Begin de jaren '60, toen men het bemande Amerikaanse Apollo maanprogramma aan het uitteken was, was één van de grootste uitdagingen voor de ingenieurs het ontwerpen van een systeem waarmee men een zachte landing zou kunnen maken op het oppervlak van de maan en later ermee zou kunnen terugkeren naar de Aarde. Verschillende ideeën en ontwerpen werden voorgelegd aan de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA maar uiteindelijk kwam het Lunar Excursion Module project er uit als winnaar waarna men van start ging met de bouw en ontwikkeling van de Lunar Excursion Module of kortweg 'LEM'.
Het Amerikaanse bedrijf Grumman kreeg in juli 1962 de leiding over de bouw van de LEM maanlander die zou bestaan uit twee compartimenten waarin zich 64 kilometer bedrading, twee radio's, één computer, 6 motoren, 2 radarinstallaties en tal van wetenschappelijke instrumenten zouden bevinden. Zoals eerder al vermeld werd, bestond de LEM maanlander uit twee compartimenten waarvan één diende om de maanlander te laten landen op het maanoppervlak en één om terug op te stijgen van op de maan. Het onderste compartiment van de maanlander was de afdaaltrap en deze was 3,2 meter hoog en had een diameter van 4,2 meter (landingspoten niet meegerekend). Dit compartiment had de vorm van een achthoek en was vervaardigd uit een aluminiumlegering. Binnenin dit compartiment bevonden zich de zuurstoftanks, de accu's, de raketmotor om af te dalen op de maan en de bijhorende brandstoftanks. Deze afdaaltrap was het belangrijkste onderdeel van de maanlanding doordat de 4 landingspoten hieraan bevestigd werden en deze konden worden uitgeklapt eenmaal de Maanlander aan zijn afdaling begon. Elke poot bestond uit een hoofdstang en twee zijstangen. Om zware schokken te voorkomen tijdens het landen, werden overal schokdempers bevestigd die de klap moesten opvangen. De raketmotor van de afdaaltrap kon een stuwkracht ontwikkelen van 4500 kilogram en hij beschikte over vier brandstoftanks. Deze raketmotor kon zowel met de computer als handmatig bediend worden en was regelbaar van 10% tot 94% van zijn vermogen. Als brandstof had deze raketmotor een vloeibaar mengsel dat de naam aerozine 50 kreeg en voor zijn ontbranden was geen vonk nodig.
De LEM maanlander - Foto: NASA
De raketmotor van de afdaaltrap werd tijdens de landing een eerste keer ontstoken op een hoogte van 110 kilometer boven het maanoppervlak. Op 15 kilometer boven het oppervlak werd deze motor een tweede keer ontstoken waardoor de maanlander begon af te remmen en steeds langzamer begon af te dalen. De LEM maanlander moest een verticale landing maken op het oppervlak en hiervoor kregen de Apollo astronauten een verplichte helikopter opleiding waardoor ze deze techniek van landen zouden leren. Wanneer de maanlander bijna op de maan geland was, moest men het vermogen van de raketmotor minimaal terugbrengen zodat de LEM zou landen met een snelheid van ongeveer 90 centimeter per seconde. Onderaan de vier landingspoten bevonden zich voelsprieten die ervoor zorgden dat de raketmotor helemaal uitviel indien zij contact maakten met het maanoppervlak.
Ontwerp van de LEM maanlander - Foto: NASA
Het tweede compartiment van de LEM maanlander was de zogeheten opstijgtrap. Deze was voor de bemanning wellicht het belangrijkste omdat zich hierin de cockpit van de maanlander bevond. Dit compartiment bevond zich bovenop de afdaaltrap van de maanlander, had een cirkelvormige structuur en een hoogte van 3,7 meter. De cabine binnenin de opstijgtrap waarin de bemanning verbleef had een diameter van slechts 2,3 meter. Naast deze cabine bevond zich een tussen gedeelte en een instrumentenruimte. Binnenin de leefmodule van de maanlander, waarin de twee astronauten zich bevonden, bevonden zich geen stoelen maar was de crew verplicht de landing rechtopstaand te maken en werden ze vastgehouden door gordels. De twee astronauten die zich hierin bevonden, hadden twee driehoekige venstertjes waarmee ze alles in de gaten konden houden en beschikten over een bedieningspaneel waarmee ze gegevens over de temperatuur, zuurstof en brandstof konden aflezen. Aan de voeten van de astronauten bevond zich het luik waarmee de twee op het maanoppervlak konden geraken. Dit luik had een vierkante vorm met zijden die 106 centimeter groot waren. Het leefgedeelte en tussengedeelte van de opstijgtrap kon volledig worden geïsoleerd en op druk gebracht worden waardoor de astronauten hun ruimtepak hierin niet hoefden aan te houden. In het instrumentengedeelte van de opstijgtrap konden koffers met maanstenen worden opgeborgen en bevonden zich alle communicatieonderdelen en apparatuur. Bovenaan de opstijgtrap van de maanlander bevond zich een luik met een diameter van 86 centimeter waarmee de bemanning toegang had tot de Apollo commandomodule wanneer deze aan elkaar gekoppeld werden.
De opstijgtrap van de maanlander beschikte eveneens over een raketmotor die diende om de crew terug in een baan om de maan te brengen wanneer hun maanavontuur erop zat. Er werd gekozen voor een zelfde type raketmotor als bij de afdaaltrap. De opstijgtrap kreeg nog eens 16 extra kleinere stuurraketjes. Net als bij de afdaaltrap beschikte de opstijgtrap ook over brandstoftanks en zuurstoftanks en andere apparatuur die de twee astronauten gebruikten wanneer ze terug opstegen vanop het maanoppervlak. Wanneer de raketmotor van de opstijgtrap ontstoken werd op het maanoppervlak, diende de onderste trap van maanlander als lanceerplatform maar doordat de zwaartekracht op de maan 6 maal minder is dan die op Aarde was er geen zware stuwkracht nodig om de crew in een baan om de maan te brengen. De LEM maanlander bleek na de Apollo maanvluchten één van de meest succesvolle realisaties te zijn uit dit ambitieuze Amerikaanse ruimtevaartproject doordat het nooit gefaald heeft en éénmaal zelfs gediend heeft als reddingssloep tijdens de Apollo 13 missie en de crew hierdoor in leven hield. De LEM maanlanders hadden meestal een gewicht van ongeveer 16 ton. Tijdens het lanceren bevond deze module zich tussen de derde rakettrap van de Saturn V raket en de Apollo commandomodule. Eenmaal de crew begonnen was aan hun trip naar de maan, werd de maanlander uit zijn schelp gehaald en werd deze gekoppeld aan de Apollo commandomodule. De afdaaltrappen van alle maanlanders bleven alleen achter op het maanoppervlak wanneer de crew telkens de maan verliet. De opstijgmodules liet men uiteindelijk neerstorten op de maan eenmaal de crew zich opnieuw in de Apollo commandomodule bevond. De mens had wellicht nooit op de maan kunnen landen indien de LEM maanlander niet zo succesvol en betrouwbaar was geweest als tijdens de Apollo maanvluchten. Dankzij deze kleine module hebben twaalf mensen de kans gekregen om te wandelen op het oppervlak van de maan.
