アポロ月着陸船が科学研究のために破壊された経緯

各月着陸船の費用は約 1 億 4,900 万ドルで、インフレ調整後では宇宙船 1 機あたり 10 億ドル弱です。これだけの金額がかかったにもかかわらず、博物館に展示するために持ち帰られたのは 1 機もありませんでした。アポロ月着陸船は地球の大気圏再突入に耐えられるように設計されていなかっただけでなく、ミッション中に放棄または破壊されました。降下段は上昇段の発射台として機能したため、すべて月面にそのまま残されました。一方、上昇段ははるかに破壊的な結末を迎えました。

月着陸船の上昇段階の話は、NASA が月で地震実験を行った話と密接に関係しています。地震学は、衝撃波が惑星の天体をどのように横切って移動するかを測定するもので、科学者はその天体の表面と内部構造について多くのことを知ることができます。地震学者は地球上で地震を研究することでこれを行っています。そこで NASA は、月でも同じタイプの調査を行うことにしました。

月面地震学実験は、アポロ月面実験パッケージ (ALSEP) の一部として、アポロの各着陸ミッションで月に到達しました。ALSEP は、月の地球物理学的環境を調査し、月の内部構造、幾何学的形状、地殻活動 (もしあれば) に関する疑問に答え、月と地球の間の動的相互作用を明らかにするように設計されました。これらの軽量で効率的な機器パッケージを製造する契約は、1966 年 3 月にベンディックス社のベンディックス システム部門に、総予算 1,730 万ドル (インフレ調整後約 1 億 2,650 万ドル) で発注されました。

各 ALSEP は、そのミッションの着陸地点に合わせて改良された特定の機器を備えており、少しずつ異なっていましたが、どのパッケージにも何らかの地震計が含まれていました。これらは、月には溶融核があるかどうか、そして月の深部内部の構造はどのようなものかという 2 つの特定の質問に答えるために設計されました。

最初の着陸ミッションであるアポロ 11 号には、初期アポロ表面実験パッケージ (EASEP) と呼ばれる初期の ALSEP が搭載されました。その地震コンポーネントは受動地震実験パッケージでした。これは、隕石の衝突と月震を測定するために設計された、長周期地震計 3 台と短周期地震計 1 台の計 4 台の太陽光発電地震計で構成されていました。

その後のミッションでは、ALSEP 全体を月に持ち込むことで、状況はさらに洗練されました。アポロ 12、14、15、16 号では、月面の地下特性を調べ、月を伝わる振動を測定するために設計された月受動地震実験が行われました。地震動は記録され、地球の受信局に送られ、そこで 1,000 万倍に拡大されました。4 つの実験を合わせると、地震学者は月震の発生源を 3 次元で正確に特定し、ほぼ毎日起こる隕石の衝突の影響を記録することができました。実験は、月の新しい日の始まりに太陽が月の表面を加熱する表面効果を記録できるほど感度が高かったです。

アポロ 14 号と 16 号は、ALSEP で相補的な月面活動地震実験を実施しました。これは、月全体ではなく、月面の局所的な領域を調査するために設計された実験であり、活動的であるため、機器が測定するための爆発音の独自の発生源を提供しました。これらの爆発音は、2 種類の爆薬によって実現されました。1 つは、ALSEP を基準として宇宙飛行士が一定の間隔で一定の地点で爆発させた、一連の小さなショットガンのような爆薬です。2 つ目の爆発ははるかに大規模で、宇宙飛行士が月を離れた後に、自給式ロケットで 4 つの手榴弾を打ち上げる迫撃砲のような爆薬を使用しました。これらの活動実験は、月面のほぼ 1,000 フィート下の地層を明らかにするために特別に設計されました。

アポロ 17 号では、月面地震プロファイリング実験が追加されました。以前の ALSEP 受動地震計と同様に、この実験では、295 フィートの正三角形の中心と 3 点に 4 つのステーションを配置した地上ネットワークを使用しました。地上のコントローラーによって爆発した爆薬によって、計測機器で測定できるさまざまな強度の地震波が生成されました。爆薬の充填が完了すると、計測機器は受動地震計になりました。

しかし、NASA が求めていたのは、自然の地震や衝突からのデータだけではなかった。既知の場所に衝突した既知の大きさの衝突物であれば、データから変数を取り除いて、より良い結果を出すことができる。そこで NASA は、結果を出すために、使用可能なもの、つまり使用済みのロケット段と宇宙船を利用した。アポロ宇宙船を地球軌道から月へ送り出す月周回軌道投入噴射の噴射後、サターン V ロケットの S-IVB 上段は、月面に意図的に衝突させられ、その結果生じた振動を、以前のミッションで月面に残された地震計で測定できるようにした。

月着陸船の上昇段階は地震学にも使用されました。月着陸船から地球に帰還するすべてのものを月着陸船から移送し、月着陸船を閉じると、役に立たなくなった宇宙船は投棄され、ミッションコントロールによってALSE付近の特定の地点に月面を衝突させるよう指示されました。これらの制御された衝突の1つは、驚くほど奇妙な結果をもたらしました。アポロ12号の月着陸船イントレピッドが月面に激突したとき、その結果生じた衝撃波は55分以上月を振動させました。科学者は最終的に、波が継続的に伝播したのは月が非常に乾燥しているためだと結論付けました。乾燥した岩は地球のように波を効果的に弱めなかったのです。

例外は 3 つあり、アポロ 9 号、アポロ 10 号、アポロ 13 号です。アポロ 9 号は地球周回ミッションであったため、月着陸船は地球の大気圏で燃え尽きました。アポロ 10 号は月着陸船スヌーピーを太陽周回軌道に投棄し、現在もそこに残っています。アポロ 13 号は月着陸船アクエリアスを地球への帰還の際の救命ボートとして使用し、大気圏再突入時に燃え尽きました。

アポロ計画中に月面に残された地震計のネットワークは、1,700 以上の隕石の衝突を記録し、月の潮汐の変化によるストレスによって、毎月約 100 か所で最大 300 回の月震が発生していることを発見しました。これらの実験により、科学者は月が地球と似た構造をしていることも突き止めました。月には、平均厚さ 31 マイルの斜長石鉱物を豊富に含む地殻、主にカンラン石と輝石でできたマントル、そして比較的小さな核があり、主に鉄と硫黄でできています。

各ALSEPは小型の放射性同位元素熱電発電機で駆動され、乗組員が月面を離れた後少なくとも1年間は月面の現地環境で作動するように設計されていた。しかし、ALSEPはそれよりずっと長く稼働し、NASAが1977年9月にすべて永久に停止するまで8年間データを収集した。もちろん、ALSEPは破壊されたS-IVBと月着陸船の残骸とともに、将来の考古学者が調査できるように今も月面に残っている。

出典: ALSEP に関するアポロ月面ジャーナル、宇宙船の最終的な安息地に関するスミソニアン協会のリスト、月着陸船上昇段階の衝突地点の表、アポロ資金の内訳。