アポロ/スカイラブ宇宙服

アポロ/スカイラブ宇宙服（アポロ11号ミッションで使用されたことで最もよく知られているため、アポロ11号宇宙服と呼ばれることもある）は、アポロとスカイラブのミッションで使用された宇宙服の一種である。アポロとスカイラブの宇宙服はどちらも船外活動ユニット（EMU）と呼ばれていた。^[2] アポロEMUは、圧力スーツアセンブリ（PSA）または「スーツ」と、より一般的には「バックパック」と呼ばれていたポータブル生命維持システム（PLSS）で構成されていた。^[3] A7Lは、アポロ7号から14号のミッションで使用されたPSAモデルであった。^[4]

その後のアポロ15号から17号の月面ミッション、^[5]スカイラブ、^[6]アポロ・ソユーズではA7LB圧力服が使用された。^[7] さらに、これらの圧力服はプログラムの使用法によって変化した。スカイラブEMUでは、NASAは宇宙飛行士生命維持装置アセンブリと呼ばれる臍帯生命維持システムを使用することを選択した。

月面での船外活動で使用された宇宙服の重量は約81.6kg（180ポンド）で、月面の重力下では13.6kg（30ポンド）に相当する重量でした。^[8]表面重力の低さと宇宙服の加圧により、その使用にはかなりの制約がありました。^[9]

アポロ EMU の基本設計は、製作に 3 年以上かかりました。アポロ計画の開始時点では、アポロ宇宙服にはまだ最終的な EMU の名称が付けられていませんでした。1962 年から 1964 年の間、この宇宙服はスペース スーツ アセンブリ (SSA) と呼ばれていました。アポロ SSA は、圧力衣服アセンブリ (PGA) とバックパック型ポータブル生命維持システム (PLSS) で構成されていました。

NASA は 1962 年 3 月にアポロ SSA 契約のコンペを開催しました。各コンペの提案は、SSA 全体を開発および製造するために必要なすべての能力を示す必要がありました。多くの契約チームが提案を提出し、そのうち 2 つが NASA の関心を引きました。ユナイテッド エアクラフト コーポレーションのハミルトン スタンダード部門の提案では、ハミルトンが SSA プログラム管理と PLSS を提供し、デビッド クラーク カンパニーが PGA プロバイダーとして提案されました。インターナショナル ラテックス コーポレーション (ILC) の提案では、インターナショナル ラテックスが SSA プログラム マネージャーおよび PGA 製造業者として、リパブリック アビエーションが追加のスーツ経験を提供し、ウェスティングハウスが PLSS を提供するという計画でした。

提案を評価した結果、NASA はハミルトンの PLSS コンセプトとプログラム経験を重視しましたが、ILC の PGA 設計を重視しました。NASA はハミルトンと ILC のチームを分割し、ILC が PGA を提供するという条件でハミルトンに契約を発行することを決定しました。

1964 年 3 月までに、ハミルトンと NASA は、ILC アポロ PGA 設計が 3 つ連続して要件を満たしていないことを発見しました。比較テストでは、デビッド クラークのジェミニ スーツのみがアポロ コマンド モジュールでの使用に適していました。ハミルトンの PLSS はすべての要件を満たしていましたが、有人テストで生命維持要件が不十分であることが判明し、アポロ SSA プログラムは最初からやり直さざるを得なくなりました。

1964 年 10 月、NASA は宇宙服プログラムを 3 つの部分に分割することを決定しました。デビッド クラークは、船外活動 (EVA) を行わない「ブロック I」初期ミッション用の宇宙服を提供します。ハミルトン/ILC プログラムは、初期の EVA ミッションをサポートするために「ブロック II」として継続されます。ブロック II の圧力服設計は、1965 年 6 月の再競争で選ばれることになりました。ブロック II バックパックの成功を確実にするために、AiResearch は並行してバックパックの取り組みに資金提供を受けました。後の、より長期間のアポロ ミッションはブロック III となり、将来の競争で選ばれたサプライヤーによって提供される、より高度な圧力服とより長期間のバックパックが提供されます。プログラムのこの新しいスタートを反映するために、PGA はプログラム全体で圧力服アセンブリ (PSA) に改名され、ブロック II とブロック III の SSA は船外機動ユニット (EMU) に改名されました。

ハミルトンとインターナショナルラテックスは、効果的な業務関係を築くことができませんでした。1965年3月、ハミルトンはスーツのサプライヤーをBFグッドリッチに切り替えました。^[10] インターナショナルラテックスは、1965年7月にA5LデザインでブロックIIスーツの競争に勝ちました。これにより、NASAはブロックII EMUプログラムの管理を直接引き受けざるを得なくなりました。^[11] 1965年末までに、ハミルトンスタンダードは新しいバックパックの認証を完了しました。^[12] NASAはその後ブロックII AiResearchバックパックを中止し、人類初の月面歩行をサポートするためのスーツ/バックパックのデザインとサプライヤーの選択が完了しました。しかし、これは改善なしには終わりませんでした。アポロ11号EMUは、7つのスーツと6つのバックパックのデザインの反復を反映して、-6（ダッシュ6）バックパックを備えたA7Lスーツを特徴としていました。^[4] A7Lは2つのバージョンが作られた後部エントリースーツでした。月面で使用される船外活動用（EV）と、よりシンプルな衣服である司令船パイロット（CMP）^[2]

しかし、ILCドーバーチームは、非常にうまく協力しました。アポロ時代の宇宙服製造の研究者であるダグラス・N・ラントリーは、宇宙服を作成する裁縫師たちのチームワークは、お互いの専門分野と専門知識の重複とクロストレーニングの有効性を実証したと述べています。^[13] ヘイゼル・フェローズが率いるこの裁縫師チームには、アイオナ・アレン、デレマ・オースティン、ドリス・ボイス、ジュリア・ブラウン、デレマ・コメジス、ジョアン・トンプソン、ミシェル・トライス、ジーン・ウィルソン、デロレス・ゼロレスが含まれていました。^[14]

A7L 圧力スーツは、1968 年 10 月にアポロ 7 号に搭載されて宇宙飛行に至りました。^[15] これらは打ち上げおよび再突入時の緊急スーツとして使用されました。また 1968 年に NASA は、ブロック II EMU を改良すれば、月面車 (LRV) を使用した後の EVA ミッションもサポートできることを認識しました。この結果、アポロ ブロック III は中止され、代わりに A7LB スーツと「-7」長期バックパックを使用したアポロ 15 号から 17 号の EMU が採用されました。^[2]

完全なアポロEMUは、1969年3月3日にアポロ9号が宇宙に打ち上げられたことで宇宙デビューを果たした。 ^[16] ミッションの4日目に、月着陸船パイロットのラッセル・シュワイカートと船長のジェームズ・マクディビットが月着陸船に入った。宇宙飛行士はその後、司令船と月着陸船の両方の減圧を行った。シュワイカートは月着陸船から出て、バックパックをテストし、実験を行った。デビッド・スコットは、司令船に接続された臍の緒システムに支えられて司令船のハッチから部分的に出てきて、観察した。船外活動はわずか46分間しか続かなかったが、EMUの両方の船外活動構成を検証することができた。これは、アポロ11号の月着陸ミッション前の唯一のアポロ船外活動であった。

アポロ11号は、A7Lを同計画の最も象徴的なスーツにした。これは、アポロ計画でNASAの宇宙飛行士が着用した主要な与圧服となった。1969年から、A7LスーツはILCドーバー（当時はプレイテックスの一部門）によって設計・製造された。A7Lは、1965年の与圧服コンペティションで優勝したILCの最初のA5Lと、統合された熱および微小隕石カバー層を導入したA6Lの進化形である。致命的なアポロ1号の火災の後、スーツは耐火性にアップグレードされ、A7Lと命名された。^{[17] [18]}

1969 年 7 月 20 日、アポロ 11 号のEMU は、初の月面着陸のテレビ報道で大きく取り上げられました。また、1969 年に、インターナショナル ラテックスは、圧力服事業を分離して ILC ドーバーを設立することを決定しました。

A7L スーツの基本設計は、肩、肘、手首、腰、足首、膝関節に合成ゴムと天然ゴムでできた複雑なジョイントを備えた、一体型の 5 層の「胴体と四肢」スーツでした。肩の「ケーブル/導管」アセンブリにより、スーツの肩はユーザーの動きに合わせて前後、上下に動かすことができます。首と前腕のクイック ディスコネクトにより、圧力手袋と有名なアポロの「金魚鉢ヘルメット」を接続できます (NASA が採用したのは、視界を制限せず、マーキュリー、ジェミニ、アポロ ブロック I の宇宙服ヘルメットに必要なバイザー シールが不要になるためです)。致命的なアポロ 1 号の火災の後、耐火性を持つように設計されたカバー層が圧力衣服アセンブリに取り付けられ、修理や検査のために取り外すことができました。すべての A7L スーツには、ヘルメット ディスコネクト (ネック リング) から背中、股間まで垂直のジッパーが付いていました。

• 名称:船外活動ユニット (EMU)
• 製造元: ILC Dover (圧力スーツアセンブリ)、Hamilton Standard (ポータブル生命維持システム) ^[2]
• ミッション: アポロ7-14号^[2]
• 機能：船内活動（IVA）、軌道上 船外活動（EVA）、地上EVA ^[2]
• 動作圧力: 3.7 psi (25.5 kPa) ^[2]
• IVAスーツの質量: 62ポンド (28.1 kg) ^[2]
• EVAスーツの質量: 76ポンド (34.5 kg) ^[2]
• 船外活動スーツの総質量: 200ポンド (91 kg) ^[2]
• 一次救命処置： 6時間^[2]
• バックアップ生命維持装置： 30分^[2]

アポロ 7 号から 14 号まで、船長 (CDR) と月着陸船パイロット (LMP) は、胸部に 2 列に並んだ 6 つの生命維持コネクタを備えた胴体四肢スーツ アセンブリ (TSLA) を装着していました。下部の 4 つのコネクタは酸素を通し、電気ヘッドセット/バイオメッド コネクタは右上にあり、双方向冷却水コネクタは左上にありました。

胴体四肢スーツ アセンブリは、統合型サーマル マイクロメテオロイド ガーメント (ITMG) で覆われていました。このガーメントは、スーツを摩耗から保護し、宇宙飛行士を太陽の熱放射やスーツを突き破る可能性のあるマイクロメテオロイドから保護しました。このガーメントは、(内側から外側に向かって) ゴムコーティング ナイロン、5 層のアルミニウム処理マイラー、4 層の不織布ダクロン、2 層のアルミニウム処理カプトンフィルム/ベータ マーキゼット ラミネート、テフロン コーティング ベータ フィラメント クロスの 13 層の素材でできていました。

さらに、ITMG は、ポータブル生命維持システム (PLSS) バックパックによる摩耗から保護するために、ニッケルクロムで編んだ「クロメル-R 」パッチ (アポロ 11 号の乗組員が着用したスーツで特によく見られる銀色のパッチ) も使用しました。クロメル-R は、月面ブーツのアッパーと EVA グローブにも使用されました。最後に、ITMG の膝、腰、肩には、摩耗からさらに保護するためにテフロン パッチが使用されました。

アポロ13号から、両腕と両脚のコマンダーITMGにベータクロスの赤い帯が追加され、新たに追加された船外活動用中央バイザーアセンブリにも赤いストライプが付けられた。このストライプは当初「広報ストライプ」と呼ばれていたが、すぐに「コマンダーストライプ」と改名され、月面で2人の宇宙飛行士を区別しやすくしたもので、有人宇宙船センターの広報部長ブライアン・ダフによって追加されたもので、写真で宇宙飛行士を識別するというメディアとNASAの問題を解決するものであった。^[19]

月面クルーは、宇宙飛行士の体を冷やすために水を循環させるプラスチック製のチューブが付いた 3 層の液体冷却換気服(LCG) または「ユニオン スーツ」も着用し、発汗とスーツのヘルメットの曇りを最小限に抑えました。水は PLSS バックパックから LCG に供給され、循環する水は昇華装置によって一定の快適な温度に冷却されました。

アポロ宇宙服の競争が始まった当初、宇宙服に生命維持装置を取り付ける方法、制御をどう配置するか、生命維持装置がどの程度必要かは誰も知らなかった。わかっていたのは、10 か月でポータブル生命維持装置、別名「バックパック」を完成させ、12 か月目の終わりまでに宇宙服システムの完全なテストをサポートする必要があったということだ。宇宙服の契約が締結される前に、1 時間あたりの通常の生命維持装置の要件はほぼ 2 倍になった。この時点で、最大 1 時間あたりの代謝エネルギー消費要件が追加され、これは元の要件の 3 倍以上になった。^[20]

1962 年後半、初期の訓練用スーツのテストで生命維持装置の必要性に関する懸念が浮上しました。しかし、この懸念は、今後のアポロ計画の新設計では機動性の低下と換気システムの改善が見込まれていたため、却下されました。しかし、ハミルトンはこれをアポロ計画の宇宙服生命維持装置の必要性が大幅に増加する可能性を強く示唆するものと捉え、内部資金による「バックパック」技術の研究開発を開始しました。

10 か月目には、最初のバックパックが完成しました。有人テストでバックパックが要件を満たしていることがわかりました。有人テストで 1963 年の生命維持要件が月面ミッションのニーズを満たすのに十分ではないことが確認されなければ、これは大成功だったでしょう。1964 年の初めに、アポロ宇宙服の最終的な仕様が確立され、通常運用が 29% 向上し、最大使用サポートが 25% 向上しました。この場合も、容積と重量の制約は変わりませんでした。これらの最終的な増加には運用効率が必要であり、多孔板昇華装置^[21]とアポロ液体冷却服^{[22]の発明につながりました。}

多孔質プレート昇華器には、ちょうどよい大きさの微細孔を持つ金属プレートが付いており、プレートの下を流れる水がユーザーにとって快適なレベル以上に温まると、プレート内の凍結した水が解けてプレートを通り抜け、宇宙の真空で沸騰し、その過程で熱を奪います。プレートの下の水がユーザーにとって快適な温度まで冷えると、プレート内の水が再び凍結し、プレートを密閉して冷却プロセスを停止します。このように、自動温度制御による熱除去が、センサーや可動部品の故障なしに実現されました。

アポロの液体冷却服は、必要に応じて冷却水を体の周囲に循環させて余分な体温を除去できるチューブが付いたオープンメッシュの服でした。この服はチューブを体に密着させて非常に効率的に熱を除去しました。オープンメッシュにより、体の上に空気が循環して湿気を除去し、さらに体温も除去しました。1966 年、NASA は液体冷却服の権利を購入し、すべての組織がこの技術を利用できるようにしました。

アポロの最初の宇宙遊泳の前に、バックパックにはリモート コントロール ユニットと呼ばれる前面に取り付けられたディスプレイとコントロール ユニットが追加されました。これはアポロ 11 号用に改良され、高品質の月面写真を提供するカメラ アタッチメントも追加されました。

コマンドモジュールパイロット(CMP) には、船長や月着陸船パイロットと同様の TSLA がありましたが、CMP は船外活動を行わないため、不要なハードウェアは削除されていました。たとえば、CMP の TSLA には、ガスコネクタが 2 つではなく 1 セットしかなく、水冷コネクタはありませんでした。また、スーツの袖の圧力リリーフバルブと、月着陸船で使用されていたテザー取り付けアタッチメントも削除されました。CMP の TSLA では、肘の上で腕を回転できるようにするアームベアリングも削除されました。

TSLA の上空では、コマンドモジュールのパイロットは、耐火性と耐摩耗性のために、ノメックスとベータクロスの 3 層の船内カバー層 (IVCL) のみを着用していました。

CMP は、水冷式の液体冷却服の代わりに、TSLA の下にコンスタント ウェア ガーメント (CWG) と呼ばれるよりシンプルな綿素材のユニオン スーツを着用しました。CMP の冷却は、宇宙船の環境制御システムからアンビリカル ケーブルを介してスーツに流入する酸素から直接得られました。月面での EVA を行っていないときは、LMP と CDR も LCG の代わりに CWG を着用しました。

アポロの最後の3回の月面飛行、アポロ15号、16号、17号では、宇宙服は大幅に改良された。与圧服はA7LBと呼ばれ、2つのバージョンがあった。船外活動（EV）バージョンは、月面車の機動性と操作性を高めた新しい中間突入用スーツだった。A7LB EVスーツは、3回の船外活動が行われ、月面車（LRV）が初めて使用される、より長期間のJシリーズミッション用に設計された。当初はILC-ドーバーによって「A9L」として開発されたが、NASAによって「A7LB」という名称が付けられた^[23]新しいスーツには、首と腰に2つの新しいジョイントが組み込まれていた。腰のジョイントは、宇宙飛行士がLRVに座れるように追加され、首のジョイントはLRVを運転中に視界を確保するために追加された。ウエストジョイントのため、6つの生命維持コネクタは平行パターンから2つの「三角形」のセットに再配置され、上下の背中のジッパーは修正され、再配置されました。^[18] 「ジッパー」は実際には誤った名称であり、A7Lの入り口は互いに縫い合わされた2つのジッパーを介していました。内側のジッパーはゴム製の歯があり、密閉性を提供しました。外側の（外部に見える）ジッパーは、機械的拘束用の従来の金属製の歯付きスライダーでした。A7LBには、ウエストジョイントの上のスーツの右側で交差する2組のジッパーセットがありました。スーツを開くには、ジッパーセットを一緒に保持している留め具を外す必要がありました。^[24]

さらに、より長い船外活動に備えて、より多くの酸素、水酸化リチウム（LiOH）、より多くの電力、冷却水を運ぶために船外活動用バックパックが改造された。^[18] NASAは容積を増やさずにこれらの改造を成し遂げたいと望んだが、それは不可能だった。NASAは補助水タンクのために片側に小さな突起を設けることを許可し、これが最終的なバックパックの構成となった。月面サンプルの持ち帰りを最大限にするため、アポロ11号、12号、14号、15号から17号のバックパックのメインモジュールは月に残された。

こうした長時間の船外活動を容易にするため、宇宙服のヘルメットリングの内側の下の特別なポーチに小さなエネルギーバーを入れて運び、宇宙飛行士は外側の宇宙服の下に首輪のような飲料水バッグを付けていました。

ベトナム戦争が連邦予算に打撃を与えたため、NASA の予算は減少傾向にありました。コマンド モジュール パイロットは新しいミッド エントリ スーツを支給されませんでした。NASA は、既存の A7L EV ユニットを改造して液体冷却機能を削除し、「新しい」A7LB CMP スーツを作成することを選択しました。既存の在庫が消費されると、アポロ 17 号をサポートするために、いくつかの新しい A7LB CMP スーツが製造されました。

J シリーズ CSM には、空軍のスパイ衛星で使用されているものと同様の特殊なフィルム カメラを使用する科学機器モジュール(SIM) ベイが組み込まれており、回収には「深宇宙」での船外活動が必要だったため、3 つの J シリーズ ミッションのそれぞれの CMP は、5 つのコネクタを備えた A7LB ベースの H シリーズ A7L スーツを着用しました。CMP は生命維持用のアンビリカル (ジェミニの船外活動で使用されているものと同じ) に接続されるため、液体冷却用の接続は削除され、アンビリカルが故障した場合の緊急バックアップには「酸素パージ システム」(OPS) のみが使用されることになりました。 CMP は、指揮官用の赤い縞模様の EVA バイザー アセンブリを着用していましたが、宇宙船のハッチで「スタンドアップ EVA」(臍の緒が「絡まる」のを防ぎ、フィルムを CSM に収納するため) を実行し、通常の生命維持装置に接続した LMP は、無地の白い EVA バイザー アセンブリを着用していました。

• 名前:アポロ15-17EMU
• 製造元: ILCドーバー（圧力スーツアセンブリ）ハミルトンスタンダード（一次生命維持システム）^[2]
• ミッション： アポロ15号-17号^[2]
• 機能:船内活動 (IVA)、軌道上 船外活動、地上船外活動 (EVA)
• 動作圧力: 3.7 psi (25.5 kPa) ^[2]
• IVAスーツの質量: 64.6ポンド (29.3 kg) ^[2]
• EVAスーツの質量: 78ポンド (35.4 kg) ^[2]
• 船外活動スーツの総質量: 212ポンド (96.2 kg) ^[2]
• 一次救命処置： 7時間（420分）^[2]
• バックアップ生命維持装置： 30分^[2]

アメリカの宇宙ステーション、スカイラブには、 3 回の有人飛行がありました。プログラム コストを最小限に抑えるため、NASA は ILC Dover に資金を提供し、アポロ A7LB EV PSA 設計の中間突入部を改良してコストを削減し、宇宙飛行士生命維持装置 (ALSA) と呼ばれる臍帯システムを使用して船外活動を可能にすることにしました。AiResearch が ALSA の競争に勝ちました。その結果、スカイラブ EMU が生まれました。打ち上げ中に宇宙ステーションが損傷しました。スカイラブ EMU により、緊急修理と艤装作業が可能になり、プログラムで長期の有人ミッションと実験を実施できるようになりました。スカイラブは、すべての乗組員が同じ構成のスーツを着て帰還しました。

スカイラブ2号と3号によって実施された軌道上作業場（OWS）の修理を除き、スカイラブの船外活動はすべて、宇宙ステーションの太陽望遠鏡を収容するアポロ望遠鏡架台の定期メンテナンスに関連して実施された。これらの船外活動の期間が短かったことと、繊細な機器を保護する必要があったため、アポロ月面船外活動バックパックは、呼吸用の空気（スカイラブの大気は5psiで酸素74%、窒素26%であった）と冷却用の液体水の両方を組み込むように設計されたアンビリカルアセンブリに置き換えられた。このアセンブリは宇宙飛行士の腰に装着され、アンビリカルと宇宙服の間のインターフェイスとして機能した。緊急用酸素パックは着用者の右太ももに固定され、アンビリカルが故障した場合に30分間の緊急用純酸素を供給することができた。スカイラブEMUのもう一つのユニークな特徴は、外側のバイザーシェルの上に断熱された熱カバーを含まない、簡素化されたEVAバイザーアセンブリでした。

スカイラブの有人飛行は 3 回行われました。3 回のミッションすべてに「宇宙遊泳」が含まれていました。

• 名前:スカイラブEMU
• 製造元: ILC Dover (圧力服アセンブリ)、AiResearch (AlliedSignal Corporation が買収) (宇宙飛行士生命維持アセンブリ) ^[2]
• ミッション： スカイラブ2-4 ^[2]
• 機能：船内活動（IVA）と軌道上 船外活動（EVA）^[2]
• 動作圧力: 3.7 psi (25.5 kPa) ^[2]
• IVAスーツの質量: 64.6ポンド (29.3 kg) ^[2]
• EVAスーツの質量: 72ポンド (32.7 kg) ^[2]
• 船外活動スーツの総質量: 143ポンド (64.9 kg) ^[2]
• 一次救命処置： ALSA経由で提供される車両^[2]
• バックアップ生命維持装置： 30分^[2]

アポロ・ソユーズテスト計画では、NASAは、Jミッションで着用されたA7LB CMP圧力服アセンブリを、EVAが計画されていなかったためコストと重量を削減するためにいくつかの変更を加えて使用することにしました。変更には、より安価で軽量で耐久性のある簡素化されたカバー層と、圧力リリーフバルブと未使用のガスコネクタの削除が含まれていました。EVAバイザーアセンブリやEVAグローブはミッションに持ち込まれませんでした。^[25]

ASTP A7LB スーツは、1975 年に導入され、1992 年まで NASA で広く使用されていた NASA の「ワーム」ロゴを使用した唯一のアポロ スーツでした。

• 名称:アポロ A7LB 圧力スーツアセンブリ
• メーカー： ILCドーバー^[2]
• ミッション： ASTP ^[2]
• 機能：車内活動（IVA）^[2]
• 動作圧力: 3.7 psi (25.5 kPa) ^[2]
• IVAスーツの質量: 64.6ポンド (29.3 kg) ^[2]
• 一次救命処置:車両提供

ウィキメディア・コモンズには、アポロ計画 A7L スーツに関連するメディアがあります。

• NASA JSC 口述歴史プロジェクト オリンポスへのウォーキング: EVA 年表 PDF ドキュメント。
• アポロ運用ハンドブック 船外活動ユニット: 第 1 巻: システムの説明: アポロ 14
• アポロ船外活動ユニット。第 1 巻: システムの説明 - 1971 年 (PDF ドキュメント)
• アポロ船外活動ユニット。第 2 巻: 運用手順 - 1971 (PDF ドキュメント)
• スカイラブ船外活動開発報告書 - 1974 (PDF 文書)
• NASAの宇宙服の歴史
• アポロ体験レポート 船外活動の開発 (PDF 文書)
• 宇宙服の写真を多数含むアポロ計画のビジュアル歴史
• ILC宇宙服および関連製品