アポロ6号

アポロ6号（1968年4月4日）、別名AS-502は、アメリカのアポロ計画における3回目にして最後の無人飛行であり、サターンV型ロケットの2回目の試験飛行でもあった。このミッションでのサターンV型ロケットの使用により、有人宇宙飛行での使用資格が認められ、1968年12月のアポロ8号から使用されるようになった。

アポロ6号は、サターンVロケットの第3段であるS-IVBが、自身とアポロ宇宙船を月まで推進できる能力を実証することを目的としていた。その構成部品は1967年初頭にケネディ宇宙センターに到着し始めた。試験はゆっくりと進み、サターンVロケットの初打ち上げとなるアポロ4号で使用される予定だったサターンVの試験によってしばしば遅延した。1967年11月に無人ミッションが打ち上げられた後は遅延は少なくなったが、それでも飛行は1968年3月から4月に延期されるほどの遅延はあった。

飛行計画では、月遷移軌道投入後、サービスモジュールのメインエンジンを使用して直接帰還する計画で、飛行時間は約10時間とされていたが、振動により第2段と第3段のロケットダインJ-2エンジンの一部が内部燃料ラインの破裂により損傷し、第2段エンジンが早期に停止した。さらに、停止したエンジンとの配線ミスにより、もう1基の第2段エンジンも早期に停止した。機体の搭載誘導システムは、第2段と第3段の燃焼時間を延長することで補正したが、結果として得られた待機軌道は計画よりも楕円形になった。損傷した第3段エンジンは、月遷移軌道投入のために再始動できなかった。管制官は、前回のアポロ4号の試験飛行と同じ飛行プロファイルを繰り返すことを選択し、高軌道と高速帰還を達成した。エンジンの故障にもかかわらず、この飛行によりNASAはサターンVロケットを有人打ち上げに使用する十分な自信を得た。サターンVロケットの3回目の無人飛行の可能性は中止された。

サターンVロケットの2回目の試験飛行であるアポロ6号は、司令船・機械船（CSM）と、構造振動センサーを搭載した模擬月着陸船（LM）である月面試験機（LTA）を月遷移軌道に投入することを目的としており、軌道から月遷移速度への加速はサターンVロケットの第3段であるS-IVBによって行われる予定だった。この軌道は月の軌道を超えるものの、月には遭遇しない。CSMはS-IVBの噴射後すぐに分離し、その後SMエンジンが噴射して機体を減速させ、遠地点を22,204 km（11,989海里）まで下げ、CSMを地球に帰還させることで、「直接帰還」による緊急脱出をシミュレートする予定だった。帰還行程では、エンジンが再び噴射され、アポロ宇宙船が月面から帰還する際に遭遇するであろう状況をシミュレートするために機体を加速させ、再突入角度は-6.5度、速度は11,100 m/s ( 36,500 ft /s)となる予定だった。ミッション全体は約10時間続く予定だった。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}    

このミッションは、サターンVロケットがアポロ宇宙船全体を月へ送る能力をテストすることを目的としており、特に、月着陸船にかかるストレスと、ほぼ満載状態のサターンV全体の振動モードをテストすることを目的としていた。^{[ 4 ]}アポロ4号ミッション（サターンVの初飛行）で宇宙船が有人飛行の資格を得ていたため、焦点はロケットの完全な資格取得に置かれていた。初期待機軌道への到達、および宇宙船を計画された距離（月の軌道の外側）まで推進するためのS-IVBの再始動による計画されたミッションイベントの標準的な完了は、アポロ6号の主な目的を達成するのに十分であるとみなされた。^{[ 5 ]}

アポロ6号の打ち上げロケットはAS-502と命名され、飛行可能な2番目のサターンV型ロケットでした。搭載物には、ブロックIIの改良が加えられたブロックIのCSM-020が含まれていました。ブロックIのCSMは、ブロックIIのように月着陸船とドッキングする機能はありませんでした。 ^{[ 6 ]} CSM-020の改良点の中には、月帰還時の条件下でテストすることを目的とした新しい乗員ハッチがありました。^{[ 7 ]}この新しいハッチは、アポロ1号の調査委員会によって緊急時に開けるのが難しすぎると非難されたハッチに取って代わるもので、この状況は1967年1月27日のアポロ1号火災で3人の宇宙飛行士の死につながりました。^{[ 8 ]}使用された司令船はCM-020で、ミッションプログラマーやその他の機器を搭載し、遠隔操作が可能でした。^{[ 9 ] [ 10 ]}

使用されたサービスモジュールはSM-014でした。当初アポロ6号用に計画されていたSM-020は、アポロ4号のSM-017が爆発で損傷し廃棄されたため、アポロ4号で使用されました。^{[ 10 ]} CM-014はアポロ1号の調査に使用されていたため、飛行には使用できませんでした。^{[ 11 ]}短いアポロ6号のミッションでは、すべてのSMシステムが作動したわけではありませんでした。電力システムと環境制御システムから余分な熱を除去するラジエーターは接続されていませんでした。^{[ 12 ]}

ヒューストンの有人宇宙飛行センターの司令船・機械船マネージャー、ケネス・S・クラインクネヒトは、製造元のノースアメリカン・アビエーションからケネディ宇宙センターにCSM-020が到着した際、その出来栄えに満足していたが、可燃性のマイラーで包まれて到着したことには不満を抱いていた。数百もの未解決の問題を抱えて到着したアポロ1号の不運なCSMとは対照的に、CSM-020にはわずか23の、ほとんどが日常的な問題しかなかった。^{[ 13 ]}

アポロ6号には、月面試験機である模擬月着陸船LTA-2Rも搭載されていた。着陸装置のない飛行型降下段を備え、燃料タンクには水-グリコール混合液、酸化剤タンクにはフロンが充填されていた。飛行システムは搭載されておらず、上昇段はバラスト付きアルミニウム製で、振動、音響、構造的完全性を確認するための計測機器が取り付けられていた。LTA-2Rは、飛行中ずっと宇宙船-月着陸船アダプタ（SLA-9）内に留まっていた。^{[ 14 ] [ 15 ]}

S -IC第1段は1967年3月13日にバージで到着し、4日後に車両組立棟（VAB）に組み立てられました。S-IVB第3段と計器ユニットコンピュータは両方とも3月17日に到着しました。S -II第2段はまだ準備できていなかったため、アポロ4号（S-IIも遅れていた）の準備に使用されたダンベル型のスペーサーが代用され、試験を進めることができました。スペーサーはS-IIと同じ高さと質量で、すべての電気接続もS-IIと同じでした。S-IIは5月24日に到着し、7月7日にロケットに積み重ねて結合されました。^{[ 16 ]}

アポロ6号ではVABのハイベイ3が初めて使用されましたが、空調設備が不十分であることがすぐに判明しました。機器や作業員を涼しく保つために、持ち運び可能な大容量ユニットが持ち込まれました。4月には、人員と機器がアポロ4号の作業で忙しく、アポロ6号のテストに利用できなかったため、遅延が発生しました。S-II第2段は5月25日に到着し、VABのローベイの1つに組み立てられましたが、アポロ6号の作業は、アポロ4号の作業が原因で、引き続き遅延に悩まされました。機体は移動式サービスランチャー2に組み立てられましたが、打ち上げ時に後方に旋回するランチャーのアームの作業はゆっくりと進みました。司令船・機械船自体の到着も遅れ、9月下旬に予定されていた到着は2か月延期されました。^{[ 16 ]}

1967年11月9日のアポロ4号の打ち上げ後、アポロ6号計画のペースは上がったが、飛行用ハードウェアには多くの問題が残っていた。司令船・機械船は1967年12月11日に打ち上げロケットの上に組み立てられ、宇宙船スタックは1968年2月6日に発射複合施設39Aに運び出された。 ^{[ 17 ]}運び出しは丸一日かかり、その多くは豪雨の中で行われた。クローラー輸送車は通信が途絶えたため2時間停止しなければならなかったため、車両は暗くなるまで発射台に到着しなかった。移動式サービス構造物は強風のため2日間発射台に移動できなかった。^{[ 18 ] [ 16 ]}

飛行準備テストは1968年3月8日に終了し、3日後に開催されたレビューで、アポロ6号はテストの成功と会議で特定されたいくつかのアクション項目の完了を条件として打ち上げが許可された。打ち上げは1968年3月28日に予定されていたが、誘導システム機器と燃料補給の問題により4月1日、そして4月3日に延期された。カウントダウンデモンストレーションテストは3月24日に開始された。1週間以内に完了したが、打ち上げはもう一度延期しなければならなかった。4月3日、最終カウントダウンが開始され、翌日に打ち上げが予定された。^{[ 16 ]}その後のすべての問題はカウントダウンに組み込まれたホールド中に修正され、ミッションの遅延にはつながらなかった。^{[ 7 ]}

打ち上げ後の記者会見で、アポロ計画責任者のサミュエル・C・フィリップスは、「完璧なミッションではなかったことは間違いない」と述べたが、2基のエンジンを失ったにもかかわらずロケットが軌道に到達したことは「大きな予期せぬ成果」だったと付け加えた。^{[ 20 ]}ミューラーはアポロ6号を「全体的に良い仕事、素晴らしい打ち上げ、そして総合的に見て成功したミッション …そして我々は多くのことを学んだ」と評したが、後にアポロ6号は「失敗と定義されなければならないだろう」と述べた。^{[ 20 ]}

飛行の第一段階で発生したポゴ現象はよく知られていた。しかし、NASAはサターンVが「デチューン」されていた、つまり固有振動数で振動しないようにされていたと考えていた。アポロ6号の飛行後まもなく、NASAとその請負業者は将来の飛行のためにこの問題を解消しようとし、約1,000人の政府および産業界のエンジニアがこの問題に取り組んだ。F-1およびJ-2エンジンの圧力振動を減衰させるために、離陸直前に、それらにつながるバルブの空洞に衝撃吸収材としてヘリウムガスが充填された。 ^{[ 20 ]}

S-IIとS-IVBの問題は、両ステージで使用されたJ-2エンジンに起因することが判明した。J-2には、宇宙空間での始動と再始動を可能にする強化型点火装置（ASI）が搭載されていた。ASIは、実質的にはJ-2エンジンの上部中央に搭載された小型ロケットエンジンであった。極低温液体推進剤は、スパークプラグで点火できるほど低い流量でASIに供給された。ASIは、始動時にエンジンに流入する大量の燃料と酸化剤に点火するのに十分な強力な炎を生成した。^{[ 28 ]}

ミッション後のテストで、ASI に供給される推進剤ラインが真空中で故障する可能性があることがわかった。ラインには熱膨張を許容するための金属製のベローズ部分があった。地上テストでは、ラインを通過する冷たい推進剤が、LOX ラインには霜の層を、LH _{2ラインには}液体空気の層を形成し、振動を減衰させた。宇宙の真空中では、振動に対するそのような保護はなかった。アポロ 6 号では、エンジン 2 の ASI への LH ₂ラインが故障したが、LOX ラインは点火器に液体酸素を供給し続けた。水素が豊富な燃焼室に注入された過剰な酸素により、点火器領域で非常に高い温度が発生し、エンジン ドームが燃え尽きた。^{[ 29 ]} その結果生じた圧力低下により、サターン計器ユニット(IU) がエンジン停止信号を送信した。配線エラーにより、停止信号によりエンジン 3 が停止した。圧力低下により別の停止信号が発せられ、同じ配線ミスにより2番エンジンが停止した。残りの3基のエンジンは作動を続けた。^{[ 2 ]： p.6-1 [ 30 ]}点火推進剤ラインの同様の故障により、S-IVBに搭載された唯一のJ-2エンジンが再始動できなかった可能性が高い。^{[ 2 ]： p.7-1}

将来のミッションでは、ベローズは剛性の曲げ管に置き換えられ、ラインが強化された。^{[ 31 ]}アポロ6号の後、NASAの技術者たちは、宇宙船の緊急検出システムを過度のポゴが発生した場合に自動的に中止するように構成するかどうかを議論した。この計画は、飛行クルー運用部長のデーク・スレイトンによって反対された。代わりに、飛行クルーが中止するかどうかを判断できるように「ポゴ中止センサー」の作業が開始されたが、1968年8月までに、ポゴはそのようなセンサーなしで対処できることが明らかになり、その作業は中止された。^{[ 6 ] [ 31 ]}

SLAの問題は、そのハニカム構造が原因でした。ロケットが大気圏を加速するにつれて、閉じ込められた空気と水によってセルが膨張し、アダプターの表面が剥がれてしまいました。これに対し、技術者たちは閉じ込められたガスを放出するために表面に小さな穴を開け、水分を吸収するためにアダプターに薄いコルク層を配置しました。^{[ 32 ]}

NASAの努力は、上院航空宇宙科学委員会を満足させるのに十分だった。4月下旬、同委員会は、NASAがアポロ6号の異常を迅速に分析・診断し、是正措置を講じたと報告した。^{[ 20 ]}サターンVの性能と将来の打ち上げロケットの修正について詳細に分析した結果、アラバマ州のマーシャル宇宙飛行センターの技術者たちは、サターンVの3回目の無人試験飛行は不要であると結論付けた。そのため、次に飛行するサターンVはアポロ8号で有人となる（アポロ7号、最初の有人アポロミッションはサターンIBで打ち上げられる）。^{[ 3 ] [ 33 ]}

ミッション後、CM-020はスミソニアン博物館に移送された。^{[ 10 ]}アポロ6号司令船はジョージア州アトランタのファーンバンク科学センターに展示されている。^{[ 34 ]}

サターンVには、射出後に回収される予定のカメラが複数取り付けられていた。S-ICに搭載されていた4台のカメラのうち3台は射出に失敗して破壊され、S-IIに搭載されていた2台のカメラのうち1台だけが回収された。^{[ 35 ]}これらのカメラのうち2台はS-IC/S-IIの分離を撮影するためのもので、残りの2台は液体酸素タンクを撮影するためのものであった。回収されたカメラには分離の様子が撮影されていた。射出に失敗した原因は、射出を引き起こすはずだったボトル内の窒素圧が不足していたためとされている。^{[ 21 ]}司令船には、打ち上げ時と再突入時に作動するはずの映画用カメラが搭載されていた。ミッションが予定より約10分長引いたため、再突入の様子は撮影されなかった。^{[ 36 ]}

ミッションの一部では、司令船内で70mmスチルカメラが作動し、ハッチ窓を通して地球を撮影した。 ^{[ 36 ]}撮影範囲には、アメリカ合衆国の一部、大西洋、アフリカ、西太平洋が含まれていた。このカメラは、霞を透過するフィルムとフィルターの組み合わせで、以前のアメリカの有人ミッションで撮影された写真よりも色のバランスが良く、解像度も高かった。^{[ 3 ]}これらは、地図作成、地形、地理の研究に非常に役立った。^{[ 25 ]}

アポロ6号のミッションはほとんど報道されなかったが、それは主に打ち上げと同じ日にマーティン・ルーサー・キング・ジュニアがメンフィスで暗殺され、リンドン・B・ジョンソン大統領がわずか4日前に再選を目指さないと発表していたためである。^{[ 3 ] [ 37 ]}

• 着水（宇宙船の着陸）– 宇宙船をパラシュートで水面に着陸させる方法 リダイレクトターゲットの簡単な説明を表示するページ 

• アポロ6号プレスキット。ワシントンD.C.：NASA。1968年。
• アポロ6号ミッション報告書。テキサス州ヒューストン： NASA。1968年。
• Brooks, Courtney G.; Grimwood, James M.; Swenson, Loyd S. Jr. (1979).アポロのための戦車：有人月面宇宙船の歴史(PDF) . NASA 歴史シリーズ。ワシントン DC: NASA科学技術情報局。LCCN 79001042 . NASA SP-4205. 
• オーロフ、リチャード・W.、ハーランド、デイビッド・M. (2006).アポロ：決定版資料集. チチェスター、英国：プラクシス出版. ISBN 978-0-387-30043-6。

• NASA国立宇宙科学データセンターにある「アポロ6号」
• ファーンバンク科学センター