Locais de pouso Apollo: caminhada pelas seis missões

Onde Eagle pousou

Os locais de pouso Apollo são seis, da Base da Tranquilidade a Taurus-Littrow. Esta exposição permite caminhar entre os objetos em tamanho real, com os olhos na altura de uma pessoa em pé. Quase todos conhecem o pouso de Apollo 11 por algumas fotografias: uma bota na poeira cinza, uma bandeira e um módulo dourado sob o céu negro. As imagens não mostram como tudo se distribui. A que distância a bandeira ficava da escada? Onde estava a câmera de TV? Para que lado caíam as sombras? Aqui você pode caminhar de um objeto ao seguinte e depois visitar os cinco pousos posteriores.

O módulo lunar Eagle pousou no Mar da Tranquilidade (Mare Tranquillitatis), em 0,67416° N, 23,47314° E, posição informada pelo registro NSSDCA da NASA a partir de imagens de Lunar Reconnaissance Orbiter. O plano era atingir uma área lisa de basalto. Nos minutos finais, o computador apontava para a encosta coberta de blocos do cráter West, com cerca de 190 m de diâmetro. Armstrong assumiu o controle e seguiu até encontrar terreno livre. Pouco antes de tocar o solo, Eagle sobrevoou um cráter menor, depois chamado Little West. Os nomes seguem a antiga convenção das direções lunares vistas da Terra; por isso um cráter chamado “West” fica a leste do pouso em um mapa moderno.

A disposição do modelo vem de três fontes da NASA. O texto e o mapa preliminar de percursos do Apollo 11 Preliminary Science Report (NASA SP-214, 1969) mostram os cráteres e as posições aproximadas do equipamento. Os registros NSSDCA fornecem as dimensões do módulo e a posição dos experimentos. As imagens LROC, obtidas da órbita cerca de 40 anos depois, mostram as trilhas, o módulo e os instrumentos ainda onde foram deixados.

O estágio de descida antes e depois da decolagem

O módulo lunar reunia duas naves sobrepostas. A metade inferior, o estágio de descida, levava o motor de pouso, as pernas e a maior parte do equipamento. O NSSDCA o descreve como um prisma octogonal de 4,2 m de largura e 1,7 m de espessura, sustentado a 1,5 m do chão por quatro pernas, com 9,4 m entre as extremidades dos apoios opostos. A metade superior, o estágio de subida, era a cabine, com cerca de 2,8 m de altura e 4,0 por 4,3 m de largura.

Na partida, o estágio de descida virou plataforma de lançamento. O estágio de subida ligou seu próprio motor e decolou às 17:54:01 UT de 21 de julho de 1969, após 21 horas e 36 minutos na superfície. Tudo abaixo da cabine ficou: o estágio dourado, as pernas, a escada e a placa de aço inoxidável na perna da escada. Ative “Após a decolagem” nos controles para ver esse estado. A cabine desaparece, a folha do vento solar não está mais ali, pois foi guardada para voltar à Terra, e a bandeira fica no chão. Aldrin olhou pela janela durante a decolagem e viu os gases derrubarem a bandeira.

O que foi instalado ao redor do módulo

A caminhada foi curta. A NASA informa o fechamento da escotilha às 05:11:13 UT, cerca de duas horas e quinze minutos após o primeiro passo de Armstrong. Nesse intervalo, a tripulação instalou o seguinte.

• A bandeira. SP-214 informa 36 por 61 polegadas (0,91 por 1,55 m), em uma haste de 92,6 polegadas (2,35 m), com uma barra superior de 47 polegadas. A haste só entrava de 6 a 8 polegadas (15 a 20 cm) antes de encontrar solo firme.
• A câmera de TV. Ficava inicialmente no compartimento de equipamentos ao lado da escada e filmou a descida de Armstrong. Depois foi levada em um tripé para além da bandeira, com o cabo sobre a poeira. LROC ainda identifica o tripé da órbita. No modelo, fica a cerca de 18 m do módulo.
• O experimento de composição do vento solar. Uma folha de alumínio de 4000 cm² pendurada em uma haste voltada ao Sol. As partículas do vento solar se incrustavam na folha. A tripulação a enrolou após 77 minutos e a trouxe à Terra.
• O Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP). Eram dois instrumentos. O sismômetro passivo, com duas abas de painéis solares, ficou a cerca de 17 m ao sul do módulo. O retrorrefletor laser, um painel de 100 prismas de canto, ficou cerca de 5 m ao norte-noroeste do sismômetro.

SP-214 também traz uma observação franca sobre distâncias. Vistos da cabine, a bandeira, a câmera e os experimentos “pareciam estar imediatamente do lado de fora da janela”, embora estivessem a uma distância razoável. Sem névoa nem objetos conhecidos, os olhos não têm referências para avaliar distâncias.

Por que a bandeira parece tremular

Na Terra, uma bandeira só se estende quando o vento a sustenta. A Lua não tem vento, por isso uma barra horizontal foi costurada na bainha superior. A barra mantém a borda estendida para fora da haste. O tecido conserva as dobras feitas quando ficou guardado em um tubo. Essas ondulações sugerem movimento nas fotografias.

O modelo a desenha assim: uma barra fixa e um tecido ondulado que nunca se move. Fique parado ao lado e verá que nada se agita.

Caminhar e saltar com um sexto de g

A gravidade lunar é de 1,62 m/s², segundo a ficha da NASA, contra 9,81 m/s² na Terra. É 9,81 / 1,62 = 6,06 vezes menor, o “um sexto de g” dos relatórios Apollo. Tudo que você carrega pesa um sexto, mas conserva a massa; iniciar ou interromper seu movimento continua igualmente difícil.

Um salto evidencia a diferença. Ao sair do chão com velocidade v, você atinge h = v² / 2g e permanece no ar por t = 2v / g. O modelo dá a cada salto uma velocidade inicial de 1,4 m/s:

• Na Lua: h = 1,4² / (2 × 1,62) = 1,96 / 3,24 = 0,60 m, e t = 2 × 1,4 / 1,62 = 1,73 s.
• Na Terra: h = 1,96 / (2 × 9,81) = 0,10 m, e t = 2 × 1,4 / 9,81 = 0,29 s.

O mesmo impulso eleva você seis vezes mais e mantém você no ar seis vezes mais tempo. O indicador no alto à esquerda mede cada salto e mostra altura e duração. Ative “Gravidade terrestre” para testar o mesmo salto com 9,81 m/s².

Por que não dar um impulso maior? Com traje pressurizado e mochila, o astronauta mal conseguia dobrar os joelhos, e o traje resistia aos movimentos. Eles avançavam com uma corrida aos pequenos saltos, não com grandes pulos. SP-214 observa que se mover com traje na Lua parecia se mover sem traje na Terra. O modelo mantém a caminhada em 1,1 m/s e a corrida em 2,3 m/s, velocidades baixas coerentes com essa descrição.

Por que o horizonte fica tão perto

Imagine uma esfera de raio R, com seus olhos à altura h. A linha de visão tangencia a superfície a uma distância d e forma um triângulo retângulo com o centro: (R + h)² = R² + d². Isolando d, temos d = √(2Rh + h²). Como h é minúscula diante de R, d ≈ √(2Rh).

Para a Lua, R = 1737,4 km, o raio médio volumétrico da NASA, e h = 1,6 m:

d = √(2 × 1.737.400 × 1,6) = √5.559.680 ≈ 2358 m.

O horizonte está, portanto, a cerca de 2,4 km. Na Terra, com R = 6371 km, os mesmos olhos veem √(2 × 6.371.000 × 1,6) ≈ 4515 m, cerca de 4,5 km. A razão das distâncias é a raiz quadrada da razão dos raios, √(1737,4 / 6371) = 0,52.

O modelo não disfarça esse efeito. O chão é uma superfície única até 3,2 km, com cada ponto rebaixado em x² / 2R, a queda de uma esfera em relação a um plano. A 1 km, ela vale 1000² / (2 × 1.737.400) = 0,29 m. Além de cerca de 2,4 km, o terreno desaparece naturalmente. Olhe para oeste na sétima etapa: você vê uma curva, não uma borda pintada.

Céu negro e sombras nítidas

Na Terra o céu é azul porque o ar espalha a luz solar em todas as direções, e essa luz também preenche as sombras. A Lua não tem ar. A luz vem de um disco pequeno e muito brilhante, sem nada para desviá-la às sombras. Por isso o céu é negro ao meio-dia e as sombras também são quase negras.

A luz que chega à sombra vem do solo. O terreno cinza reflete só cerca de um décimo da luz recebida, mas sob o Sol isso basta para revelar o lado sombreado do módulo. O modelo ilumina da mesma maneira: uma luz dura para o Sol e um brilho fraco vindo de baixo, sem luz azul do céu.

O pouso foi programado com o Sol baixo. SP-214 informa elevação de cerca de 10°, produzindo sombras longas. Um estágio de descida de 3,2 m projeta uma sombra de 3,2 / tan 10° = 18 m, e uma pessoa de 1,8 m projeta cerca de 10 m. Mova “Altura do Sol” para ver como o chão parece mais plano com o Sol alto. Por isso os planejadores queriam a luz baixa da manhã: sombras longas revelam cada elevação e cratera.

A cronologia nos registros da NASA

Os horários vêm do registro NSSDCA do módulo lunar Apollo 11 e de SP-214. GET é o tempo transcorrido desde o lançamento, às 13:32:00 UT de 16 de julho de 1969.

Os dois horários de pouso diferem em dois segundos porque NSSDCA fornece o instante anunciado pela tripulação, enquanto SP-214 determinou pela filmagem quando os apoios se acomodaram. Entre o pouso e o primeiro passo passaram 398 minutos, cerca de seis horas e meia, usados para verificar a nave e vestir os trajes. Aldrin desceu 19 minutos após o primeiro passo de Armstrong.

Seis locais e sua disposição

Apollo 11 foi o primeiro de seis pousos. Entre julho de 1969 e dezembro de 1972, doze astronautas caminharam em seis pontos da face próxima da Lua, e cada tripulação ficou mais tempo e foi mais longe que a anterior. O botão “Locais”, no alto, leva a qualquer um deles. Cada local é uma área separada com seu módulo no centro, criada na primeira visita para não carregar cinco paisagens que talvez você não visite.

A disposição segue uma regra: onde a NASA fornece uma posição medida, o modelo a utiliza. O NSSDCA mantém uma tabela de coordenadas de cada módulo, cada Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) e cada refletor laser, calculadas na mesma grade lunar. Um grau de latitude em uma Lua de raio 1737,4 km vale π × 1.737.400 / 180 = 30.323 m. Um grau de longitude vale esse resultado vezes o cosseno da latitude. Subtrair as coordenadas dá os deslocamentos usados aqui:

O restante vem dos relatos do Apollo Lunar Surface Journal e das páginas NASA: “cerca de 200 metros”, “quase cinco quilômetros ao sul”, “a cerca de 30 metros da borda”. A precisão é de poucos metros perto do módulo e de cerca de cem metros nas estações distantes. Os instrumentos de cada estação seguem o padrão ALSEP habitual, de poucos metros a algumas dezenas de metros da caixa, não posições medidas individualmente. A verificação do local anterior à criação da página recalcula os deslocamentos NSSDCA e as distâncias dos relatos e falha se uma posição do modelo se desvia.

Apollo 12: pousar perto de um robô

Apollo 12 pousou no Oceano das Tempestades em 19 de novembro de 1969. Sua tarefa era demonstrar um pouso em ponto escolhido. A referência era Surveyor 3, robô que pousara em uma cratera em abril de 1967. Pete Conrad colocou Intrepid na borda noroeste, a cerca de 535 ft (163 m) do robô e 120 ft (37 m) a nordeste da cratera Head, a “cabeça” do padrão de crateras Snowman usado para orientar o pouso.

Conrad e Alan Bean fizeram duas caminhadas, totalizando 7,75 horas. Na primeira instalaram o primeiro ALSEP completo, cerca de 183 m a noroeste do módulo, com gerador de plutônio, sismômetro, magnetômetro, espectrômetro de vento solar e detector de íons. A estação ligou às 14:21 UT daquele dia e operou até 30 de setembro de 1977. A nova câmera colorida durou menos: Bean a apontou ao Sol durante a mudança de posição e ela foi danificada.

A segunda caminhada foi uma volta de cerca de 5200 ft, chegando a cerca de 1300 ft (400 m) de Intrepid. Contornou Head, passou por Bench, rodeou Sharp, com 12 m de diâmetro e 3 m de profundidade, a cratera mais recente do percurso, voltou ao sul de Halo e desceu à cratera Surveyor, com cerca de 650 ft (200 m). Em Surveyor 3, cortaram a câmera, a pá de amostras e tubos para estudar os efeitos de dois anos e meio na Lua. Desça à cratera para repetir a visita; um dos “Desafios” pede isso.

Apollo 14: o carrinho, Cone e o golfe

Apollo 14 pousou em Fra Mauro em 5 de fevereiro de 1971, a cerca de 30 m do alvo, em solo inclinado cerca de oito graus. Alan Shepard e Edgar Mitchell fizeram duas caminhadas, somando 9,38 horas, e percorreram 3,45 km a pé. Levaram o Modular Equipment Transporter, carrinho de duas rodas para ferramentas, câmeras e sacos de amostras.

A segunda caminhada subiu pelos materiais ejetados de Cone, cratera jovem cujas rochas da borda vieram das profundezas. A Estação A ficava a cerca de 200 m. Após uma hora estavam a cerca de 650 m, sobre os materiais de Cone. O terreno subia e ondulava, ocultando a borda atrás da elevação seguinte. Com o tempo acabando, voltaram da Estação C1, junto ao bloco hoje chamado Saddle Rock. As imagens LROC mostraram depois que haviam chegado a cerca de 30 m da borda. No modelo, avance um pouco para leste desde C1: o chão cai para a cratera que nunca viram.

Ao fim, Shepard fixou uma cabeça de ferro seis ao cabo da ferramenta de amostragem de contingência e bateu em duas bolas com uma mão diante da câmera, a oeste do módulo. Nenhuma fotografia foi feita; a TV é o único registro. Depois Mitchell fotografou da janela uma pequena cratera com uma bola e o “dardo”, a haste do coletor de vento solar que havia lançado. Ambos estão no modelo. Encontrar o ponto do golpe de Shepard é um dos “Desafios”.

Apollo 15: o primeiro veículo lunar e Hadley Rille

Apollo 15 iniciou as três longas missões J. Falcon pousou em 30 de julho de 1971 em Hadley, entre os Apeninos e o canal sinuoso Hadley Rille, e ficou quase três dias. Levava o primeiro Lunar Roving Vehicle. Segundo a NASA: massa de 210 kg, capacidade para outros 490 kg, estrutura de 3,1 m com distância entre eixos de 2,3 m, rodas de 81,8 cm com pneus de malha de aço e altura livre de 36 cm. Em Apollo 15 percorreu 27,8 km em pouco mais de três horas ao volante e chegou a 5,0 km do módulo.

David Scott e James Irwin dirigiram ao sul para a Estação 1 em Elbow, na curva do canal, e subiram a encosta de Hadley Delta. No segundo percurso encontraram Genesis Rock em Spur, cerca de 60 m acima do módulo e quase 5 km ao sul: anortosito branco, fragmento da crosta lunar primitiva. No último, fotografaram as camadas da parede oposta desde a Estação 9A, na borda leste. No modelo o canal tem cerca de 1,4 km de largura e 300 m de profundidade, com a borda oeste cerca de 30 m abaixo da leste, como descreve o Journal.

O ALSEP acrescentou um experimento de fluxo térmico, e o refletor tem 300 prismas de canto em vez de 100. Antes de partir, Scott soltou juntos um martelo e uma pena de falcão diante da câmera; ambos tocaram o chão ao mesmo tempo. Também deixou Fallen Astronaut, pequena figura de alumínio, com uma placa nomeando 14 astronautas e cosmonautas mortos, perto do último estacionamento do veículo.

Apollo 16: o único pouso nas terras altas

Apollo 16 pousou nas terras altas de Descartes às 02:23 UT de 21 de abril de 1972, ainda 20 de abril em Houston. Foi o único pouso Apollo nas terras altas centrais. Os geólogos esperavam rochas vulcânicas e encontraram brechas, fragmentos unidos por impactos. John Young e Charles Duke dirigiram 26,7 km e passaram 20,23 horas fora.

O primeiro percurso foi a oeste, a Flag e Plum, onde recolheram Big Muley: com 11,7 kg, a maior rocha trazida por Apollo. O segundo subiu Stone Mountain ao sul. O terceiro foi 4,5 km ao norte até North Ray, cratera com cerca de um quilômetro de diâmetro. Da borda observaram uma depressão de cerca de 230 m e amostraram House Rock, o maior bloco do local, e Shadow Rock, sob cuja saliência o solo nunca recebe Sol. Perto do módulo estava a câmera de ultravioleta distante de George Carruthers, o primeiro telescópio na Lua. O experimento de fluxo térmico não funcionou: Young prendeu o pé no cabo e o arrancou da estação central.

Apollo 17: a estadia mais longa

Apollo 17 pousou em 11 de dezembro de 1972 no vale Taurus-Littrow, cercado pelo South Massif, North Massif e Sculptured Hills. Eugene Cernan e Harrison Schmitt, geólogo, ficaram cerca de 75 horas, a maior permanência. Fizeram três caminhadas somando 22,07 horas e dirigiram 35,9 km. A Estação 2, no sopé do South Massif, estava a 7,6 km do módulo, a maior distância alcançada por uma tripulação Apollo.

Na Estação 4, Schmitt viu solo laranja na borda de Shorty. Eram pequenas esferas de vidro vulcânico de uma fonte de lava de cerca de 3,6 bilhões de anos. Na Estação 6 amostraram um bloco que rolara pelo North Massif e se partira, hoje chamado Tracy's Rock. O ALSEP era inteiramente novo: gravímetro para ondas gravitacionais, espectrômetro atmosférico, detector de poeira, linha sísmica com oito cargas detonadas após a partida, experimento de fluxo térmico e sonda de nêutrons na perfuração profunda. A placa da escada diz: “Aqui o ser humano concluiu suas primeiras explorações da Lua, dezembro de 1972 d.C.”.

Dirigir com um sexto da gravidade

O veículo usa os mesmos controles da caminhada, mas avança mais. “Velocidade do veículo” fixa o limite inicial em 12 km/h, frente aos 10 a 12 km/h informados pela NASA para terreno liso e plano. Segurar a tecla de corrida permite 18 km/h, o recorde real. A direção segue para onde você olha.

A suspensão explica o efeito. O modelo acompanha a altura do chão sob o veículo; na Terra a gravidade manteria as rodas apoiadas. Na Lua, ela é de 1,62 m/s². Se o solo desce mais depressa, o veículo se desprende e percorre um pequeno arco. Em uma elevação de altura A e comprimento L atravessada a velocidade v, o chão se curva para baixo com aceleração de até A × (2π / L)² × v². Para uma elevação de 3,5 cm por 3,7 m a 12 km/h (3,33 m/s), isso dá 0,035 × 2,88 × 11,1 = 1,1 m/s², menor que 1,62: as rodas ficam no solo. A 18 km/h (5 m/s), dá 2,5 m/s², maior que 1,62, e o veículo perde apoio em cada topo. Uma borda de cratera provoca isso a qualquer velocidade. O indicador informa a duração do último salto; manter as quatro rodas no ar por 0,3 s é um dos “Desafios”.

Sombras longas ao longe

Todos os pousos ocorreram com o Sol baixo a leste, entre cerca de 5° e 15° sobre o horizonte, para destacar o relevo. Perto de você, as sombras vêm de um mapa que acompanha sua posição. Ele só alcança cerca de 50 m; além disso, cada ponto da malha verifica a linha para o Sol e escurece quando o terreno intermediário a ultrapassa. Assim ficam escuros o fundo de Hadley Rille e o interior de North Ray. A 12°, uma parede de 300 m projeta 300 / tan 12° = 1410 m de sombra. Por isso toda a metade mais próxima do fundo do canal fica sombreada.

Diferenças entre o modelo e o local real

• As posições do equipamento vêm do mapa SP-214 e do texto NSSDCA, com precisão de alguns metros.
• O estágio de subida é simplificado. Antenas e propulsores estão nos lugares certos, sem detalhes.
• A Terra aparece com o dobro da largura real. Vista da Lua, ocupa 1,9°, quase quatro vezes a largura da Lua no nosso céu, o que seria apenas alguns pixels no celular.
• A posição da Terra, cerca de 66,5° acima e um pouco ao sul do oeste, vem das coordenadas do local. A oscilação lunar, ou libração, a desloca alguns graus, efeito ignorado pelo modelo.
• As trilhas de passos aparecem só nos caminhos principais. O chão real era muito mais pisoteado perto da escada.
• Os outros cinco locais usam uma malha centrada em você até 30 km, para colocar os maciços de Hadley e Taurus-Littrow na distância correta. Colinas e canal são formas suaves com altura e distância certas, não modelos de elevação. Pequenas crateras e rochas soltas sem nome são aleatórias.
• As estações distantes têm precisão de cerca de cem metros, conforme o Journal. As trilhas do veículo seguem a ordem das paradas, não o caminho exato.
• A antena parabólica fica na frente à direita para não bloquear a visão; no veículo real estava em um mastro dianteiro central.
• As estrelas aparecem fracas. Nas fotografias não aparecem, pois as exposições para o terreno iluminado eram curtas demais para registrá-las.