最初の月面基地

最初の月面基地

プログラム概要
国	アメリカ合衆国
組織	米航空宇宙局（NASA）
目的	有人月面探査
状態	提案されキャンセルされた
プログラム履歴
料金	費用見積（1992年） 総開発額: 128億米ドル HLLV開発=48億ドル 宇宙船および施設開発 = 60億ドル 地上システム開発 = 5億ドル 地上居住地=15億ドル 総生産額: 122億ドル HLLV生産（3台）= 78億ドル 有人宇宙船の生産（x 1）= 14億ドル 無人着陸機の生産（×2）= 10億ドル 貨物生産コスト（約68t）= 20億ドル
間隔	研究: 1992-1993
初飛行	2011
発射場所	ケネディ宇宙センター
車両情報
有人車両	「イーグル」直接上昇機
打ち上げロケット	彗星HLLV

ファースト・ルナ・アウトポストは、2010年代に打ち上げられる予定だった有人月面探査計画の提案である。ジョージ・H・W・ブッシュの宇宙探査計画の一部であった。提案の主な目的は、1989年のNASAの90日間の研究に比べて300億ドルも安い代替案を提示することだった。主流の注目を集めることはなかったが、NASAは詳細かつ徹底した提案をまとめるのに多くの時間を費やした。しかし、提案完了後すぐに宇宙探査計画全体がキャンセルされ、NASAは1993年3月に宇宙探査局を閉鎖した。^[1]

ファースト・ルナ・アウトポスト（FLO）は、宇宙探査イニシアチブ（SEI）による 最も包括的な月面基地研究であった。これは、 ILRECなどの他の提案が競争しなければならないプログラムの旗艦となることを意図していた。FLOのコンセプトには、1991年のスタッフォード統合報告書からの多くの推奨事項が組み込まれており、主に、低地球軌道と月面での組み立てと操作を最小限に抑えるために、ノヴァクラスの超重量ロケットを使用するというものである。FLOは、再利用可能ではなくスタンドアロンで使い捨てであり、スペースステーションフリーダム（後に国際宇宙ステーションとして知られる）から段階的に設置されたため、以前のSEI提案からの大きな変更であった。設計は、多数の小規模で複雑な打ち上げではなく、一度に大量のペイロードを運ぶための巨大でありながらシンプルな打ち上げ機に基づいていた。これは、コストと開発時間を削減するためであった。このプログラムは、サターンやスペースステーションなどの既存の技術でほぼ完全に構成され、着陸機のみを開発する必要があった。^[2]

スタッフォード統合報告書の勧告に基づくと、FLOは、コメットとして知られる巨大なサターン派生型の打ち上げロケットに依存することになっていた。コメットは、低地球軌道に254.4トン、TLIに97.6トンを投入することができ、これまでに設計された最も能力の高いロケットの1つであった。NASAのマーシャル宇宙飛行センターは、コメットロケット、または基本的な2段式NLSロケットに4つのF-1Aブースターを追加した、当時開発中だったナショナル・ローンチ・システムの可能な構成を検討した。サターンV派生の設計は、標準的なサターンVで構成されていたが、新しい第3段、延長された第1段と第2段、および新しいF-1サイドブースターが追加された。エンジンは、より新しいF-1AおよびJ-2Sの派生型に更新される予定だった。そのほとんどは、アポロの製造ハードウェアを復活させるだけだったので、開発コストは低く抑えられると予想された。

第三段の原子力型も検討された。これは222.5 KN推力のエンジンを2基使用し、月面投入段のサイズと重量を減らし、機体全体のサイズを大幅に縮小するはずだった。ベースライン研究では、開発コストが20億ドル安くなるという理由で化学エンジンが代わりに使用された。原子力オプションは、後に有人火星ミッションをサポートするために開発される。ボーイングのSEI請負業者研究とスタッフォード合成レポートの両方で、NASAが原子力推進技術に投資することが推奨された。NASAのルイス研究センターは、 2005年までに完全に機能するエンジンを開発およびテストするための原子力システムオフィスを設立した。これは軍のティンバーウィンドプロジェクトとともに、1970年代のNERVAの中止以来初めて米国の原子力推進プログラムを復活させた。^[3]

着陸機は、可能な限りシンプルで操作しやすいように設計された。重量は93,526 kg (103 トン) で、4基のRL-10エンジンで駆動する。完全に展開すると、着陸脚は幅18.8メートル、高さ14.1メートルになる。FLOの有人飛行には、1回の打ち上げと1機の機体のみが必要となる。コメットは着陸機を月面への軌道に乗せ、そこでエンジンを使ってブレーキをかけ、着陸する。月面からは、上昇機が乗組員カプセルを地球まで直接運ぶ。これは、初期のアポロ 直接上昇に似ていた。^[4]

重量は乾燥状態で12,992kg、湿潤状態で44,151kgで、18,077kgの地球帰還段とともに5,000kgの機器と貨物を運ぶことができる。降下段は月周回軌道に乗り、その後着陸のために軌道から外すために使用される。自己誘導式で、有人操縦は不要である。^[4]

宇宙飛行士は、アポロ宇宙船のスケールアップ版に乗る。サイズは約5%大きい。これにより、4人の乗組員を乗せて4日間かけて地表まで移動することができる。宇宙飛行士は地表を視認できず、操縦できないため、宇宙船は自動的に着陸する。地球への帰還には3つのエンジンが使用され、安全上の理由からハイパーゴリック燃料が使用される。宇宙飛行士は乗組員用宇宙船から梯子を降りてプラットフォームに行き、階段を降りて地表に向かう。^[4]

無人貨物着陸船は、月面基地を建設するために、大量の物資を月面に輸送するために使用される。最初の有人ミッションの前に最初の居住モジュールを運び、後にはローバーやその他の居住施設を月面に運ぶのに使用される。無人バージョンは、35,894 kgの積荷を月面に運ぶことができる。これは、ステーション由来の居住モジュールを運ぶときに役立つだろう。後のミッションでは、その技術を火星に送る前に、現場資源利用 ( ISRU ) 装置を持ち込み、月面でテストする。^[5]

居住モジュールの重量は35.9トンで、開発費は4億7000万ドル。これは、標準的なスペースステーションフリーダムの居住施設と実験室の設計を改良したバージョンである。着陸後、追加の設定は必要なく、20KWの太陽電池を自力で展開し、独自のシステムチェックを実行できる。生命科学と土壌分析の実験室として機能する。乗組員は6か月ごとに最大45日間訪問することができる。後の遠征では基地を拡張して乗組員を増員し、最終的には恒久的に乗組員を配置するか、深宇宙技術の試験場として使用する可能性がある。^[6]

FLO の着陸地点は、東端の赤道近くのスミス海 に予定されていた。この最初の着陸地点は、最適なミッションがどのようなものかを示すための設計基準として使用された。チームは、設計の柔軟性を確認するために他の着陸地点を評価した。彼らは次のように結論付けた。「月の極、クレーターの底、その他の異常な地形などの一部の特殊な場所を除いて、ミッションの科学ペイロードと EVA 活動は、場所によって大きく変わることはないだろう。実際の着陸地点は、科学委員会が数か月かけて決定することになるだろう。」^[7]

地表に到着すると、乗組員は 4 人乗りの非与圧ローバーを使用して 9 回の横断を行う。各横断では最大 25 km の範囲を走行し、主要な地形を訪れてその地域に関するデータを収集する。各横断は、ローバーでの 8 時間のEVAに適したセグメントに分割される。ミッション プランナーは、各ミッションで 5 回または 6 回の横断を完了できることを期待していた。完了していない残りの横断は、将来のミッションに残される。

ミッション設計者は、ミッション中に地上チームが重点的に取り組む 4 つの主要分野を決定しました。天文学、地球物理学、生命科学、宇宙および太陽系物理学です。宇宙飛行士は、いくつかの「設置して忘れる」スタンドアロン科学ペイロードも展開します。これらのペイロードは次のとおりです。

• 地球物理モニタリングパッケージ
• 太陽系物理学実験パッケージ
• Traverse 地球物理パッケージ
• 月の地質学ツールセット
• 月面通過望遠鏡
• 小型太陽望遠鏡
• ローバー用ロボットパッケージ
• ライフサイエンスパッケージ

これらのペイロードの中で最も重いのは、現場資源利用(ISRU) デモンストレーション パッケージです。これは、月の表土を加熱して酸素を抽出するなど、月面の資源の利用を宇宙飛行士が実証するためのいくつかの実験で構成されており、これは次に提案されている月面ミッションILRECの主な目的でもあります。この主な焦点は、火星への有人ミッションに不可欠な技術をテストすることでした。

2 回目のミッションは、探査よりも、追加の研究機器の設置と前哨基地の維持管理に重点が置かれる。乗組員の主な焦点は、10 メートルのドリルを使用して地表を掘削し、資源とサンプルを採取することである。また、電波望遠鏡アレイの展開を開始し、光学望遠鏡の設置場所を再訪して、運用テストとして検出器を切り替える。

このミッションには、より快適で、機動性が高く、扱いやすい最新の船外活動スーツが必要でした。既存のシャトル船外活動スーツはメンテナンスに手間がかかり、血流中の窒素の泡による収縮を避けるために、宇宙飛行士は事前に酸素を吸入する必要がありました。この事前吸入技術は時間がかかりすぎるため、緊急船外活動などは不可能になります。^[7]

初期月面アクセスと呼ばれる前身のプログラムは、2000年代初頭に実行され、アリアンロケットとスペースシャトルを使用して低コストの月面探査インフラを運用する予定でした。これはNASAとESAの共同ミッションであり、月面着陸の試験場としての役割を果たします。同じ乗組員カプセルを使用しますが、2人の乗組員をサポートできるより小さな着陸機を使用します。スペースシャトルは月面探査機を搭載し、アリアン5（またはタイタンIV ）はワイドボディのセントーGロケットステージを搭載します。両方のペイロードは低地球軌道でランデブーしてドッキングします。セントーはエンジンを点火して、月面への軌道上で機体を加速します。燃料を節約するため、LEVは駐機軌道に入るのではなく、直接着陸します。表面ミッションが完了すると、車両は2つの大きな球形ドロップタンクを切り離し、再び低月軌道をスキップして地球に直接上昇します。^[8]

このミッションに必要なペイロード容量を達成するには、アリアン5にはさらに2基の固体ロケットブースター（SRB）が必要となり、スペースシャトルには軽量のアルミニウムリチウム外部燃料タンクまたは先進固体ロケットモーター（ASRM）が必要となり、25,720kgのペイロードを300kmの軌道まで運ぶこととなった。新しい外部燃料タンクは最終的に製造されたが、ASRMは1994年にキャンセルされた。セントールGは軌道上で数時間ではなく10日間持続するように改造された。乗組員カプセルはFLOで使用されたものと同じ大型のアポロカプセルとなるが、乗組員は2名のみで済むため、追加の物資やペイロードを運ぶことができる。^[9]

1992 年 4 月 1 日、ダン・ゴールディンが NASA 長官に就任し、彼の在任期間中に地球軌道を越えた近い将来の有人探査は放棄され、「より速く、より良く、より安く」という戦略が宇宙科学ロボット探査に適用されました。

ホワイトハウスの国家科学技術会議が1996 年 9 月に国家宇宙政策の改訂版を発表した際、地球の軌道を越えた有人宇宙探査に関する言及がまったくなかった。翌日、クリントン大統領はアメリカ北西部太平洋岸を巡る選挙活動で、火星への有人探査は費用がかかりすぎると述べ、代わりに、より費用のかからない一連の探査機に対するアメリカの取り組みを明言し、有人探査を国家の課題から外した。

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