史上最大の宇宙ハック

NASA は 56 年間の活動で、人類を月に送り、ロボットを火星に送り込んだ。しかし、NASA の最大の功績の 1 つは、あまり知られていない。1970 年に取り残された 3 人の宇宙飛行士の命を救ったハッキン​​グである。

アポロ13号が月に近づいたとき酸素タンクが爆発したため、3人の乗組員はミッションを中止し、司令船の電源を切り、帰還のために月着陸船に移動せざるを得なかった。2人乗りに設計されたこの宇宙船は、すぐに危険なレベルの二酸化炭素で満たされた。

宇宙飛行士たちは自分たちを救うために、何とかして四角い二酸化炭素除去装置を月着陸船の濾過システムの円形の開口部に取り付けなければならなかった。地上チームは宇宙服のホース、チューブソックス、ダクトテープなど、船内に残っている限られたアイテムを使ってアダプタを設計した。

宇宙飛行士ケン・マッティングリーはアポロ13号に搭乗する予定だったが、風疹に感染したためミッションから外された。そのため、災害が発生したとき、マッティングリーは地上にいた。そこから彼はNASAの救助活動に協力し、アポロ13号の宇宙飛行士が司令船/機械船（CSM）から月着陸船（LM）に移動した後、新しい居住空間に合うように空気フィルターを改造するのを手伝った。（CSMは、さらに2つの独立したモジュール、司令船（CM）と機械船（SM）に分かれている。）

マッティングリー氏はポピュラーサイエンス誌にこの事件の詳細な報告をした。

ポピュラーサイエンス：空気ろ過システムはどのように機能したのでしょうか?

ケン・マッティングリー：どんな宇宙船でも、少なくとも人間を運ぶ宇宙船では、大気の制御は設計上の重要な考慮事項です。CSM と LM の両方で、大気は水酸化リチウムで満たされたフィルター付きの小さな容器を通って流れます。水酸化リチウムは CO2 を吸収します。フィルターは臭いを吸収し、ほこりを捕らえるためだけのもので、流れを調節する小さなバルブが詰まらないようにするためです。

PS: コマンド/サービスモジュールのシステムは、月着陸船のシステムとどう違うのですか?

KM: CSM では長方形のブロック状の容器が採用されました。LM では円形のディスクが採用されました。中央の穴からガスが出入りする大きな円です。2 つの容器は化学的には互換性がありますが、物理的には互換性がありません。

2人だけを乗せるように設計されたこの宇宙船は、すぐに危険なレベルの二酸化炭素で満たされた。

追伸：タンクが爆発した後、なぜ宇宙飛行士は月着陸船に移動しなければならなかったのですか？

KM:酸素が急速に減っていくと、司令船にとって 2 つのことが起こりました。まず、電力がなくなるということです。酸素がなくなると燃料電池が停止し、生命維持装置や与圧装置も停止します。司令船には 2 つの小さなバッテリーもありますが、サービス モジュールから切り離されてから地上に降りるまで司令船を動かすためにバッテリーが必要です。そのため、バッテリーを消費するあらゆることをすることに非常に懸念していました。私たちは「よし、子供たちを月着陸船に詰め込んで、LM で生活しよう」と言いました。LM にはバッテリーしかなく、燃料電池はありません。

追伸：月着陸船の状況も危機的状況になったのはいつですか？

KM:月を周回した頃、LM は高 CO2 ライトを浴び始めました。そこで [空気ろ過] キャニスターを交換しました。人々は「うーん、すぐにキャニスターが足りなくなるだろう。何か代替手段はないのか」と言い始めました。CSM には水酸化リチウムのスタックがありますが、[LM] のコンテナには収まりません。では、どうすればいいでしょうか。

追伸：宇宙飛行士たちはこの種の問題に備えているのでしょうか？

KM:これらのミッションの準備の一環として、シミュレーション監督者は、私たちが計画していなかったさまざまな異常や状況を[飛行計画演習に]取り入れ、私たちが開発した不測の事態や緊急時の手順をテストしました。

初期のミッションでは、おそらくアポロ 10 号かアポロ 9 号だったと思いますが、CM 内の大気が汚染され、それをどうやって取り除くかという状況が生まれました。彼らは、「では、LM に移動して CM を閉じて減圧し、キャビン内の大気をすべて取り除いてから再び加圧し、LM を開いて乗組員を帰還させよう」と言いました。

PS: では、チームは CSM キャニスターと LM 濾過システム間の非互換性にどのように対処したのでしょうか?

KM:そうですね、誰もがシミュレーションは本当に解決困難な問題だと思っていました。誰も、その状況に陥る合理的な方法を思いつくことができませんでした。しかし、アポロ13号でこのことが起こるとすぐに、誰かが「LMの救命ボートを覚えていますか?」と言いました。それが全員の記憶を呼び起こし、「ああ、そうだ!」と言いました。

「このことの素晴らしいところは、彼らが最もあり得ない事態に対しても万全の準備ができていたことです。」

では、シミュレーションではどのように行ったのでしょうか。私たちは、荷物を梱包していたビニール袋を切り開き、普通の灰色のダクトテープを使ってキャニスターの周りに袋をテープで貼りました。次に、それを宇宙服のホースに挿入し、両端のノズルの 1 つにテープで貼り、そこから空気を吹き込むことができるようにしました。作動させるには多少時間がかかりますが、マニホールド自体に取り付けた場合と同じように作動します。私たちは [アポロ 13 号でも] 同じことを行いました。

追伸：現場ではかなり平穏な状況だったようですが、本当にそうだったのでしょうか？

KM:この件の素晴らしい点は、彼らが最もあり得ない事態に対しても十分に備えていたことです。彼らは、実際に起こったことを正確にシミュレートした人は誰もいないことを知っていましたが、システムとその中の人々に発生する可能性のあるストレスの種類をシミュレートしていました。彼らは選択肢が何であるかを知っており、どこに向かうべきかについてすでにいくつかのアイデアを持っていました。

映画では、誰もこんなことを考えたことがなかったかのように演じていました。テーブルの上にガラクタを山ほど置いて「解けますか？」と尋ねました。それが、私たちがどうやってそこにたどり着いたかを伝える唯一の方法でした。[実際には]ハードウェアに完全に精通していました。

なぜダクトテープを使うのか?

ダクトテープが宇宙船でも地上のガレージでも多用途に使える秘密は、その布地層にあります。柔軟なポリエチレンコーティングと粘着性のあるゴム接着剤の間に挟まれた綿メッシュは、鉄筋がコンクリートを補強するように、テープの引張強度を高めます。一方、縦糸と横糸のおかげで、手で簡単に切れます。

この記事はもともと、Popular Science の 2014 年 10 月号に掲載されました。この Web 版ではさらに内容が充実しています。