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7.11 Ma il modulo lunare non era troppo piccolo per risalire dalla Luna?

IN BREVE: No. La forza di gravità lunare è un sesto di quella terrestre, la velocità orbitale è un quarto di quella terrestre e per ripartire dalla Luna non occorre vincere la resistenza dell’aria. Raggiungere l’orbita lunare richiede quindi molto meno propellente che partire dalla Terra, specialmente con un veicolo ridotto all’osso e un carico molto modesto (due astronauti e delle rocce lunari). Non occorreva che il LM raggiungesse la velocità di fuga lunare, ma soltanto quella orbitale: la spinta per tornare sulla Terra era data dal motore principale del Modulo di Servizio.


IN DETTAGLIO: Le dimensioni davvero minime e l’aspetto fragile dello stadio di risalita del Modulo Lunare, usato per ripartire dalla Luna (Figura 7.11-1), contrastano fortemente con l’enormità massiccia del Saturn V adoperato per partire dalla Terra. C’è chi dubita che un veicolo così minuscolo fosse davvero all’altezza del compito e si chiede dove fosse stivato tutto il propellente necessario per raggiungere la velocità di fuga dalla Luna (8568 chilometri l’ora).


Figura 7.11-1. Lo stadio di risalita del Modulo Lunare di Apollo 16 torna dalla Luna. Dettaglio della foto AS16-122-19530.


In realtà le due situazioni sono drasticamente differenti. Il Saturn V doveva sollevare le proprie 2900 tonnellate iniziali, accelerare fino a 28.000 chilometri l’ora e portare a 190 chilometri di quota ben 130 tonnellate di carico, lottando contro la resistenza dell’aria e la forza di gravità della Terra.

Lo stadio di risalita del Modulo Lunare, invece, doveva sollevare 4,5 tonnellate di massa iniziale (di cui ben 2,3 erano propellente, per cui la massa da sollevare si riduceva molto durante l’ascesa), accelerare fino a circa 6650 chilometri l’ora e portare a un’altezza massima di 83 chilometri un carico di 2,2 tonnellate. Tutto questo senza dover contrastare la resistenza dell’aria, visto che la Luna non ha un’atmosfera significativa, e dovendo vincere l’attrazione gravitazionale della Luna, che è sei volte minore di quella terrestre.

Inoltre è errato il concetto di dover raggiungere la velocità di fuga: come già visto nella Sezione 7.9 per il Saturn V in partenza dalla Terra, anche per il decollo dalla Luna non è necessario raggiungere questa velocità (che consentirebbe di allontanarsi indefinitamente dal corpo celeste senza ulteriore consumo di propellente), ma è sufficiente raggiungere una velocità che consenta un’orbita: nel caso del Modulo Lunare, un’orbita ellittica con altezza variabile da 16,6 a 83 chilometri.

La spinta supplementare per lasciare l’orbita lunare e tornare verso la Terra veniva fornita infatti dal motore del Modulo di Servizio, che restava in orbita intorno alla Luna proprio per evitare di far scendere e risalire altra massa. Fu proprio per ottenere queste grandi riduzioni di massa e questi grandi risparmi di propellente che la NASA scelse la strategia del rendez-vous lunare.

Tutti questi fattori riducono enormemente le prestazioni necessarie e quindi rendono sufficienti circa 2350 chilogrammi di propellente, costituito da 910 chilogrammi di Aerozine 50 e 1440 chilogrammi di tetrossido di diazoto (ipoazotide).

A prima vista può sembrare strano che lo stadio di risalita del Modulo Lunare potesse contenere così tanto propellente, ma queste sostanze hanno una densità di 0,903 g/cm3 e 1,443 g/cm3 rispettivamente e quindi le quantità indicate dalla NASA occupano circa un metro cubo ciascuna: un volume compatibile con quello dei due serbatoi sferici situati nei rigonfiamenti presenti ai lati opposti dello stadio di risalita. Uno dei serbatoi, quello dell’Aerozine 50, è la sfera laterale visibile in Figura 7.11-2.


Figura 7.11-2. Spaccato dello stadio di risalita del modulo lunare, tratto dalla
documentazione Grumman.