i 25º d'inclinació i corria risc d'interferir en l'òrbita de l'Apol·lo, que era de 112 per 314 km i posteriorment de 99,4 per 121 km i 78º d'inclinació. La missió d'aquesta sonda era el alunizaje suau i recollida de mostres que després enviaria de forma automàtica a la Terra.

Sis hores i mitjana després del alunizaje, els astronautes estan preparats per sortir del LEM. El primer a fer-ho és Armstrong, qui mentre descendeix per les escales activa la càmera de televisió que retransmetrà imatges a tothom. Una vegada fet això, descriu a Houston el que veu, i en trepitjar el sòl a les 2:56 del 21 de juliol de 1969 (hora internacional UTC), diu la famosa frase: "Un petit pas per a un home, un gran salt per a la Humanitat".

Petjada de l'astronauta Buzz Aldrin

El rellotge d'Houston assenyala les 22:56. En un primer moment per seguretat els astronautes anaven units a un cordó enganxat al LEM. En veure que no corrien cap perill es van desfer d'ell. Armstrong pren fotografies del paisatge limítrof i més tard pren mostres del sòl lunar. Entretant Buzz Aldrin es prepara per sortir del LEM de la mateixa manera que el seu comandant, el segon de abord baixa per l'escala, contempla a la seva al voltant i a continuació intercanvien:

Armstrong: Una vista magnífica aquí fora.

Aldrin: Magnífica desolació.

Els astronautes es percatan de la baixa gravetat i comencen a realitzar les tasques que els han encomanat, instal·lar els aparells del ALSEP, descobrir una placa amb una inscripció que commemora l'efemèride, després el comandant instal·la una càmera de televisió sobre un trípode a vint metres del LEM. Mentrestant Aldrin instal·la un detector de partícules nuclears emeses pel Sol, això és una espècie de cinta metal·litzada sobre la qual incideix el vent solar que posteriorment hauran de traslladar al LEM per poder analitzar-la a la Terra al final de la missió. Més tard tots dos despleguen una bandera nord-americana, no sense certa dificultat per clavar-la en el sòl selenita i inicien una conversa telefònica amb el president dels Estats Units Richard Nixon:

Hola Neil i “Buzz”', els estic parlant per telèfon des del Despatx Oval de la Casa Blanca i segurament aquesta sigui la trucada telefònica més important mai feta, perquè gràcies al que han aconseguit, des d'ara el cel forma part del món dels homes i com ens parlen des del Mar de la Tranquil·litat, això ens recorda que hem de duplicar els esforços per portar la pau i la tranquil·litat a la Terra. En aquest moment únic en la història del món, tots els pobles de la Terra formen un solament. El que han fet els enorgulleix i resem perquè tornin sans i estalvis a la Terra.

Armstrong contesta al president:

Gràcies, senyor president, per a nosaltres és un honor i un privilegi estar aquí. Representem no solament als Estats Units, sinó també als homes de pau de tots els països. És una visió de futur. És un honor per a nosaltres participar en aquesta missió avui.

Aldrin saluda la bandera

Finalment instal·len a pocs metres del LEM un sismómetro per conèixer l'activitat sísmica de la Lluna i un retrorreflector de rajos làser per mesurar amb precisió la distància que hi ha fins al nostre satèl·lit.

Mentre això succeeix, Michael Collins segueix en òrbita en el mòdul de comandament i servei amb un angle molt rasant. Cada pas en òrbita, d'un horitzó a un altre, només dura sis minuts i mitjà però des de semblant altura no és capaç de veure als seus companys. Cada dues hores veu com canvia la Lluna i també observa com orbita sota la seva càpsula la sonda soviètica Lluna 15 en dues ocasions.

L'EVA dura més de 2 hores, durant les quals els astronautes realitzen importants experiments científics: instal·len un ALSEP amb diversos experiments, una bandera nord-americana de 100 per 52 cm, deixen un disc amb els missatges i salutacions de diverses nacions del món, les medalles rebudes de les famílies de Yuri Gagarin i Vladímir Komarov, les insígnies de l'Apol·lo en record de Virgil Grissom, Edward White i Roger Chaffee, morts en l'incendi de la nau Apol·lo 1, segellen amb un tampó el primer exemplar del nou segell de correus de 10 centaus i recullen 22 kg de roques lunars.

Els aparells que han portat són: un reflector làser amb més de 100 prismes de cristall destinat a efectuar mesuraments des del nostre planeta de la distancia Terra-Lluna, un sismómetro per registrar terratrèmols lunars i la caiguda de meteorits, així com una pantalla d'alumini de 15 per 3 dm destinada a recollir partícules del vent solar.

El primer a tornar al mòdul lunar és Aldrin, al que segueix Armstrong. Després els dos astronautes dormen durant 4:20 h.

L'astronauta Buzz Aldrin en la superfície
llunar amb el mòdul llunar (LM) Eagle durant
l'activitat extravehicular
de l'Apol·lo 11 (EVA)

Després de 13 hores es produeix l'enlairament. El motor de l'etapa d'ascens entra en ignició abandonant la seva secció inferior en la superfície, i es dirigeix cap al Columbia

A les 19:34 del 21 de juliol, el mòdul d'ascens s'eleva des de la Lluna cap a la seva cita amb C.S. M. Set minuts després de l'enlairament, el Eagle entra en òrbita lunar a cent quilòmetres d'altura i a cinc-cents quilòmetres del Columbia. Lentament i utilitzant els propulsors de posició, es van acostant tots dos vehicles fins que tres hores i mitjana després volen en formació. El comandant efectua la maniobra final amb el Eagle i gira per encarar-se amb el Columbia. S'acosta fins que els garfios d'atrac actuen i tots dos mòduls queden acoblats. El mòdul d'ascens és abandonat, caient sobre la superfície lunar.

Tornada cap a la terra

El transbord de les mostres i la desconnexió de part dels sistemes del mòdul Eagle, ocupa a la tripulació durant dues hores, i quan se situen en els seus llocs, es preparen per abandonar al Eagle en l'òrbita de la lluna. A les 6:35 del 22 de juliol encenen els motors del mòdul iniciant el retorn a la Terra. És la maniobra denominada injecció trans-terra, que consisteix en un encès hipergólico de dos minuts i mitjà i que situa al Columbia en una trajectòria de caiguda cap a la Terra que conclourà en seixanta hores.

Durant el viatge de retorn es realitzen lleus correccions de rumb.

Houston els informa que hi ha possibilitats de temporal a la zona prevista pel amerizaje i redirigeixen a l'Apol·lo 11 a una zona amb temps estable, concretament a 1500 km al sud-oest de les illes Hawái, on seran recollits en l'oceà Pacífic pels tripulants del portaavions USS Hornet, un veterà de la Segona Guerra Mundial, després d'efectuar 30 òrbites a la Lluna.

Els equips de recuperació es preparen per recollir a la tripulació de l'Apol·lo 11. A uns quilòmetres per damunt, el mòdul de comandament amb la tripulació en ell, s'ha separat del mòdul de servei i es preparen per la reentrada. En aquesta part de la missió no fan falta motors de frenat lloc que és el fregament el que s'encarrega de disminuir la velocitat de la càpsula des dels 40 000 km/h inicials a uns pocs centenars, de manera que puguin obrir-se els paracaigudes sense risc de trencament. Cal tenir en compte que la reentrada és un procés en el qual la immensa energia cinètica de la càpsula es dissipa en forma de calor fent que aquesta aconsegueixi una elevadíssima temperatura.

La capsula al pacífic

Per efecte d'aquesta elevada temperatura, es forma una pantalla d'aire ionitzat que interromp totalment les comunicacions amb la nau. Aquesta es precipita com un meteor sobre l'atmosfera terrestre aconseguint temperatures de 3000 °C.

Uns minuts després de la pèrdua de comunicacions, es reben en Houston els primers senyals procedents de la nau. A vuit quilòmetres s'obren els dos primers paracaigudes per estabilitzar el descens. A tres quilòmetres, aquests són reemplaçats per tres paracaigudes pilot i els tres paracaigudes principals de vint-i-cinc metres de diàmetre. Per fi aconsegueixen amarar a les 18:50 del 24 de juliol, exactament vuit dies, tres hores, 18 minuts i 35 segons després que el Saturn V abandonés la rampa del Complex 39.

Els astronautes en quarentena reben
la visita de Richard Nixon

Aquesta missió va ser un rotund èxit per al govern nord-americà comandat pel president Richard Nixon, i un homenatge al seu inductor, el president John F. Kennedy que no va poder gaudir del mateix després de ser assassinat en 1963.