Veel van de technologie die tegenwoordig in het dagelijkse leven gebruikelijk is, komt voort uit de drang om een ​​mens op de maan te zetten. Deze inspanning bereikte zijn hoogtepunt toen Neil Armstrong 50 jaar geleden van de Eagle-landingsmodule op het maanoppervlak stapte.

Als NASA-ambassadeur voor astronomie in de lucht en directeur van het Planetarium van de Universiteit van Wisconsin-Milwaukee Manfred Olson, Ik weet dat de technologieën achter weersvoorspellingen, GPS en zelfs smartphones kunnen hun oorsprong vinden in de race naar de maan.

1. Raketten

4 oktober 1957 markeerde het begin van het ruimtetijdperk, toen de Sovjet-Unie Spoetnik 1 lanceerde, de eerste door mensen gemaakte satelliet. De Sovjets waren de eersten die krachtige draagraketten maakten door langeafstandsraketten uit de Tweede Wereldoorlog aan te passen, vooral de Duitse V-2.

Vanaf daar, ruimtevoortstuwing en satelliettechnologie bewogen snel:Luna 1 ontsnapte aan het zwaartekrachtveld van de aarde om op 4 januari langs de maan te vliegen, 1959; Vostok 1 droeg de eerste mens, Joeri Gagarin, de ruimte in op 12 april 1961; en Telstar, de eerste commerciële satelliet, stuurde op 10 juli tv-signalen over de Atlantische Oceaan, 1962.

De maanlanding in 1969 maakte ook gebruik van de expertise van Duitse wetenschappers, zoals Wernher von Braun, om enorme ladingen de ruimte in te sturen. De F-1 motoren in Saturn V, het draagraket van het Apollo-programma, in totaal 2 verbrand, 800 ton brandstof met een snelheid van 12,9 ton per seconde.

Saturnus V staat nog steeds als de krachtigste raket ooit gebouwd, maar raketten zijn tegenwoordig veel goedkoper om te lanceren. Bijvoorbeeld, overwegende dat Saturn V 185 miljoen dollar kostte, wat zich vertaalt in meer dan $ 1 miljard in 2019, de lancering van Falcon Heavy van vandaag kost slechts $ 90 miljoen. Die raketten zijn hoe satellieten, astronauten en andere ruimtevaartuigen verlaten het aardoppervlak, om informatie en inzichten uit andere werelden terug te brengen.

2. Satellieten

De zoektocht naar voldoende stuwkracht om een ​​man op de maan te laten landen, leidde tot de bouw van voertuigen die krachtig genoeg waren om ladingen tot een hoogte van 21 te lanceren, 200 tot 22, 600 mijl (34, 100 tot 36, 440 km) boven het aardoppervlak. Op zulke hoogtes, De baansnelheid van satellieten komt overeen met hoe snel de planeet draait - dus satellieten blijven boven een vast punt, in een zogenaamde geosynchrone baan. Geosynchrone satellieten zijn verantwoordelijk voor communicatie, het verstrekken van zowel internet connectiviteit en tv-programma's.

Begin 2019, het waren er 4, 987 satellieten in een baan om de aarde; alleen al in 2018, er waren wereldwijd meer dan 382 orbitale lanceringen. Van de momenteel operationele satellieten, ongeveer 40% van de payloads maakt communicatie mogelijk, 36% observeert de aarde, 11% demonstreert technologieën, 7% verbetert navigatie en positionering en 6% bevordert ruimte- en aardwetenschappen.

3. Miniaturisatie

Ruimtemissies - toen en zelfs vandaag - hebben strikte limieten voor hoe groot en hoe zwaar hun uitrusting kan zijn, omdat er zoveel energie nodig is om op te stijgen en een baan te bereiken. Deze beperkingen dwongen de ruimtevaartindustrie om manieren te vinden om van bijna alles kleinere en lichtere versies te maken:zelfs de wanden van de maanlandingsmodule werden teruggebracht tot de dikte van twee vellen papier.

Van eind jaren veertig tot eind jaren zestig het gewicht en het energieverbruik van elektronica werd met een factor van ten minste enkele honderden verminderd - van de 30 ton en 160 kilowatt van de elektrische numerieke integrator en computer tot de 70 pond en 70 watt van de Apollo-geleidingscomputer. Dit gewichtsverschil is gelijk aan dat tussen een bultrug en een gordeldier.

Bemande missies vereisten meer complexe systemen dan voorheen, onbemande. Bijvoorbeeld, in 1951, de universele automatische computer was in staat tot 1, 905 instructies per seconde, terwijl het geleidingssysteem van de Saturn V 12 presteerde, 190 instructies per seconde. De trend naar wendbare elektronica heeft zich voortgezet, met moderne draagbare apparaten die routinematig in staat zijn om instructies 120 miljoen keer sneller uit te voeren dan het geleidingssysteem dat de lancering van Apollo 11 mogelijk maakte. De noodzaak om computers te miniaturiseren voor verkenning van de ruimte in de jaren zestig motiveerde de hele industrie om kleinere, snellere en energiezuinigere computers, die praktisch elk facet van het leven van vandaag hebben beïnvloed, van communicatie tot gezondheid en van productie tot transport.

4. Wereldwijd netwerk van grondstations

Communiceren met voertuigen en mensen in de ruimte was net zo belangrijk als ze daarheen te krijgen. Een belangrijke doorbraak in verband met de maanlanding in 1969 was de bouw van een wereldwijd netwerk van grondstations, genaamd het Deep Space Network, om controllers op aarde constant te laten communiceren met missies in zeer elliptische banen om de aarde of daarbuiten. Deze continuïteit was mogelijk omdat de grondfaciliteiten strategisch 120 graden uit elkaar waren geplaatst, zodat elk ruimtevaartuig te allen tijde binnen het bereik van een van de grondstations zou zijn.

Vanwege het beperkte vermogen van het ruimtevaartuig, grote antennes werden op aarde gebouwd om "grote oren" te simuleren om zwakke berichten te horen en om te fungeren als "grote monden" om luide commando's uit te zenden. In feite, het Deep Space Network werd gebruikt om te communiceren met de astronauten op Apollo 11 en werd gebruikt om de eerste dramatische tv-beelden door te geven van Neil Armstrong die op de maan stapte. Het netwerk was ook van cruciaal belang voor het voortbestaan ​​van de bemanning van Apollo 13, omdat ze begeleiding van grondpersoneel nodig hadden zonder hun kostbare communicatiekracht te verspillen.

Enkele tientallen missies gebruiken het Deep Space Network als onderdeel van de voortdurende verkenning van ons zonnestelsel en daarbuiten. In aanvulling, het Deep Space Network maakt communicatie mogelijk met satellieten die zich in zeer elliptische banen bevinden, om de polen te bewaken en radiosignalen af ​​te geven.

5. Terugkijkend op de aarde

Door naar de ruimte te gaan, hebben mensen hun onderzoeksinspanningen op de aarde kunnen richten. In augustus 1959, de onbemande satelliet Explorer VI nam de eerste ruwe foto's van de aarde vanuit de ruimte op een missie om de bovenste atmosfeer te onderzoeken, ter voorbereiding op het Apollo-programma.

Bijna een decennium later, de bemanning van Apollo 8 maakte een beroemde foto van de aarde die boven het maanlandschap oprijst, toepasselijk genaamd "Earthrise." Dit beeld hielp mensen onze planeet te begrijpen als een unieke gedeelde wereld en gaf een boost aan de milieubeweging.

Het begrip van de rol van onze planeet in het universum werd verdiept met de "lichtblauwe stip"-foto van Voyager 1 - een afbeelding ontvangen door het Deep Space Network.

Sindsdien maken mensen en onze machines vanuit de ruimte foto's van de aarde. Uitzichten op de aarde vanuit de ruimte leiden mensen zowel wereldwijd als lokaal. Wat in het begin van de jaren zestig begon als een satellietsysteem van de Amerikaanse marine om zijn Polaris-onderzeeërs te volgen tot binnen 600 voet (185 meter), is uitgegroeid tot het Global Positioning System-netwerk van satellieten die wereldwijd locatiediensten leveren.

Beelden van een reeks aardobservatiesatellieten genaamd Landsat worden gebruikt om de gezondheid van gewassen te bepalen, algenbloei identificeren en potentiële olieafzettingen vinden. Andere toepassingen zijn onder meer het identificeren van welke soorten bosbeheer het meest effectief zijn in het vertragen van de verspreiding van bosbranden of het herkennen van wereldwijde veranderingen zoals gletsjerbedekking en stedelijke ontwikkeling.

Naarmate we meer leren over onze eigen planeet en over exoplaneten - planeten rond andere sterren - worden we ons meer bewust van hoe kostbaar onze planeet is. Pogingen om de aarde zelf te behouden kunnen nog hulp vinden van brandstofcellen, een andere technologie uit het Apollo-programma. Deze opslagsystemen voor waterstof en zuurstof in de Apollo Service Module, die levensondersteunende systemen en benodigdheden voor de maanlandingsmissies bevatte, wekte stroom op en produceerde drinkwater voor de astronauten. Veel schonere energiebronnen dan traditionele verbrandingsmotoren, brandstofcellen kunnen een rol spelen bij het transformeren van de wereldwijde energieproductie om klimaatverandering tegen te gaan.

We kunnen ons alleen afvragen welke innovaties van de poging om mensen naar andere planeten te sturen 50 jaar na de eerste Marswalk van invloed zullen zijn op aardbewoners.