LUNEX: 月へのもう一つの道

米国に宇宙機関が設立される以前、空軍は人類を月に送る方法を研究していました。ソ連がスプートニクを打ち上げた 1958 年以降、米国空軍航空研究開発司令部は、月面着陸を含む宇宙作戦の軍事的可能性を調査するため、産業界と空軍の共同研究を開始しました。その結果生まれたのは、1965 年までに人類を月に着陸させるという大胆な 4 段階のプログラムでした。当初の第 1 段階にちなんで「Man in Space Soonest (宇宙最速の人類)」と名付けられたこの空軍のプログラムは、規模を縮小して NASA の民間プログラムであるマーキュリー計画に取って代わられました。

しかし、アメリカ初の有人宇宙飛行計画が開始されなかったからといって、空軍が宇宙への参加を思いとどまることはなかった。1961年5月25日、ケネディ大統領が10年以内に人類を月に着陸させ、無事地球に帰還させるよう国に呼びかけた4日後、空軍は、LUNEXと呼ばれる独自の月探査計画で、わずか75億ドルで1967年までにこの目標を達成することを提案した。この最初の着陸後の次のステップは、月面に恒久的な基地を設立することだった。空軍システム司令部の宇宙システム部門司令官、オズモンド・J・リトランド少将が提案の序文に書いたように、これは国家宇宙計画に切望されていた目標を与える方法だった。

LUNEXの背後にある動機

LUNEX は長年の努力の集大成であり、空軍の業界チームによるこれまでのミッション提案が、この最も経済的で信頼性が高く実現可能なプログラムに磨き上げられた。そして、そのメリットは有人月面着陸にとどまらなかった。LUNEX は短期的にはソ連に対するアメリカの技術的優位性を示すことを約束し、長期的には、今後数十年にわたって宇宙開発国の中でアメリカがリーダーとしての地位を確保するハードウェアと能力を開発すると期待された。また、この計画はアメリカにとって大きな成果となり、歴史的な偉業で世界の注目を集めた。

しかし、LUNEX の背後にある理論的根拠はそれ以上でした。この計画は、ソ連に対する先制攻撃として提示されました。空軍の情報部は、ソ連が最初の衛星、最初の生物ペイロード、最初の有人軌道ミッションを打ち上げたことから、さらなる最初の成果を狙って技術開発を続ける可能性が高いと疑っていました。特に無人偵察ミッションにおいてです。LUNEX の提案は、空軍がソ連が間もなく打ち上げると予想していた移動実験室や小型戦車よりも先に、人類を月に送り込むことを目指していました。

そしてもちろん、LUNEX の背後にあるもう一つの強力な動機は、米国の宇宙への軍事的関与を強化することだった。ソ連が軍事用と民間用のペイロードを分けていなかったことを知っていたため、宇宙に米国軍のプレゼンスを確立することで、米国は将来の敵対的な衛星やミッションに対応する態勢を整えることができた。

LUNEXアーキテクチャ

スプートニクの後に登場した有人宇宙飛行の提案の大半と同様に、LUNEX は人類を月に着陸させるという目標に対して強引なアプローチを取った。このミッションは、単純な直接上昇プロファイルに従った。3 段式ロケットが有人宇宙船を直接月まで打ち上げ、月面に軟着陸させる。その周辺地域を短時間探索した後、乗組員は同じ宇宙船に乗り、地球に直接帰還する。

ルネックスのペイロードの核心は地球帰還機でした。宇宙船のこのコアモジュールには、乗組員がシャツの袖をまくったまま快適に月まで行き来するための誘導、ナビゲーション、環境システムが収められており、地球の大気圏を無傷で帰還するために必要な耐熱システムも装備されていました。空軍のダイナソアを彷彿とさせるこの機体は、揚力を発生させる平底と短い翼を持つ、漠然とした三角形をした揚力再突入機でした。3段式ロケットの上で垂直に打ち上げられ、航空機と同じ種類の応答性の高い制御を使用して、空軍基地の事前に選択された滑走路に無動力の航空機のように着陸します。

この地球帰還機は、月面打ち上げステージと月面着陸ステージの上に載せられて月への旅を開始する。完全に積み上げられたこの積載量は 134,000 ポンドである。月面地平線スキャナ、ドップラー高度計、および事前に設置されたビーコンに依存するターミナル誘導プログラムを使用して、月面着陸ステージは、この積載量を毎秒 20 フィート未満で降ろすように設計された。任務を終えると、月面に留まる。月面打ち上げステージの役割は、地球帰還機を月面から打ち上げ、乗組員を帰還コースに乗せることである。このステージは再突入前に投棄され、帰還積載物として揚力体だけが残る。

改良されたハードウェアを使用した改良されたミッションでは、乗組員のために貨物や物資を月まで届ける片道ミッションを遂行できる可能性がある。

この基本プロファイルは、地球上昇、地球-月通過、月下降、月上昇、月-地球通過、地球再突入の 6 つの異なる段階に分かれています。各段階には独自の複雑さがあり、重要な点として、ミッションに冗長性と信頼性をもたらす中止手順があります。主な乗組員用車両には、完全な打ち上げ中止機能が備わっています。ミッションの出発区間では、直接および月周回中止オプションが利用可能でした。

欠けている部分

この直接の 6 段階ミッションは最良のシナリオでしたが、1961 年当時、このミッションが飛行する前に発明する必要のある技術が多数ありました。特に、スペース ローンチ システムと呼ばれる打ち上げロケットがまだ存在していませんでした。使用する燃料など、重要な決定はまだ下されていませんでした。主な問題は、第 1 段階が第 2 段階と第 3 段階の燃料となる同じ液体酸素と液体水素の混合物で駆動されるのか、それとも同等の強力な固体燃料で駆動されるのかということでした。いずれにしても、LUNEX を地上に打ち上げるには、打ち上げ時に 600 万ポンドの推力を発揮できるロケットが必要でした。

SLS はミッションの中心的存在であったため、1967 年までに有人月面着陸を実現するという LUNEX プログラムの軌道を維持するための主要なペース調整項目として挙げられていました。しかし、この大型ロケットが予定より大幅に遅れた場合に備えて、すでにバックアップ プランが用意されていました。それは、同様に知られていない地球軌道ランデブーのミッション アーキテクチャです。空軍は、1 つのロケットでペイロード全体を直接月に送るのではなく、部品を地球軌道上で組み立ててから月面への旅を開始するという代替プランを予見していました。このミッション構造は、より小型で出力の低いロケットの開発を意味していましたが、軌道力学に関するまったく新しい理解を得ることにもかかっていました。LUNEX の後継として、月面ミッションで必要になった場合にランデブー機能を開発する SAINT と呼ばれる別のプログラムが提案されました。

しかし、パズルの欠けているピースはロケットだけではありませんでした。1961 年当時存在していなかったもう 1 つの重要な技術は、LUNEX の乗組員用車両と、ミッションを円滑にするすべてのシステムです。物理的な宇宙船とそのすべてのシステムの両方です。空軍は、このメイン モジュールの誘導および制御システム、熱保護システム、および生命維持システムを開発してテストする必要がありました。月面着陸段階では、主にドップラー高度計、月面水平線スキャナー、および精密降下エンジンなどの新しい技術の開発も必要でした。月面打ち上げでは、乗組員が正しい軌道をたどって地球に向かって打ち上げられるように、上昇誘導システムの開発が必要でした。

当時のもう一つの大きな未知数は、月の環境でした。LUNEX の目標を達成するには、空軍は月面および月周辺での活動の課題についてさらに詳しく知る必要がありました。そこで、空軍は NASA とデータを共有することを提案しました。NASA は、月の組成を把握することを目的としてサーベイヤー探査機を打ち上げる計画を立てていました。この情報を空軍と共有することで、LUNEX 計画を実現できるでしょう。

LUNEXとアポロ

空軍が提案した時間枠内での LUNEX の実現は、未知数の多さから不可能に思えるかもしれないが、1961 年のアポロ計画とそれほど変わらない状況だった。ケネディ大統領が国を月への道へと導いたとき、NASA は、未知数と利用できない技術が特徴の、同様に半ば形になったアポロ計画を策定していた。また、1967 年までに人類を月に着陸させることを望んでいた NASA 自身のミッションでは、巨大なノヴァ打ち上げロケットが実現不可能になった場合のバックアップ方法として、地球軌道ランデブーを備えた直接上昇プロファイルが求められていた。NASA が月軌道ランデブーと今日私たちがよく知っているミッション構造を決定したのは 1962 年になってからであり、この決定は 1960 年代の月面着陸の実現に少なからず貢献した。

もしアポロの代わりに LUNEX が飛行していたら、現在の宇宙飛行の様相は大きく変わっていたかもしれない。まず、1960 年代は、アポロ カプセルにヒントを得た宇宙船よりも、シャトルに近い技術が実用化された状態で終わっていただろう。この技術は、その後の有人宇宙飛行プログラムに自然に取り入れられたかもしれない。しかし、NASA はアポロの後、再利用性と効率性を重視したスペース シャトルの開発により、宇宙飛行へのアプローチを根本的に見直した。

LUNEX は、宇宙における米国の軍事的プレゼンスを強めることにもなっただろう。月面着陸計画の刺激的な側面はおそらく変わらないだろうが、冷戦の終結や解決に重大な影響があったかもしれない。軍事ベースの宇宙計画は、宇宙での兵器管理のために制定された条約にまったく異なるガイドラインを強制し、宇宙が本格的な戦場になるのに十分な抜け穴を生じさせる可能性があった。これは、アイゼンハワー大統領が 1958 年に民間宇宙機関として NASA を設立したときに避けようとした事態だった。

出典: 月探査計画 LUNEX、1961 年 5 月、ブルックス、グリムウッド、スウェンソン著『アポロのためのチャリオット』。