Come mettersi in orbita intorno alla Luna

Aggiornato il 31 Luglio 2020

La risposta è che non si può fare con una sola manovra. Nel caso dell’Apollo 11, ci sono state almeno 4 manovre (oltre a varie correzioni e cambi di assetto) da eseguire per portare 3 uomini dalla Florida al mare della Tranquillità.

Lancio

Non si è trattato di sparare un proiettile come si immaginava Jules Verne in Dalla Terra alla Luna. Il vettore a 3 stadi esercita gradualmente una spinta fino a superare il suo peso e poi inizia ad accelerare verso l’alto. Poi, a una quota di 50 km circa, piega lateralmente perché il primo passo (e il più dispendioso) è inserirsi in orbita terrestre a circa 200 km di quota, spingendosi a una velocità di diversi km/s – altrimenti si ricadrebbe sulla Terra. Come diceva qualcuno, il difficile non è andare nello spazio: è rimanerci… e quindi bisogna girare veloce! A tal fine, la rotazione terrestre aiuta a imprimere il moto di rotazione da ovest verso est che serve a stare in orbita. Circa 10 minuti dopo il lancio, si sgancia anche il 2° stadio ormai vuoto e rimane il motore del 3° stadio, che si spegne una volta raggiunta la velocità di orbita terrestre.

Trasferimento verso orbita lunare

In un punto opportuno dell’orbita terrestre (cioè quando la velocità, o più precisamente il vettore della velocità, punta verso il punto in cui la Luna si troverà all’arrivo), il motore del 3° stadio viene acceso per 6 minuti per immettere la sonda su un’orbita fortemente ellittica che la porta in circa 3 giorni, rallentando per via della gravità terrestre, nel campo gravitazionale della Luna (circa a 60000 km dalla Luna). Il motore del 3° stadio viene sganciato: a quel punto la sonda inizia a cadere verso la Luna. Naturalmente, bisogna contare che in 3 giorni la Luna si sposta, quindi la traiettoria non è semplicissima da calcolare, ma si può fare.

Inserimento in orbita lunare

La sonda accende i motori per decelerare in modo da mettersi in orbita intorno alla Luna. A tal fine, non servono motori molto potenti perché la gravità della Luna è solo 1/6 di quella terrestre. Questo richiede in realtà due decelerazioni: con la prima, la sonda si immette su un’orbita ellittica: con la seconda, la sonda si porta su un’orbita circolare a una quota di 100 km circa.

Espulsione

Viene così espulso il modulo di allunaggio (il famoso LEM), che inizia a cadere verso la Luna con un’orbita ellittica che, con numerose decelerazioni, lo porta fino all’allunaggio. La rotazione lunare è molto più lenta di quella della Terra (27 giorni contro 24 h) e scegliendo bene il punto di allunaggio si minimizza la perdita di velocità necessaria.

Raccomando il bel documentario Contact Light (in inglese) che lo descrive molto bene: