アポロ宇宙船実現可能性調査

アポロ宇宙船実現可能性調査は、1960年7月から1961年5月にかけてNASAによって実施され、マーキュリー計画後の、宇宙ステーション、月周回、月周回軌道、または有人月面着陸ミッションに使用される予定の複数搭乗員宇宙船の予備設計を調査した。6か月間で25万ドルの研究契約が、ジェネラル・ダイナミクス/コンベア、ゼネラル・エレクトリック、およびグレン・L・マーティン社に授与された。一方、NASAは、競合他社の応募作品の尺度となることを意図して、マキシム・ファジェが主導するNASA独自の社内設計研究を実施した。3社は、25万ドルを超える金額を自らの資金からそれぞれ異なる額を費やして、ミッションモジュールキャビンとは別の再突入モジュール、および推進および機器モジュールを含む設計を生み出した。

請負業者の設計が発表されてから 1 週間後、ジョン F. ケネディ大統領はNASA に有人月面着陸を約束させ、アポロ計画に即時の重大な焦点を与えた。NASA は研究設計とミッション モジュールのキャビンを破棄し、ファジェットの社内設計に基づいて月面着陸ミッションの設計を決定した。この設計では、円錐形の司令船が、帰還用推進装置とサポート機器を収容した円筒形のサービス モジュールで支えられていた。これは、まだ定義されていない着陸用推進モジュールによって月面に運ばれることになっていた。その後、NASA は司令船/サービス モジュール調達契約の別の競争を開始した。

1961年12月、GEはアメリカ宇宙学会に実現可能性調査の設計を公表した。基本的なミッション・コマンド・推進モジュールの設計は、セルゲイ・コロリョフとワシリー・ミシンが設計したソビエト連邦のソユーズ宇宙船と類似していることが指摘されている。コロリョフとミシンは、最終的にキャンセルされたソユーズA（7K） （1963年）と承認されたソユーズ7K-OK （1965年-1967年）となった既存のOKB-1サーバー設計（1959年-1962年）^[1]にGEの設計要素を取り入れた可能性があると推測されている。^{[2] [3]}

1960年7月と8月、NASAの宇宙タスクグループ（STG）は、マーキュリー計画後の有人宇宙船計画について議論するため、一連のNASA産業界の会議を主催した。^[4]ヒュー・L・ドライデン副長官は会議の開会式で「水星を越える次の宇宙船はアポロと呼ばれるだろう」と発表した。^[5]

8月30日、NASAはアポロ宇宙船の実現可能性調査契約を3件締結する計画を発表した。この宇宙船は3人乗りの地球周回・月周回機として構想されており、有人月面着陸への発展性も考えられていた。 ^{[5] 9月12日に}提案依頼書が発行され、10月9日までに14件の入札があった。10月25日、NASAはゼネラル・ダイナミクス/コンベア、ゼネラル・エレクトリック、グレン・L・マーティン社に25万ドルの6ヶ月契約を授与した。^[6]一方、スペースタスクグループのメンバーは独自の宇宙船設計研究を実施し、3つの業界設計を判断・監視する基準として機能させた。^[6]

3社の競合企業はいずれも25万ドルの契約に自社の資金を投入し、コンベアは100万ドル、GEは200万ドル、マーティンは300万ドルを費やした。^[8] GEスペースビークルシステムズ（フィラデルフィア）のマネージャー、ジョージ・アーサーが、ハロルド・ブルーム、チャールズ・ビクスラー、ジェイコブ・エイベル、アーノルド・コーエンを含むGEの提案チームを率いた。1961年5月15日から17日にかけて、請負業者はNASAに研究結果を提出した。3つの設計すべてで、コマンドモジュール（操縦および再突入キャビン）とは別のミッションモジュールキャビンと、推進および機器モジュールが採用された。マーティンは、STG構成に似た円錐形のカプセルビークルを含む、3つの異なる再突入モジュールの形状を検討した。GEも、いくつかの再突入モジュールの形状を検討した。GD/コンベアの提案では、リフティングボディ形状が採用された。^[8]

コンベア・アストロノーティクスの参入は主に月周回軌道用に設計され、月面着陸に対応するための柔軟性と成長の可能性が組み込まれている。同社は約6年間にわたるプログラムの総費用を12億5000万ドルと見積もっている。

コンベアは帰還機（司令船）に揚力体を選択したが、これは数年前にNASAエイムズ宇宙センターのアルフレッド・J・エッガースが考案したものに類似していた。これは打ち上げ時に緊急脱出タワーが取り付けられ、大型ミッションモジュール内に収まっていた。コンベア・アストロノーティクスは、月周回ミッション、そして月周回ミッションに挑戦する前に、多くの地球周回ミッションを行う段階的な飛行開発計画を構想していた。地球への着陸はテキサス州サンアントニオ近郊でグライドセイルパラシュートで行われる。開発飛行では、宇宙でのランデブー、ドッキング、人工重力、機動着陸を実験し、最終的には月面着陸を目指す。この研究には請負業者に約100万ドルの費用がかかった。^[8]

GE の設計は、ほぼ飛行可能なハードウェア、すなわち、生命維持装置と航空電子機器を備えた円錐形のミッション モジュール キャビンと円筒形の推進モジュールの間に搭載された弾丸形の降下モジュールを活用した。機体全体の長さは 33.4 フィート (10.2 m) で、キャビンの漏水や隕石の穴あきに備えて二次圧力保護のための繭のような包み込みという革新が 1 つあった。この構成が選択されていたら、月へ送られたペイロードは初期のサターン Iロケットで飛行したノーズ コーンに似たものになっていただろう。GE は概要で最終的なコストを見積もっていなかったが、同社は 1966 年末までに月周回飛行を達成し、その後すぐに月周回軌道飛行を達成できると確信していた。^[8]

GEの提案に関する設計作業に対する専門的な認知を求めて、ジョージ・アーサーとジェイコブ・アベルは、1961年12月にコロラド州デンバーで開催されたアメリカ宇宙学会の特別シンポジウムでGE D-2の設計を記録した論文を発表した。^[9]

マーティン社は約300万ドルを費やし、6か月の任期の大半でほぼ300人を雇用して、3社の中で最も精巧な研究を作成した。この研究は、宇宙タスクグループのガイドラインをすべて遵守しただけでなく、システム分析をはるかに超えたものであった。完全な提案は9,000ページから成っていた。これは、多用途性、柔軟性、安全マージン、成長に焦点を当て、月周回から月着陸までの段階の進行を詳細に説明した唯一の研究であった。マーティンの宇宙船は、最終的に登場したアポロ宇宙船に似たものであった。マーティンが後にアポロのハードウェア調達契約競争に参加したとき、NASAは構成設計で全参加者の中で最高点を付けた。^[8]

マーティンは5つの部分からなる宇宙船を推奨した。司令船は平底の円錐形で、先端は丸みを帯び、トラクターロケット発射脱出システム用のタワーがある。平らな後部隔壁の後ろには、推進装置、機器、ミッションモジュールがある。重量と推進力の要件のトレードオフにより、炭化アブレーターを備えた超合金の複合熱シールドでコーティングされたセミモノコックアルミニウム合金の加圧シェルが選択された。2人の乗組員が並んで座り、3人目は後ろに座り、再突入時の重力負荷保護と宇宙船への出入りのために回転するソファに座る。再突入時の限定的な機動性のためのフラップ、パラシュート着陸システム、太陽嵐の地下室、実験室、さらには月面着陸船の降下段としても機能する投棄可能なミッションモジュールも特徴であった。^[8]

1961年4月12日、ソ連がユーリ・ガガーリンを宇宙に送り込んだことでアメリカの宇宙計画に圧力がかかったため、NASAは研究結果について長く検討する機会がなかった。研究結果の発表から1週間後の5月25日、ジョン・F・ケネディ大統領は米国議会に月面着陸の目標を提案し、アポロ計画に明確な焦点と緊急性を与えた。^{[10] NASAは提案からどのような関連データを引き出せるかに焦点を移し（ミッションモジュールは断念）、ハードウェア調達段階の別の競争を開始し、再突入モジュールの構成を}マキシム・ファジェが設計した円錐形に固定した。^{[11] [12]}

NASA は1961 年 11 月 28 日にアポロ司令・機械船(CSM)の契約をノースアメリカン アビエーションに発注したが、当時はまだ月面着陸は月周回軌道ランデブーではなく、直接降下または地球周回軌道ランデブーによって達成されると想定されていた。^{[13] [14]そのため、司令船を}月着陸船 にドッキングさせる手段がないまま設計が進められた。1962 年の夏、NASA のラングレー研究センターからの LOR 提案が採用されたことと、^[15]いくつかのサブシステム (環境制御など) で発生したいくつかの技術的障害により、大幅な再設計が必要であることがすぐに明らかになった。1963 年までに、NASA はアポロ計画を軌道に乗せ、環境制御などのサブシステムで発生した技術的障害に対処する最も効率的な方法は、予備的なブロック I と高度なブロック II の 2 つの CSM バージョンの開発を進めることであると決定した。^[16]

GE D2の設計とロシアのソユーズ宇宙船の間には類似点が指摘されている。ソユーズ宇宙船は、1961年12月にジョージ・アーサーとジェイコブ・アベルがAASで発表した（コロラド州デンバー）後に設計・建造された。^[9]特に、ソユーズは、同様の球面・円錐・球面形状を採用した降下モジュールの前に軌道モジュールを配置している。

1950年代から60年代にかけてコロリョフと共にOKB-1の設計者であり、1993年にはRSCエネルギアで活躍していたヴィクトル・ミネンコは、1961年にはいくつかの部門で40人がソユーズの初期設計と試作に取り組んでいたと述べている。「我々は米国の著名な天体力学者、フェリ、チャップマン、ヴァン・ドリース、リース、そしてロシアのトップ、シブルキン、コロプキンによる文献を注意深く読んでいた」。コロリョフの死後、ソユーズの主任設計者となったワシリー・ミシンは、どちらも月面輸送用に設計されていたため、ソユーズと米国のアポロ司令船/機械船を論理的に比較すると指摘した。^[1]

1983年、フィリップ・S・クラークとラルフ・F・ギボンズは、ロシアのソユーズ計画の発展（1963-1967年）と他の計画や研究（ソ連と外国）からの設計要素の適応について議論した。^[2]

同様のモジュール設計は、ロシアのプログレス宇宙船（本質的にはソユーズの無人版）、中国の神舟宇宙船、そして計画中のインドのISRO軌道船にも使用されました。^[17]

• アポロ司令船/機械船
• アポロ計画
• ソユーズ（宇宙船）
• ソユーズ 7K-TM
• プログレス（宇宙船）
• 神舟（宇宙船）

インライン引用

文献

• Akens, David S. (1971). 土星の図解年表. NASA . 2013年2月22日閲覧。
• アーサー、ジョージ R、「月面宇宙船の設計」、宇宙科学の進歩、第 10 巻、1963 年、52 ページ。
• Brooks, Courtney G; James M. Grimwood; Loyd S. Swenson (1979)。Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft。NASA。2008年2月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年1月29日閲覧。
• Ertel, Ivan D.; Mary Louise Morse (1969)。アポロ宇宙船 - 年表。NASA。2008-02-05 にオリジナルからアーカイブ。2013-02-15に取得。
• ハーフォード、ジェームズ (1997)。コロリョフ: いかにしてソ連がアメリカに先んじて月面着陸を企んだか。ワイリー、p. 432。ISBN 978-0-471-32721-9。

この記事には、アメリカ航空宇宙局 のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。

• マーティン提案 (モデル 410) (PDF)、1961 年 6 月
• 「第 9 巻 アポロ計画実施計画」(PDF)、アポロ計画: 先進的な有人宇宙船およびシステムの実現可能性調査、 1961 年
• アポロ計画(PDF)、第 2 巻データブック、ゼネラルエレクトリック、1961 年
• アポロ計画(PDF)、第 3 巻データブック (ゼネラルエレクトリック提案)、1961 年
• アポロ。構造と材料。(PDF)、第 2 巻 熱保護システム (ジェネラル ダイナミクス/コンベア/ AVCO 提案)、1961 年
• アポロ(PDF)、第 4 巻 - 成長と先進的なコンセプト最終報告書、ジェネラル ダイナミクス/コンベア/AVCO、1961 年
• アポロ(PDF)、第 5 巻 実施計画。第 1 巻 システム分析、スケジュールおよびコスト、General Dynamics/Convair/AVCO、1961 年
• アポロ誘導制御システム(PDF)、ジェネラル ダイナミクス/コンベア/AVCO、1961 年 6 月
• GE アポロ D-2 提案: 空気力学、構成、加熱、構造、材料(PDF)、1961 年
• GE 実現可能性調査、NASA 契約 NAS 5-302: 先進的有人宇宙船およびシステムの実現可能性調査(PDF)、第 2 巻 システム検討事項、1961 年 5 月 15 日

• アメリカ宇宙学会
• アポロ D-2 設計図、スコット・ローザー
• Astronautix: ソユーズの設計図は盗まれたのか?