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Il programma Apollo fu un programma spaziale statunitense che portò allo sbarco dei primi uomini sulla Luna. Concepito durante la presidenza di Dwight Eisenhower e condotto dalla NASA, Apollo iniziò veramente dopo che il presidente John Kennedy dichiarò, durante una sessione congiunta al Congresso avvenuta il 25 maggio 1961, obiettivo nazionale il far "atterrare un uomo sulla Luna" entro la fine del decennio. Questo obiettivo fu raggiunto durante la missione Apollo 11 quando, il 20 luglio 1969, gli astronauti Neil Armstrong e Buzz Aldrin sbarcarono sulla Luna, mentre Michael Collins rimase in orbita lunare. Apollo 11 fu seguita da ulteriori sei missioni, l'ultima nel dicembre 1972, che portarono un totale di dodici uomini a camminare sul nostro satellite naturale. Questi sono stati gli unici uomini a mettere piede su un altro corpo celeste. Il programma Apollo si svolse tra il 1961 e il 1975 e fu il terzo programma spaziale di voli umani (dopo Mercury e Gemini) sviluppato dall'agenzia spaziale civile degli Stati Uniti. Il programma utilizzò la navicella spaziale Apollo e il razzo vettore Saturn, successivamente utilizzati anche per il programma Skylab e per la missione congiunta americana-sovietica Apollo-Soyuz Test Project. Questi programmi successivi sono spesso considerati facenti parte delle missioni Apollo. Il corso del programma subì due lunghe sospensioni: la prima dopo che nel 1967 un incendio sulla rampa di lancio di Apollo 1, durante una simulazione, causò la morte degli astronauti Gus Grissom, Edward White e Roger Chaffee; la seconda dopo il viaggio verso la Luna di Apollo 13 nel 1970 durante il quale si verificò un'esplosione sul modulo di servizio che impedì agli astronauti la discesa sul nostro satellite e li costrinse ad un rischioso rientro sulla Terra. L'Apollo segnò alcune pietre miliari nella storia del volo spaziale umano che fino ad allora si era limitato a missioni in orbita terrestre bassa. Il programma stimolò progressi in molti settori delle scienze e delle tecnologie, tra cui avionica, informatica e telecomunicazioni. Molti oggetti e manufatti del programma sono esposti in luoghi e musei di tutto il mondo ed in particolare presso il National Air and Space Museum di Washington.
Il modulo lunare Apollo o LEM (Lunar Excursion Module) o LM (Lunar Module) è il lander della navicella spaziale Apollo utilizzato nell'ambito del programma spaziale americano Apollo per trasportare gli astronauti sulla superficie della Luna. Il suo compito era quello di far atterrare sulla Luna due dei tre membri dell'equipaggio della navicella Apollo con attrezzature scientifiche, permettendo loro di restarvi per oltre 75 ore prima di decollare per raggiungere il modulo di comando e di servizio (CMS) rimasto in orbita lunare ed incaricato di riportare l'equipaggio sulla Terra. Quando nel 1961 il presidente John Kennedy fissò come obiettivo dell'agenzia spaziale americana quello di inviare uomini sulla Luna prima della fine del decennio, il programma spaziale americano era ancora piuttosto indietro. Dopo avere studiato diverse configurazioni di veicoli spaziali, la NASA scelse, nel 1962, di ricorrere al LEM nonostante le perplessità che suscitava in quell'epoca. Solo questa soluzione, infatti, permetteva di rispettare la scadenza fissata, grazie alla riduzione della massa richiesta e limitando così costi e rischi tecnici. Il LEM era composto da due stadi: lo stadio di discesa, il cui ruolo principale è di fare atterrare verticalmente il modulo lunare grazie ad un motore a spinta variabile, e uno stadio di ascesa nel quale è situata la cabina pressurizzata dove risiedono gli astronauti. Alla fine dell'esplorazione lo stadio di discesa veniva abbandonato sulla Luna mentre lo stadio di ascesa, grazie ad un ulteriore proprio motore, decolla dalla superficie lunare per ricongiungersi al CSM in orbita lunare. Nonostante la complessità della missione e i limiti di massa molto rigorosi (15 tonnellate), il LEM è riuscito per sei volte ad atterrare sulla Luna mantenendo in vita i due uomini in un ambiente particolarmente ostile. Il progetto e la costruzione del LEM sono stati realizzati sotto la direzione della società aerospaziale Grumman tra il 1962 e 1969. In tutto sono stati costruiti 15 moduli lunari; dei 10 che hanno volato nello spazio, 6 hanno raggiunto il suolo lunare nel corso di un periodo compreso tra il 1969 e il 1972. Ad oggi il LEM resta ancora l'unico veicolo ad aver portato esseri umani sul suolo lunare.
L'esplorazione della Luna è avvenuta sia attraverso sonde robotiche, sia direttamente tramite equipaggi umani. La prima missione per l'esplorazione della Luna è stata la sonda Luna 1 lanciata dall'Unione Sovietica nel 1959 nell'ambito del Programma Luna. La missione eseguì un sorvolo ravvicinato del satellite, ma "mancò" la superficie, obiettivo che venne raggiunto il 14 settembre 1959 dalla successiva Luna 2. Nell'ottobre del 1959 la sonda sovietica Luna 3 ottenne la prima immagine della faccia nascosta. Sempre all'Unione Sovietica spetta il primato del primo lander (Luna 9, 1966) e del primo orbiter (Luna 10, 1966). Gli Stati Uniti risposero con i Programmi Pioneer e Ranger e, grazie al Programma Apollo, riuscirono con l'Apollo 11 a compiere il 20 luglio 1969 il primo atterraggio umano sulla superficie della Luna. Durante le missioni Apollo furono raccolti e portati sulla Terra 381,7 kg di campioni del suolo e delle rocce lunari. Nonostante il successo delle missioni Apollo, l'interesse dell'opinione pubblica statunitense per l'esplorazione lunare calò notevolmente e ciò determinò l'interruzione anticipata del Programma Apollo e la cessazione di missioni dedicate esplicitamente all'esplorazione della Luna. Il processo di esplorazione è ripreso nel 1990 con la prima missione giapponese, Hiten, seguita nel 1994 dalla statunitense Clementine. Proprio l'individuazione di possibili tracce di ghiaccio d'acqua in prossimità dei poli lunari da parte di quest'ultima ha generato un rinnovato interesse per la Luna che negli anni duemila ha condotto al lancio di missioni lunari da parte delle agenzie spaziali statunitense, europea, giapponese, cinese ed indiana. La Cina, la Russia e gli Stati Uniti, inoltre, hanno reso noto di voler riportare un equipaggio umano sulla superficie lunare e di valutare l'opportunità di stabilirvi una base di ricerca permanente.
Fino alla data odierna, solo 12 astronauti, tutti statunitensi, hanno camminato sulla superficie della Luna. Tutti facevano parte del programma Apollo. Gli astronauti lunari, elencati in ordine cronologico (con indicazione dell'effettivo contatto con il suolo lunare), furono:
L'Apollo 8 fu la seconda missione con equipaggio del programma spaziale statunitense Apollo. La navicella venne lanciata il 21 dicembre 1968 e divenne la prima con a bordo degli uomini a lasciare l'orbita della Terra, a raggiungere la Luna, ad orbitare intorno ad essa ad una distanza di 384 000 km dalla Terra e tornare in sicurezza sulla stessa. I tre astronauti membri dell'equipaggio – il comandante Frank Borman, il pilota del modulo di comando James Lovell e il pilota del modulo lunare William Anders – divennero pertanto i primi esseri umani ad uscire dalla gravità terrestre, a poter osservare la Terra nella sua interezza, ad entrare nel campo gravitazionale di un corpo celeste diverso dalla Terra (la Luna), a vedere con i propri occhi il lato nascosto della Luna, ad essere testimoni dallo spazio di un'alba terrestre e a rientrare nel campo gravitazionale terrestre. Per il lancio, la missione utilizzò il razzo Saturn V, al suo terzo volo, il primo con equipaggio. Fu il primo lancio con equipaggio effettuato dal Kennedy Space Center, Florida, situato nei pressi della Cape Canaveral Air Force Station. Originariamente prevista per l'inizio del 1969 come una missione in orbita terrestre media per testare il modulo lunare e il modulo di comando, il profilo venne modificato nell'agosto del 1968 verso l'obiettivo più ambizioso, anche perché il modulo lunare non era ancora pronto per il primo volo. Ciò determinò un accorciamento di due o tre mesi rispetto a quanto inizialmente previsto della durata di addestramento e preparazione dell'equipaggio. L'Apollo 8 impiegò tre giorni per raggiungere la Luna. Orbitò intorno ad essa dieci volte nel corso di 20 ore, durante le quali l'equipaggio effettuò una trasmissione televisiva in occasione della vigilia di Natale durante la quale lessero i primi 10 versetti del libro della Genesi. All'epoca, la trasmissione risultò il programma televisivo più osservato della storia. Il successo della missione Apollo 8 aprì la strada all'Apollo 11 che portò a termine l'obiettivo del presidente americano John F. Kennedy di portare un uomo sulla superficie lunare prima della fine degli anni sessanta. Gli astronauti dell'Apollo 8 fecero il loro ritorno sulla Terra il 27 dicembre 1968, quando la loro navicella spaziale ammarò nel nord dell'Oceano Pacifico.
Apollo 13 è stata una missione spaziale statunitense, parte del programma Apollo decollata l'11 aprile 1970 alle ore 13:13 CST dal Kennedy Space Center (Pad 39). Doveva essere la terza missione a sbarcare sulla Luna dopo quelle di Apollo 11 e Apollo 12, ma è diventata celebre per il guasto che impedì l'allunaggio e rese difficoltoso il rientro sulla Terra. Un'esplosione nel modulo di servizio danneggiò molti equipaggiamenti, riducendo notevolmente la disponibilità di energia elettrica e di ossigeno. Con il Modulo di Servizio seriamente danneggiato dall'esplosione, i tre astronauti furono costretti a trasferirsi nel Modulo Lunare "Aquarius", utilizzandolo come navicella per il ritorno anziché come mezzo per atterrare sulla Luna. Sfruttando una traiettoria di rientro libero attorno alla Luna volò a una distanza di 254 chilometri dalla superficie della faccia nascosta della Luna, stabilendo così il record, tutt'oggi detenuto, della massima distanza raggiunta da un essere umano dalla Terra: 400 171 km. Dopo avere affrontato numerose difficoltà la navicella rientrò sulla Terra il 17 aprile. Durante il rientro in atmosfera il blackout radio durò per 86 secondi più del previsto, uno dei blackout radio più lunghi del programma Apollo. Il ritorno, durato quattro giorni, fu freddo, scomodo e teso. La missione Apollo 13 è tuttavia servita per dimostrare la capacità del programma di affrontare situazioni di crisi imprevedibili, portando in salvo tutto l'equipaggio.
Apollo 11 fu la missione spaziale che portò i primi uomini sulla Luna, gli astronauti statunitensi Neil Armstrong e Buzz Aldrin, il 20 luglio 1969 alle 20:17:40 UTC. Armstrong fu il primo a mettere piede sul suolo lunare, sei ore più tardi dell'allunaggio, il 21 luglio alle ore 02:56 UTC. Aldrin arrivò 19 minuti dopo. I due trascorsero circa due ore e mezza al di fuori della navicella, e raccolsero 21,5 kg di materiale lunare che riportarono a Terra. Il terzo membro della missione, Michael Collins (pilota del modulo di comando), rimase in orbita lunare mentre gli altri due erano sulla superficie; dopo 21,5 ore dall'allunaggio, gli astronauti si riunirono e Collins pilotò il modulo di comando Columbia nella traiettoria di ritorno sulla Terra. La missione terminò il 24 luglio, con l'ammaraggio nell'Oceano Pacifico. Lanciata da un razzo Saturn V dal Kennedy Space Center, il 16 luglio alle 13:32 UTC, Apollo 11 fu la quinta missione con equipaggio del programma Apollo della NASA. La navicella spaziale Apollo era costituita da tre parti: un Modulo di Comando (CM) che ospitava i tre astronauti ed è l'unica parte rientrata a Terra, un modulo di servizio (SM), che forniva il modulo di comando di propulsione, energia elettrica, ossigeno e acqua, e un Modulo Lunare (LM). La navicella entrò in orbita lunare dopo circa tre giorni di viaggio e, una volta raggiunta, gli astronauti Armstrong e Aldrin si spostarono sul modulo lunare Eagle con cui discesero nel Mare della Tranquillità. Dopo aver messo piede sulla Luna e aver effettuato la prima passeggiata lunare della storia, gli astronauti utilizzarono lo stadio di ascesa di Eagle per lasciare la superficie e ricongiungersi a Collins sul modulo di comando. Sganciarono, quindi, Eagle prima di effettuare le manovre che li avrebbero portati fuori dall'orbita lunare verso una traiettoria in direzione della Terra dove ammararono nell'Oceano Pacifico il 24 luglio dopo più di otto giorni nello spazio. La prima passeggiata lunare fu trasmessa in diretta televisiva per un pubblico mondiale. Nel mettere il primo piede sulla superficie della Luna Armstrong commentò l'evento come "un piccolo passo per [un] uomo, un grande balzo per l'umanità". Apollo 11 concluse la corsa allo spazio intrapresa dagli Stati Uniti e dall'Unione Sovietica nello scenario più ampio della guerra fredda, realizzando l'obiettivo nazionale che il presidente degli Stati Uniti John F. Kennedy aveva definito il 25 maggio 1961 in occasione di un discorso davanti al Congresso degli Stati Uniti: "prima che finisca questo decennio, di far atterrare un uomo sulla Luna e farlo tornare sano e salvo sulla Terra".