Alunizaje para niños
El alunizaje es cuando una nave espacial desciende de forma controlada sobre la superficie de la Luna. Hay dos tipos principales de alunizajes: el alunizaje duro y el alunizaje suave.
Un alunizaje se considera "duro" si la nave toca la superficie lunar a una velocidad mayor de 10 metros por segundo (m/s). Si el contacto con el suelo es a una velocidad menor, se llama "suave". Todas las naves espaciales con tripulación que han llegado a la Luna han realizado un alunizaje suave.
El primer alunizaje de la historia ocurrió el 3 de febrero de 1966 con la sonda Luna 9 de la Unión Soviética. El 20 de julio de 1969, la misión estadounidense Apolo 11 llevó a los primeros seres humanos a la Luna: el comandante Neil Armstrong y el piloto Edwin F. Aldrin.
Contenido
¿Cómo se llega a la Luna?
Para que una nave espacial llegue a la Luna, primero debe escapar de la fuerza de gravedad de la Tierra. Hoy en día, la forma más práctica de hacerlo es usando un cohete. A diferencia de los aviones, un cohete puede seguir acelerando en el vacío fuera de la atmósfera terrestre.
La importancia de la velocidad al aterrizar
Cuando una nave se acerca a la Luna, la gravedad la acelera cada vez más. Para aterrizar sin dañarse, debe reducir su velocidad. Si es un "alunizaje duro", la nave puede tocar el suelo a menos de 160 kilómetros por hora (km/h) y debe estar muy reforzada para soportar el impacto. Para un "alunizaje suave", que es la única opción para los humanos, la nave debe reducir su velocidad a casi cero justo antes de tocar la superficie.
La velocidad que una nave debe perder para un alunizaje suave en la Luna es de unos 2.38 kilómetros por segundo (km/s). Esta reducción de velocidad se logra generalmente con un cohete especial de aterrizaje.
Aterrizajes intencionados y accidentes
A veces, las naves espaciales se estrellan contra la Luna a propósito. Esto puede ocurrir si no tienen un cohete de aterrizaje o si se usan para experimentos. Por ejemplo, durante el programa Apolo, las etapas de los cohetes se estrellaban deliberadamente en la Luna. Esto ayudaba a los científicos a estudiar la estructura interna de la Luna registrando los "terremotos lunares" con sismómetros que se habían dejado allí.
El regreso a la Tierra
Para volver a la Tierra, una nave debe usar cohetes para escapar de la gravedad de la Luna. Al acercarse a la Tierra, se usan técnicas especiales para frenar la nave al entrar en la atmósfera y así aterrizar de forma segura. Todas estas etapas hacen que una misión lunar sea muy compleja.
El proceso de alunizaje de las misiones Apolo
Las misiones Apolo iniciaban el alunizaje cuando el módulo de descenso se separaba de la nave principal a unos 110 kilómetros de altura. Este módulo era ocupado por el comandante y el piloto.
Después de media vuelta alrededor de la Luna, el motor de descenso se encendía para reducir la velocidad de la nave. Esto la colocaba en una órbita más baja, de unos 110 por 15 kilómetros.
Una vez en esta órbita, el motor de descenso se encendía de nuevo para reducir la velocidad del módulo lunar a unos 35 m/s. La altura se controlaba constantemente con un radar. Había dos puntos clave de control llamados "puerta alta" y "puerta baja".
Cuando el módulo estaba a unos 3 metros de altura, con una inclinación de 23 grados, el motor aplicaba una fuerza de 2721 kilogramos.
Al ver el lugar de aterrizaje, el módulo estaba a unos 2950 metros de altitud, con el motor aplicando una fuerza de 2540 kilogramos y una inclinación de 49 grados.
La primera fase consistía en pasar a unos 2300 metros sobre la superficie lunar, a una distancia de entre 4 y 8 kilómetros del punto de aterrizaje, y a una velocidad de unos 150 m/s. La velocidad de descenso se había reducido a 45 m/s.
A los 914 metros de altitud, la nave tenía una inclinación de 57 grados.
La "puerta baja" se alcanzaba un minuto y medio después. En ese momento, la altura era de 152.3 metros, la inclinación de la nave de 80 grados y la distancia al punto de aterrizaje de 550 metros. La velocidad se había reducido a 17 m/s.
La trayectoria se volvía cada vez más curva, hasta que el descenso se hacía vertical a 90 grados a unos 45 metros de altitud. La velocidad, controlada por la computadora de a bordo, disminuía de 8.2 m/s a solo 1 m/s. Unos sensores en las patas del módulo indicaban el primer contacto, y el motor se apagaba.
El descenso completo duraba unos 11 minutos y 54 segundos. A partir del alunizaje del Apolo 14, esta maniobra se hizo más sencilla, permitiendo tener más combustible de emergencia.
Para esto, la nave Apolo se colocó en una órbita lunar elíptica de 108 por 16.5 kilómetros. Así, el módulo lunar comenzaba su descenso y alunizaje a solo 16,500 metros de altura, en lugar de los 110,000 metros anteriores.
¿Qué es una zona de alunizaje?
Una "zona de alunizaje" es un área de la superficie de la Luna que es ideal para que una nave descienda de forma suave y controlada.
Durante las misiones Apolo, las zonas de alunizaje eran elipses de 8 por 5 kilómetros. Se elegían siguiendo estos criterios:
- No debía haber grietas ni colinas altas en la ruta de aproximación, para evitar errores en las lecturas del radar.
- Las zonas debían tener pocos obstáculos y un suelo sin rocas grandes.
- La zona elegida debía permitir el menor consumo de combustible posible para el módulo de descenso.
- La zona debía permitir que el cohete Saturno V pudiera esperar si había un retraso en el lanzamiento.
- La zona debía estar al alcance de la nave Apolo en su trayectoria de regreso a la Tierra, sin necesidad de usar combustible extra.
- Debía tener una iluminación adecuada del Sol, entre 7 y 20 grados sobre el horizonte, y detrás del módulo de descenso al acercarse.
- La pendiente del terreno no debía ser mayor del 2%.
Debido a todas estas condiciones, solo había una "ventana de lanzamiento" de un día al mes para cada zona programada.
Aterrizajes sin tripulación
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Después de que la sonda Luna 1 no lograra alunizar en 1959, la Unión Soviética realizó el primer alunizaje "forzoso" (cuando la nave se estrella a propósito) ese mismo año con la nave Luna 2. Estados Unidos logró lo mismo en 1962 con la Ranger 4.
Entre 1966 y 1976, doce naves espaciales soviéticas y estadounidenses usaron cohetes para realizar alunizajes suaves y llevar a cabo investigaciones científicas en la superficie lunar. En 1966, la URSS logró los primeros alunizajes suaves y tomó las primeras fotos de la superficie lunar con las misiones Luna 9 y Luna 13. Estados Unidos le siguió con cinco alunizajes suaves sin tripulación del Programa Surveyor.
El 24 de septiembre de 1970, la Unión Soviética realizó la primera misión sin tripulación para traer muestras de suelo lunar con la sonda Luna 16. Le siguieron Luna 20 y Luna 24 en 1972 y 1976. También hubo misiones exitosas de vehículos robóticos lunares (rovers) sin tripulación, como Luna 17 y Luna 21, en 1970 y 1973.
Muchas misiones no tuvieron éxito. Algunas naves sin tripulación llegaron a la Luna pero fallaron, como Luna 15, Luna 18 y Luna 23 que se estrellaron al aterrizar. El Surveyor 4 de Estados Unidos perdió contacto por radio justo antes de aterrizar.
Más recientemente, otras naciones han estrellado naves espaciales en la Luna a velocidades de unos 8000 km/h, a menudo en lugares específicos. Esto suele ocurrir con orbitadores lunares al final de su vida útil. El orbitador japonés Hiten impactó la Luna el 10 de abril de 1993. La Agencia Espacial Europea estrelló su orbitador SMART-1 el 3 de septiembre de 2006.
La Organización India de Investigación Espacial (ISRO) estrelló su Sonda de Impacto Lunar (MIP) el 14 de noviembre de 2008. La MIP era una sonda que se soltó del orbitador indio Chandrayaan-1 y realizó experimentos mientras descendía.
El orbitador chino Chang'e 1 se estrelló de forma controlada el 1 de marzo de 2009. La misión robótica Chang'e 3 aterrizó suavemente el 14 de diciembre de 2013, y su sucesora, Chang'e 4, lo hizo el 3 de enero de 2019. Todos los alunizajes suaves, con o sin tripulación, habían ocurrido en la cara cercana de la Luna, hasta que el 3 de enero de 2019, la nave china Chang'e 4 realizó el primer alunizaje en la cara oculta de la Luna.
El 22 de febrero de 2019, la agencia espacial privada israelí SpaceIL lanzó la nave Beresheet con la intención de lograr un aterrizaje suave. Sin embargo, SpaceIL perdió contacto con la nave y esta se estrelló el 11 de abril de 2019.
La Organización India de Investigación Espacial lanzó Chandrayaan-2 el 22 de julio de 2019, con un aterrizaje previsto para el 6 de septiembre de 2019. Sin embargo, a 2.1 kilómetros de la Luna, el módulo de aterrizaje perdió contacto con el centro de control.
Pruebas de los alunizajes históricos
Algunas personas creen que los alunizajes del programa Apolo fueron un engaño. Sin embargo, hay muchas pruebas que demuestran que los humanos sí llegaron a la Luna. Cualquier persona en la Tierra con un sistema de láser y un telescopio adecuado puede enviar rayos láser a tres espejos especiales (llamados retrorreflectores) que dejaron las misiones Apolo 11, 14 y 15 en la Luna. Al rebotar los láseres, se confirma que estos equipos terrestres fueron llevados con éxito a la superficie lunar.
Además, en agosto de 2009, el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA comenzó a enviar fotos de alta resolución de los lugares de alunizaje del Apolo. Estas fotos muestran las grandes etapas de descenso de los seis Módulos Lunares Apolo que se quedaron allí, las huellas de los tres Vehículos Lunares Itinerantes (rovers lunares), y los caminos que dejaron los doce astronautas al caminar sobre el polvo lunar.
Véase también
En inglés: Moon landing Facts for Kids
- Amartizaje
- Geología de la Luna
- Selenografía
