L'astronomo risponde Luna

Come mettersi in orbita intorno alla Luna

Ho una domanda da appassionato in materia: come può entrare un modulo spaziale nell’orbita della Luna ed atterrare partendo dalla Terra? Che ha una rotazione orizzontale, mentre la luna ha un rotazione perpendicolare al piano terrestre.

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:

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Scritto da

eduinaf_avatar_autori Daniele Spiga

Osservatorio Astronomico di Brera, INAF

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