Il LEM, un piccolo “ragno” che fece un balzo da gigante

Per alcuni è stato la più grande farsa del XX secolo. Per altri il più grande spreco di denaro della storia degli Stati Uniti d’America. Ma per chi ha potuto partecipare al progetto Apollo o assistere alle imprese degli astronauti da un teleschermo o una radio, l’allunaggio è stata la più grande impresa compiuta dagli uomini del secolo scorso.

Lo sbarco dell’uomo sulla Luna è stato possibile grazie a capolavoro dell’ingegneria aerospaziale degli anni ’60, il Lunar Excursion Module, più noto come LEM. Il suo scopo era quello di far atterrare sul suolo lunare due dei tre membri dell’equipaggio della navicella Apollo con tutte le apparecchiature scientifiche necessarie ad eseguire le dovute rilevazioni e campionamenti. Dopo un tempo superiore alle 75 ore di esplorazione, il LEM consentiva di decollare dalla superficie lunare per raggiungere il modulo di comando e di servizio (CMS) rimasto in orbita attorno alla Luna che avrebbe dovuto riportare l’equipaggio sulla Terra.

Dopo aver studiato varie soluzioni per il raggiungimento della Luna, la NASA accantonò sia l’idea di un volo diretto Terra-Luna tramite un enorme razzo, sia quella di un assemblaggio in orbita terrestre di una navicella che si sarebbe poi diretta verso la Luna. La scelta finale ricadde sul Lunar Orbit Randezvous per il quale si rendeva necessario un unico razzo per il raggiungimento dell’orbita terrestre, ma il velivolo inviato verso la Luna doveva essere composto da due moduli indipendenti che si dividevano una volta raggiunta l’orbita lunare. Il modulo di esplorazione doveva portare gli astronauti sulla superficie lunare e, una volta completate le operazioni, una parte di esso avrebbe dovuto ri-decollare mediante un apposito motore per raggiungere il modulo rimasto in orbita attorno alla Luna. In definitiva, il comparto lunare si componeva da due distinte parti dette stadi: lo stadio di discesa permetteva di atterrare sulla Luna e, allo stesso tempo, fungeva da rampa di lancio per lo stadio di ascesa verso il CSM. L’intelaiatura del LEM fu realizzata per lo più in alluminio al fine di avere una struttura quanto più leggera possibile. Le varie parti vennero poi unite tra loro tramite rivettatura o saldatura; inoltre, dal momento che il velivolo doveva muoversi nello spazio, il problema dell’aerodinamicità era di trascurabile importanza e, pertanto, il LEM risultava privo di qualsiasi superficie di portanza. Ciò che ne venne fuori fu un velivolo di qualità estetiche scarsamente attraenti che gli valsero il soprannome di “ragno”.

Foto del modulo LEM dell’Apollo 11 sul suolo lunare.

Lo stadio di discesa

Lo stadio di discesa aveva una massa complessiva tra le 10 e le 11 tonnellate, peso comprensivo del corpo dello stadio, del propellente e del comburente ripartiti in appositi recipienti posti alla base dello stadio. La base del telaio aveva una forma ottagonale che lo rendeva, assieme alle 4 zampe telescopiche, visivamente simile ad un ragno. La struttura interna era composta da due paia di pannelli paralleli disposti a croce che delimitavano cinque compartimenti quadrati e quattro compartimenti triangolari. Il corpo esterno era ricoperto da numerosi strati di pellicole di materiale atto all’isolamento termico del modulo, visivamente riconoscibile come una sottile pellicola color oro, volgarmente chiamata “stagnola”, ma tecnicamente conosciuto come kapton, uno dei tanti materiali che vennero creati per l’occasione dalla Dupont per la NASA.

La funzione principale dello stadio di discesa era quella di portare il LEM dall’orbita lunare alla superficie lunare. Questo obiettivo veniva raggiunto tramite un apposito propulsore, noto come DPS (Discending Propulsor System), capace di fornire una spinta modulabile e orientabile, fino ad un massimo di circa 45 kN. La possibilità di variare la spinta permetteva di variare la velocità di discesa per garantire un allunaggio delicato. Questo avrebbe garantito di preservare quanto più propellente possibile e di garantire un l’integrità del telaio e le apparecchiature di bordo durante l’atterraggio. In seconda analisi, lo stadio di discesa doveva trasportare tutte le attrezzature e i materiali necessari al corretto compimento della missione. Infatti, nei quattro compartimenti triangolari della struttura di base erano contenute tutte le attrezzature scientifiche, i sistemi di telecomunicazione e i veicoli lunari.

Vista separata dei due stadi del modulo.

Lo stadio di ascesa

Lo stadio di ascesa aveva una massa complessiva di circa 4,5 tonnellate. Dalla forma estremamente complessa e asimmetrica tanto da conferirgli l’aspetto di una testa di insetto. Questa sezione fu il risultato di un progetto di sviluppo volto all’ottimizzazione dello spazio occupato che si divide per lo più tra la cabina per l’equipaggio e il vano per il motore. A differenza della fase di atterraggio, il decollo è assai più semplice e richiede al propulsore una spinta costante nel tempo. Il motore era posto molto in alto tanto che il vertice penetrava nella cabina, mentre i serbatoi erano disposti ai lati della cabina. Questo motore non aveva vettorizzatoru di spinta e le correzioni della traiettorie venivano effettuate da appositi motori di manovra, noti come RCS (Reaction Control System), situati ad ogni angolo del modulo, la cui azione combinata permetteva di agire lungo i tre assi di beccheggio, rollio e imbardata.

La prima parte della cabina pressurizzata ospitava il pilota ed il comandante che erano mantenuti in posizione eretta da apposite cinture. Ciascun astronauta aveva davanti a sé un piccolo oblò triangolare dal quale poteva osservare il suolo lunare con un buon angolo di vista. Inoltre, ognuno di essi poteva facilmente accedere ai comandi di volo e alla strumentazione di controllo, raggruppati in pannelli in base alla funzionalità. La parte posteriore della cabina pressurizzata era molto più piccola e ospitava il sistema di controllo ambientale, nonché uno dei due sistemi di sopravvivenza portatile (il primo si trova sotto al pavimento della cabina tra i due astronauti), i prodotti alimentari, le tute EVA con gli stivali ed i caschi… All’estremità superiore era presente un boccaporto utilizzato per passare nel modulo di comando; al di là della porta si trovava uno stretto tunnel equipaggiato di un sistema di bloccaggio utilizzato per connettere i due moduli.

Strumentazione in cabina di comando del modulo di salita.

Quando i due astronauti si apprestavano a rientrare, avviando la delicata fase di decollo, un imprevisto rischiò di rovinare la loro impresa e di condannarli a morte certa: la leva del motore di risalita si era infatti rotta, probabilmente urtata da uno dei due uscendo dal modulo. Evitando il panico, l’astronauta Aldrin cercó una soluzione e, alla fine, chiudendo il circuito elettrico con una penna riuscí a far ripartire i motori. I due potettero così decollare per tornare al modulo che li avrebbe riportati sulla Terra, dando origine ad una storia che continua ad affascinare intere generazioni di uomini e donne.

Foto del modulo LEM durante la missione spaziale Apollo 15.