Gran parte della tecnologia comune nella vita quotidiana di oggi ha origine dall'impulso di portare un essere umano sulla luna. Questo sforzo ha raggiunto il suo apice quando Neil Armstrong è sceso dal modulo di atterraggio Eagle sulla superficie lunare 50 anni fa.

In qualità di ambasciatore dell'astronomia aerea della NASA e direttore dell'Università del Wisconsin-Milwaukee Manfred Olson Planetarium, So che le tecnologie alla base delle previsioni del tempo, GPS e persino smartphone possono far risalire le loro origini alla corsa alla luna.

1. Razzi

4 ottobre Il 1957 segnò l'alba dell'era spaziale, quando l'Unione Sovietica lanciò lo Sputnik 1, il primo satellite creato dall'uomo. I sovietici furono i primi a realizzare potenti veicoli di lancio adattando i missili a lungo raggio dell'era della seconda guerra mondiale, soprattutto il tedesco V-2.

Da li, la propulsione spaziale e la tecnologia satellitare si sono mosse rapidamente:Luna 1 è sfuggita al campo gravitazionale terrestre per sorvolare la luna il 4 gennaio, 1959; Vostok 1 trasportava il primo essere umano, Yuri Gagarin, nello spazio il 12 aprile 1961; e Telstar, il primo satellite commerciale, ha inviato segnali televisivi attraverso l'Oceano Atlantico il 10 luglio, 1962.

L'allunaggio del 1969 ha anche sfruttato l'esperienza degli scienziati tedeschi, come Wernher von Braun, per inviare enormi carichi utili nello spazio. I motori F-1 di Saturn V, il veicolo di lancio del programma Apollo, bruciato un totale di 2, 800 tonnellate di carburante a una velocità di 12,9 tonnellate al secondo.

Saturn V è ancora il razzo più potente mai costruito, ma i razzi oggi sono molto più economici da lanciare. Per esempio, considerando che Saturn V è costato 185 milioni di dollari, che si traduce in oltre 1 miliardo di dollari nel 2019, il lancio di Falcon Heavy di oggi costa solo 90 milioni di dollari. Quei razzi sono come i satelliti, astronauti e altri veicoli spaziali scendono dalla superficie terrestre, per continuare a riportare informazioni e approfondimenti da altri mondi.

2. Satelliti

La ricerca di una spinta sufficiente per far atterrare un uomo sulla luna ha portato alla costruzione di veicoli abbastanza potenti da lanciare carichi utili ad altezze di 21, da 200 a 22, 600 miglia (34, da 100 a 36, 440 km) sopra la superficie terrestre. A tali altitudini, la velocità di orbita dei satelliti si allinea con la velocità di rotazione del pianeta, quindi i satelliti rimangono su un punto fisso, in quella che viene chiamata orbita geosincrona. I satelliti geostazionari sono responsabili delle comunicazioni, fornendo sia connettività Internet che programmazione TV.

All'inizio del 2019, ce n'erano 4, 987 satelliti in orbita attorno alla Terra; solo nel 2018 ci sono stati più di 382 lanci orbitali in tutto il mondo. Dei satelliti attualmente operativi, circa il 40% dei payload consente comunicazioni, il 36% osserva la Terra, l'11% dimostra tecnologie, Il 7% migliora la navigazione e il posizionamento e il 6% fa avanzare lo spazio e le scienze della terra.

3. Miniaturizzazione

Le missioni spaziali, allora e anche oggi, hanno rigidi limiti su quanto possono essere grandi e pesanti le loro attrezzature, perché è necessaria così tanta energia per decollare e raggiungere l'orbita. Questi vincoli hanno spinto l'industria spaziale a trovare modi per realizzare versioni più piccole e leggere di quasi tutto:anche le pareti del modulo di atterraggio lunare sono state ridotte allo spessore di due fogli di carta.

Dalla fine degli anni Quaranta alla fine degli anni Sessanta, il peso e il consumo di energia dell'elettronica sono stati ridotti di un fattore almeno di diverse centinaia, dalle 30 tonnellate e 160 kilowatt dell'integratore numerico elettrico e del computer alle 70 libbre e 70 watt del computer di guida Apollo. Questa differenza di peso è equivalente a quella tra una megattera e un armadillo.

Le missioni con equipaggio richiedevano sistemi più complessi rispetto a prima, quelli senza equipaggio. Per esempio, nel 1951, il Computer Automatico Universale era in grado di 1, 905 istruzioni al secondo, considerando che il sistema di guida del Saturn V ha eseguito 12, 190 istruzioni al secondo. La tendenza verso un'elettronica agile è continuata, con moderni dispositivi portatili abitualmente in grado di eseguire istruzioni 120 milioni di volte più velocemente del sistema di guida che ha permesso il decollo dell'Apollo 11. La necessità di miniaturizzare i computer per l'esplorazione dello spazio negli anni '60 ha motivato l'intera industria a progettare più piccoli, computer più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico, che hanno influenzato praticamente ogni aspetto della vita di oggi, dalle comunicazioni alla salute e dalla produzione ai trasporti.

4. Rete globale di stazioni di terra

Comunicare con veicoli e persone nello spazio era importante tanto quanto portarli lassù in primo luogo. Un importante passo avanti associato allo sbarco lunare del 1969 fu la costruzione di una rete globale di stazioni di terra, chiamato Deep Space Network, per consentire ai controllori sulla Terra di comunicare costantemente con missioni in orbite terrestri altamente ellittiche o oltre. Questa continuità è stata possibile perché le strutture a terra sono state posizionate strategicamente a 120 gradi di latitudine in modo che ogni veicolo spaziale fosse sempre nel raggio di una delle stazioni di terra.

A causa della limitata capacità di potenza della navicella, grandi antenne furono costruite sulla Terra per simulare "grandi orecchie" per ascoltare messaggi deboli e per fungere da "grandi bocche" per trasmettere comandi rumorosi. Infatti, il Deep Space Network è stato utilizzato per comunicare con gli astronauti dell'Apollo 11 ed è stato utilizzato per trasmettere le prime immagini televisive drammatiche di Neil Armstrong che sale sulla luna. La rete è stata anche fondamentale per la sopravvivenza dell'equipaggio dell'Apollo 13 perché avevano bisogno della guida del personale di terra senza sprecare il loro prezioso potere nelle comunicazioni.

Diverse dozzine di missioni utilizzano il Deep Space Network come parte della continua esplorazione del nostro sistema solare e oltre. Inoltre, il Deep Space Network consente comunicazioni con satelliti che si trovano su orbite altamente ellittiche, per monitorare i poli e fornire segnali radio.

5. Guardando indietro alla Terra

Raggiungere lo spazio ha permesso alle persone di rivolgere i propri sforzi di ricerca verso la Terra. Nell'agosto 1959, il satellite senza equipaggio Explorer VI ha scattato le prime foto grezze della Terra dallo spazio in una missione di ricerca nell'atmosfera superiore, in preparazione al programma Apollo.

Quasi un decennio dopo, l'equipaggio dell'Apollo 8 ha scattato una famosa foto della Terra che sorge sul paesaggio lunare, giustamente chiamato "Earthrise". Questa immagine ha aiutato le persone a comprendere il nostro pianeta come un mondo condiviso unico e ha dato impulso al movimento ambientalista.

La comprensione del ruolo del nostro pianeta nell'universo è stata approfondita con la foto del "punto blu pallido" di Voyager 1, un'immagine ricevuta dal Deep Space Network.

Da allora, le persone e le nostre macchine hanno scattato foto della Terra dallo spazio. Le viste della Terra dallo spazio guidano le persone sia a livello globale che locale. Quello che è iniziato nei primi anni '60 come sistema satellitare della Marina degli Stati Uniti per tracciare i suoi sottomarini Polaris entro 600 piedi (185 metri) è sbocciato nella rete di satelliti del Global Positioning System che fornisce servizi di localizzazione in tutto il mondo.

Le immagini di una serie di satelliti di osservazione della Terra chiamati Landsat vengono utilizzate per determinare la salute delle colture, identificare le fioriture di alghe e trovare potenziali depositi di petrolio. Altri usi includono l'identificazione di quali tipi di gestione forestale sono più efficaci nel rallentare la diffusione degli incendi o nel riconoscere i cambiamenti globali come la copertura dei ghiacciai e lo sviluppo urbano.

Man mano che impariamo di più sul nostro pianeta e sugli esopianeti, i pianeti intorno ad altre stelle, diventiamo più consapevoli di quanto sia prezioso il nostro pianeta. Gli sforzi per preservare la Terra stessa potrebbero ancora trovare aiuto dalle celle a combustibile, un'altra tecnologia del programma Apollo. Questi sistemi di stoccaggio per idrogeno e ossigeno nell'Apollo Service Module, che conteneva sistemi di supporto vitale e forniture per le missioni di sbarco lunare, generava energia e produceva acqua potabile per gli astronauti. Fonti di energia molto più pulite rispetto ai tradizionali motori a combustione, le celle a combustibile possono svolgere un ruolo nella trasformazione della produzione energetica globale per combattere il cambiamento climatico.

Possiamo solo chiederci quali innovazioni dallo sforzo di inviare persone su altri pianeti influenzeranno i terrestri 50 anni dopo il primo Marswalk.