Domanda:
Perché è così difficile camminare sulla Luna?
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2013-09-23 01:29:13 UTC
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Nei video di astronauti che camminano sulla Luna, sembra molto difficile muoversi con una certa efficienza e sembra impossibile correre.

Perché questo? Cosa si potrebbe fare per mitigare questi effetti?

Ti consiglio di guardare il documentario Moon Machines (http://en.wikipedia.org/wiki/Moon_Machines), in particolare l'episodio 4 "The Space Suit". Spiega abbastanza bene come è stata progettata la tuta e le difficoltà da superare per renderla utilizzabile sulla luna.
Ci sono alcuni [filmati comici] (https://www.youtube.com/watch?v=bVNTNeNMH8Q) di astronauti che cadono.
Se qualcuno avesse la possibilità di camminare lì senza indossare una tuta spaziale pesante pressurizzata in una grande stanza con un'atmosfera respirabile, camminare sarebbe più facile che sulla Terra.
Tre risposte:
#1
+28
TildalWave
2013-09-23 02:23:00 UTC
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Più che altro, la ragione di ciò erano le ingombranti tute EVA (Extravehicular Activity) utilizzate con le sei missioni del programma Apollo che sono atterrate sulla Luna. Erano fondamentalmente una tuta intera, ciascuna realizzata per adattarsi (su misura su misura) a ciascuno degli astronauti.

C'erano due configurazioni di base delle tute spaziali utilizzate per supportare le missioni Apollo :

  • Una configurazione intraveicolare (IV) designata come CMP A7LB PGA e indossata dal pilota del modulo di comando, dal comandante dell'equipaggio e dal pilota del modulo lunare durante la loro permanenza nel comando / servizio Apollo Modulo e
  • Una configurazione extraveicolare (EV) identificata come EV A7LB PGA e indossata dal comandante dell'equipaggio e dal pilota del Modulo lunare Apollo durante l'atterraggio lunare, per attività extraveicolari sulla superficie lunare e durante l'appuntamento in orbita lunare del modulo lunare con il modulo di comando / servizio.

Saremo più interessati a quest'ultimo, la tuta Apollo EV A7LB PGA EV per rispondere alla domanda però, poiché era la tuta usata per attività extraveicolari sulla superficie lunare dai 12 moonwalker. Ecco una fotografia di come appariva:

Apollo EV A7LB PGA EV suit

Tuta spaziale A7LB dell'Apollo 11 indossata da Gene Cernan sulla superficie lunare. Fonte: Wikipedia su Apollo / Skylab A7L

Quindi abbiamo detto che erano abiti su misura personalizzati, ma sembrano anche piuttosto ingombranti da soli, figuriamoci con il pesante Primary Life Support System (PLSS) con un Oxygen Purge System (OPS) separato montato sulla parte superiore del PLSS, entrambi fissati sulla schiena dell'astronauta. Mentre la gravità è ovviamente molto più piccola sulla Luna rispetto alla gravità a livello del mare sulla Terra (circa 1/6), il PLSS pesava ancora 6,4 kg (14 libbre) e l'OPS 3,1 kg (6,8 libbre) sulla Luna. Sono 9,5 kg (20,8 libbre) in più di massa che ogni moonwalker doveva portare in giro.

Ma non è tutta la storia. La tuta EVA stessa pesava 34,5 kg (76 lb) sulla Terra, traducendosi in circa 5,7 kg (12,6 lb) sulla superficie della Luna, e ancora non abbiamo aggiunto l'elmo, gli stivali e qualsiasi altro equipaggiamento standard sull'EVA lunare Apollo alla rinfusa, e tutto ciò ammontava a un totale di circa un peso aggiuntivo di 18-20 kg (40-44 libbre) che doveva essere trasportato in ogni momento durante l'EVA lunare.

Questi circa 20 kg (44 libbre) potrebbero non sembrare tanto, ma prova a lavorare con questa massa sulla schiena per diverse ore e presto apprezzerai il peso. Letteralmente. E questo non tiene nemmeno conto del peso dei campioni prelevati dagli astronauti dalla superficie lunare e che dovevano portare in giro in sacchetti di campioni prima di restituirli al modulo lunare durante l'EVA di ogni giorno. Quindi, mentre i moonwalker dell'Apollo erano piuttosto contenti di come erano le loro tute spaziali, Neil Armstrong è stato citato dicendo che la sua tuta spaziale Apollo 11 A7L era "dura, affidabile e quasi coccolona" , erano anche difficili da lavorare per periodi di tempo più lunghi e gli astronauti non erano in grado di tenere il passo con i loro fitti impegni.

Ovviamente, come ha commentato Loren Pechtel , non è solo il peso delle tute EVA nella gravità lunare, ma anche la loro massa. L ' inerzia e la prima legge del moto di Newton impediranno alla tuta di cambiare velocità e direzione senza una forza sufficiente per spostare la sua massa nel punto in cui intendeva muoversi il moonwalker. Quindi potrebbero pesare meno, ma hanno ancora (più o meno, sono diventati piuttosto polverosi e PLSS / OPS non erano sistemi a circuito chiuso) la stessa massa che avevano sulla Terra.

La NASA se ne rese presto conto e includeva il Lunar Roving Vehicle (LRV) nelle ultime tre missioni del programma Apollo (Apollo 15-17) tra gli anni 1971-1972 per aiutare i moonwalker a percorrere le distanze necessarie per completare i loro compiti programmati:

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Il veicolo itinerante lunare americano Apollo tratto dall ' Apollo 15 sulla luna nel 1971. Fonte della fotografia e della seguente citazione: Wikipedia

Gli LRV sono stati utilizzati per una maggiore mobilità sulla superficie durante le missioni Apollo classe J, Apollo 15, Apollo 16 e Apollo 17. Il rover è stato utilizzato per la prima volta il 31 luglio 1971, durante la missione Apollo 15. Ciò ha notevolmente ampliato la gamma degli esploratori lunari. Le precedenti squadre di astronauti erano limitate a brevi distanze a piedi intorno al sito di atterraggio a causa dell'ingombrante attrezzatura della tuta spaziale necessaria per sostenere la vita nell'ambiente lunare. La portata, tuttavia, è stata operativamente limitata per rimanere a una distanza percorribile a piedi dal modulo lunare, nel caso in cui il rover si rompesse in qualsiasi punto. I rover sono stati progettati con una velocità massima di circa 8 mph (13 km / h), sebbene Eugene Cernan abbia registrato una velocità massima di 11,2 mph (18,0 km / h), dandogli la (non ufficiale) lunare record di velocità su terra.

L'LRV è stato sviluppato in soli 17 mesi e ha svolto tutte le sue funzioni sulla Luna senza grosse anomalie. Lo scienziato-astronauta Harrison Schmitt dell'Apollo 17 ha detto: "Il Lunar Rover si è dimostrato il veicolo di esplorazione lunare affidabile, sicuro e flessibile che ci aspettavamo fosse. Senza di esso, le principali scoperte scientifiche di Apollo 15, 16 e 17 non sarebbero stati possibili; e la nostra attuale comprensione dell'evoluzione lunare non sarebbe stata possibile. "

Quindi eccolo qui, speriamo di rispondere tutte le tue domande, tranne forse perché nessuno dei moonwalker è stato visto correre. Non è una spiegazione ufficiale in alcun modo, ma presumo che gli astronauti dell'Apollo non siano di una varietà facilmente spaventabile e non inclini a correre senza una buona ragione. Tuttavia, c'erano molti salti in corso sulla superficie lunare:

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Su una nota più seria, tuttavia, i sistemi PLSS e OPS avevano parametri di prestazione che significavano che sarebbero stati solo in grado di fornire sufficientemente ossigeno, raffreddarsi e far circolare l'aria all'interno della tuta spaziale a una certa velocità, per impedire all'astronauta di surriscaldamento, sudorazione eccessiva e consumo di ossigeno troppo rapido.

Anche se uno degli astronauti provasse a correre, molto probabilmente verrebbe sconsigliato dal suo direttore di volo, una persona a cui molto probabilmente obbedirebbe , se non altro per rispetto a Gene Krantz, uno dei direttori di volo del programma Apollo che ha anche diretto gli sforzi del team per salvare l'equipaggio di Apollo 13 ed era in quella posizione anche per il primo sbarco sulla Luna del modulo lunare (LM) dell ' Apollo 11 denominato "Eagle" , il 20 luglio 1969.

Un altro fattore: stai solo guardando il peso lunare del loro equipaggiamento. Tuttavia, ha ancora l'inerzia del peso della Terra: devi spendere molta energia per farlo muovere e molto di più per fermarlo.
AFAIK non è stata condotta alcuna indagine astronautica sulla bassa gravità, ma ci sono idee serie su come un essere umano si muoverebbe nella gravità lunare senza una tuta all'interno di un habitat abbastanza grande da camminare e correre all'interno?
@LocalFluff Abbiamo già alcune domande del genere sul sito, ad esempio [Fino a che punto puoi cadere sulla Luna senza lesioni?] (Http://space.stackexchange.com/q/4678/49), [Potresti volare su la Luna, alla pressione atmosferica della Terra, sbattendo ali indossabili?] (http://space.stackexchange.com/q/4701/49), e [I coloni su Marte avranno una mobilità fisica migliorata rispetto a un ambiente normale terrestre? ] (http://space.stackexchange.com/q/897/49) potrebbe essere interessante, ma c'è sempre spazio per domande più carnose sull'argomento IMO. ;)
Per ottenere un'esperienza in qualche modo simile qui sulla Terra, prova a camminare con l'attrezzatura subacquea, con il tipo di muta che useresti nelle acque più fredde.
Nit - quello non è Aldrin nella prima immagine; la sua tuta non aveva la striscia rossa del comandante. Non è nemmeno Armstrong, dal momento che non c'erano buone foto di Armstrong sulla luna. Non sono sicuro di chi sia, però.
@JohnBode Buon posto. È Gene Cernan.
I primi abiti avevano un ulteriore impedimento: non potevano piegarsi in vita. Non * troppo * un grosso problema per camminare, ma certamente un problema per raccogliere oggetti da terra.
#2
+10
john3103
2013-09-23 23:32:21 UTC
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  • Le tute in EVA indossate sono grandi e voluminose, il che porta a una strana distribuzione del peso, che fa perdere l'equilibrio.
  • A parte il grosso della tuta, quando sei sotto pressione muta in un ambiente sotto vuoto, piegare le braccia / gambe cambia leggermente il volume della tuta. Per un esempio pratico, gonfia un guanto di lattice e prova a piegare le dita: si riprendono in posizione dalla pressione dell'aria: i moonwalker hanno a che fare con la stessa cosa.
  • La bassa gravità è difficile da camminare quando si è abituati alla gravità terrestre. Spingi troppo forte dalla superficie e accidentalmente "salterai" e probabilmente cadrai dai piedi.
  • La superficie lunare è ricoperta di polvere finissima (nota come Regolith)
    da miliardi di anni dei colpi di meteoriti e della radiazione solare. Tende ad essere un po '"scivoloso" come cercare di correre / camminare sulla sabbia della spiaggia.
    è difficile trovare un buon appoggio.

Come risolvere questo problema? Materiali e tecnologie più recenti potrebbero alleggerire in qualche modo un abito. C'è anche una ricerca su abiti che non usano la pressione dell'aria, ma invece si allacciano intorno al corpo come un indumento compressivo per contrastare il vuoto. (C'è aria per respirare ovviamente)

Muoversi in condizioni di bassa gravità è qualcosa per cui non abbiamo una soluzione pratica. La pratica in condizioni di bassa gravità è quasi l'unico modo per farlo, ed è difficile arrivare sulla luna per esercitarsi.

Per quanto riguarda la superficie lunare, stiamo pensando di spianare il posto. (No davvero: http://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2005-2510)

#3
+4
Erik
2013-09-23 02:32:07 UTC
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Le articolazioni. Piegare i gomiti, le ginocchia, le articolazioni delle dita - qualsiasi cosa - richiedeva fondamentalmente di comprimere un palloncino.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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