アポロ8号

アポロ8号は、アメリカ合衆国のアポロ計画における2度目の有人宇宙飛行である。1968年12月21日に発射され、地球周回軌道を離れて月を周回し、再び安全に地球に戻ってきた初の宇宙船となった。 船長のフランク・ボーマン、司令船操縦士のジム・ラヴェル、着陸船操縦士のウィリアム・アンダースの三人の宇宙飛行士は、人類として初めて (1) 地球周回軌道を離れ、(2) 地球全体を一目で見、(3) 月の裏側の様子を確認し、(4) 月において地球の出を目撃した。この1968年のミッションはサターン5型ロケットの三度目の飛行であり、また同ロケットを使用しての初の有人飛行であった。さらにフロリダ州のケープカナベラル空軍基地に隣接するケネディ宇宙センターから有人宇宙船が発射されるのも、これが初めてのことであった。 当初の予定では1969年初頭に司令・機械船と月着陸船を楕円中軌道に乗せての二度目の試験飛行となるはずだったが、着陸船の制作が遅れていたため1968年8月に予定が変更され、より意欲的に司令・機械船のみを使って月を周回することに決定した。このためボーマンと他の搭乗員たちは、当初の計画よりも2ヶ月から3ヶ月早く飛行することとなった。準備の時間はその分切りつめられ、厳しい訓練を強いられた。 8号は月に到達するまで3日かかった。月周回軌道上では20時間のうちに月を10周し、クリスマス・イブには飛行士たちが創世記の最初の10節を朗読した。その様子はテレビで全米に中継され、当時のアメリカで史上最も高い視聴率を叩き出した。8号の成功は、ジョン・F・ケネディ大統領が公約した「1960年代の終わりまでに人間を月に到達させる」という目標をアポロ11号が達成するための道を切り開いた。飛行士たちが搭乗した司令船は、1968年12月27日に北太平洋に着水した。三人の飛行士は帰還後タイム紙により、「1968年を代表する男たち (Men of the Year)」に選ばれた。 この内、司令船操縦士のラヴェルは、後に事故を起こし無事に帰還したアポロ13号に船長として搭乗している。 この乗組員たちがスペースシャトル以前の計画において特徴的なのは、船長が最も経験を積んだ飛行士ではないことである。またラヴェルはジェミニ12号で船長を経験していたが、以前の飛行で船長を務めた者が平の飛行士になるという点でもまれなケースであった。 月面着陸飛行においては、司令船操縦士には天測航法 (ナビゲーション)、着陸船操縦士には機関士 (フライト・エンジニア) の役目が割り当てられる。機関士は8号のように着陸船を搭載していない場合でも、宇宙船のすべてのシステムを監視する責任を持つ。 ラヴェルは当初は予備搭乗員で、マイケル・コリンズが正規の司令船操縦士だったが、コリンズが手術を要するほどの椎間板ヘルニアを患ったため、正規の搭乗員となった。 オルドリンは当初は着陸船の予備操縦士だったが、ラヴェルが正規の搭乗員になり、この計画のために使用される特別な司令船であるCSM-103についての経験を持っている操縦士が他にいなかったため、オルドリンが司令船操縦士に移動し、新たにヘイズが着陸船の予備操縦士に抜擢された。 11号ではアームストロングが船長となったほか、オルドリンが着陸船の操縦士に復帰し、コリンズが司令船操縦士に任命された。 8号の地上管制のチームは支援飛行士に任命された宇宙飛行士たちと、飛行士ではない指揮官やそのスタッフたちによって構成されていた。支援飛行士とは宇宙飛行士たちが勤めるもので、本搭乗員と予備搭乗員が実際に訓練を受けるのに対し、飛行のための訓練は受けないものの会議などで飛行士たちの立場に立って意見を述べたり、計画の立案において飛行士でなければ分からないような細目について提案したりするものである。また彼らは、飛行中に「宇宙船通信担当官 (Capsule Communicator, CAPCOM)」も務める。8号においては、支援飛行士はジョン・S・ブル（英語版） (John S. Bull)、ヴァンス・ブランド（英語版） (Vance D. Brand)、ジェラルド・カー（英語版） (Gerald P. Carr)、ケン・マッティングリー (Ken Mattingly) の四飛行士が担当した。地上管制センターは三交代制で、それぞれのシフトはクリフォード・チャールスワース（英語版） (Clifford E. Charlesworth、緑チーム)、グリン・ランネイ（英語版） (Glynn Lunney、黒チーム)、ミルトン・ウィンドラー (Milton Windler、栗色チーム) の三人の飛行指揮官によって率いられていた。 記章の三角形は、円錐形の司令船を象徴している。地球と月をめぐる8の字の赤い線は、計画の番号だけでなく計画そのものの性格をも表している。また赤線の上には、飛行士たちの氏名が記されている。記章を最初にデザインしたのはラヴェルだった。彼は8号が月周回飛行に変更されたことを知ったすぐ後、カリフォルニアからヒューストンに向かうT-38練習機の後部座席で、何度もスケッチをした。最終的なデザインをしたのは、ヒューストンの画家でありアニメーターであるウィリアム・ブラッドレイ（英語版） (William Bradley) であった。 アポロ4号と6号は無人のサターン5型ロケットを使い、無人の「ブロック1タイプ」と呼ばれるアポロ司令・機械船 (Command and Service Module, CSM) を地球周回軌道に打ち上げる、「A計画」に分類される飛行計画であった。一方で1968年10月に打ち上げられたアポロ7号は有人のCSMを低軌道に打ち上げるもので、「C計画」の目的を完遂するものであった。 その後の計画が成功するかどうかは、月着陸船 (Landing Module, LM) の製造にかかっていた。LMを低軌道で試験する「D計画」として、ジェームズ・マクディビット (James McDivitt)、デイヴィッド・スコット (David Scott)、ラッセル・シュウェイカート (Russell Shweickart) を飛行士として1968年12月に8号を打ち上げる一方で、ボーマン船長のグループが1969年初頭に、LMを地球周回楕円中軌道で試験するより過酷な「E計画」の飛行をすることが予定されていた。だがLMの製造開発は遅れていた。さらに8号のLMが1968年6月にケープ・カナベラルに到着したとき明らかな欠陥が見つかったため、製造担当企業であるグラマン社はLMの軌道実験は少なくとも1969年2月まで遅れることを表明せざるを得なかった。このことはD計画およびその後の計画が遅れることを意味し、また1969年の終わりまでに人間を月に着陸させるという計画全体の目標が達成できなくなる可能性があった。 アポロ宇宙船計画室室長のジョージ・ロウ (George Low) は8月、LMの問題による開発の遅れを取り戻す解決策を提案した。彼によればCSMはLMよりも3ヶ月先に準備できるのだから、CSMのみによる試験飛行を1968年12月に行うことができる。ならば7号ですでに成功しているC計画をわざわざ反復するよりも、いっそのことCSMを月まで送ってしまい、あわよくば月周回軌道に投入してしまおうというのである。この方法なら、10号で予定されている「F計画」(月面着陸の最終的な予行演習) まで待たなければならなかった月周回軌道への投入試験を、前倒しで行うことができる。また地球を中軌道で周回するE計画は放棄することになるが、全体として見ればD計画が遅れるだけで済む。 NASAのほとんどの幹部は、機器と人員の両面において信頼を置くことができ、また月周回飛行を実行することで大いに士気を鼓舞することができるとしてこの提案に賛成した。若干の説得をしなければならない唯一の人物はNASA長官のジェイムズ・E・ウェッブだったが、彼も最終的には他の幹部と同様に承認した。こうして8号は正式にD計画から「C′ (C-Prime) 月周回計画」へと変更されたが、ウェッブの指示によりマスコミに対してはこのことは伏せられ、依然として地球周回計画のままであるとされた。初めてこの決定が公表されたのは7号が地球周回飛行を成功させた3週間後の11月12日で、発射の40日前のことであった。 8号の計画変更を受けて宇宙飛行士の統括責任者ドナルド・スレイトン (Deke Slayton) はD計画とE計画の飛行士を交代させることを決定した。この決定はまた宇宙船を交代することをも意味し、ボーマンのグループはCSM-103を、マクディヴィットのグループはCSM-104を使用することとなった。 9月9日、飛行士たちはシミュレーターで準備を始めた。ミッションが始まるまでに、実際の飛行における作業1時間あたり7時間のトレーニング時間を費やした。飛行士たちは飛行のすべての段階について訓練されていたが、各人がそれぞれ専門的に修得しておかなければならないものもあった。たとえば船長のボーマンは大気圏再突入の際における司令船の制御、ラヴェルは万が一宇宙船が地球と交信できなくなった場合の天測航法の技術、アンダースは宇宙船が指示どおり機能しているかをチェックする役割を、それぞれ与えられていた。 9月21日、1969年中に月面着陸をするという目標にさらなるプレッシャーを与えるできごとが起こった。ソビエト連邦のゾンド5号がヨツユビリクガメやいくつかの生き物を乗せて、月を周回して地球に帰還したのである。NASAやマスコミは、ソ連が同型のゾンド宇宙船に飛行士を乗せて、1968年の終わりまでに月を周回してしまうのではないかと憶測した。 ケネディ宇宙センター内の飛行士専用居住区画で生活している8号の搭乗員たちは発射の前夜、チャールズ・リンドバーグとその妻アン・モローの訪問を受けた。彼は飛行士たちに、1927年にスピリットオブセントルイス号で大西洋を横断する前、地球儀の上に糸を当ててニューヨークとパリの間の距離を測り、それによって燃料の量を計算したことなどを話した。そのときの燃料の総量は、サターン5型ロケットが1秒間に消費する量の10分の1であった。その翌日、リンドバーグは発射場近くの砂丘から8号の発射の様子を目撃した。 8号に使用されるサターン5型ロケットはSA-503との指定番号が与えられている。これは「サターン-アポロ (SA) 計画で使用されるサターンV (5) の03番目のロケット」を意味する。このロケットは1967年12月20日に垂直組立棟で組立が完成した当初は、司令・機械船の「ボイラープレート (boilerplate)」と呼ばれる無人の模型機を打ち上げると思われていた。だが1968年4月に行われたアポロ6号の発射試験では、第一段がPogo振動と呼ばれるひどい振動を発生し、二段目のエンジンのうち二つが燃焼を停止し、さらに三段目のエンジンが軌道上で再点火しなかったといういくつもの大きな問題を発生した。これらの問題を解決し、無人のサターン5型による追加の試験飛行をして安全性が証明されない限りは、NASAの上層部は危険を冒して有人飛行を行うことを承認するわけにはいかなかった。 この問題の解決には、マーシャル宇宙飛行センター (Marshall Space Flight Center, MSFC) のチームが参加した。最大の懸念はPogo振動で、これはエンジンの稼働を妨げるだけでなく、飛行士に余計なG (加速度) の負荷を与える可能性があった。NASAとMSFCの調査団は、エンジン振動の周波数が宇宙船が振動する周波数と偶然に一致していたため、両者が共振を起こしてロケット全体が振動を起こしたのだと結論づけた。このためヘリウムガスを注入して振動を減衰させるシステムが新たに設置された。 同様に重要な問題は、飛行中に故障を起こした三つのエンジンであった。調査団は早い段階で、第二段ロケットで燃料の液体水素のパイプが真空にさらされたときに裂け目が生じ、そこから燃料が漏れて二つのエンジンに供給される水素の圧力が下がったことを突き止めていた。その際、自動的にバルブが閉じて二番エンジンへの燃料の供給を遮断しようとしたのだが、同時に三番エンジンへの液体酸素の供給も遮断されてしまった。これは両者の電気ケーブルが誤って配線されていたことが原因だった。その結果、三番エンジンは二番エンジンが停止した1秒後に燃焼を停止してしまったのである。その後の調査で、再点火しなかった第三段ロケットのエンジンでも同様の問題があったことが明らかにされた。同じような事故が将来的な打ち上げでも発生しないよう、点火装置の配線と燃料の供給管を修正するというのが調査団が出した結論だった。 1968年8月、マーシャル宇宙飛行センターにおいて調査団の解決策が試験された。サターン5型ロケット第一段 (S-IC)にはショックアブソーバーが新たに設置され、第二段S-IIでは燃料パイプが改良され、真空状態での漏れや破断に対する耐久性が強化された。NASA幹部は実験によって問題が解決されたことを確認すると、SA-503を使用しての有人飛行を行うことを承認した 9月21日、ロケットの先端に宇宙船が取り付けられた。すべてが完成した8号は10月9日、クローラー・トランスポーターに乗せられ、時速3マイル (5km) の速度で発射台に向かった。一方でロケットの試験は、12月5日から11日まで行われた各種レベルの準備試験を含め、発射の前日まで継続して実施された。Pogo振動、燃料パイプの破断、配線問題に対するすべての改善策の試験が終了したのは12月18日で、発射のわずか3日前のことであった。 8号は複数の天体を周回する史上初の有人宇宙船であるため、その軌道要素は月遷移軌道への投入操作を境にして二つの側面を持つ。 アポロの月飛行は、まず地球上空 100海里 (185km) を周回する待機軌道から始まる。8号の待機軌道は遠地点 99.99海里 (185.18km)、近地点 99.57海里 (184.40km)、赤道に対する軌道傾斜角 32.51°、地球周回時間 88.19分であった。なお、2時間44分30秒の軌道待機中にロケットの中に余っていた推進剤を投棄したことにより、その反動で遠地点は 6.4海里 (11