アポロ月着陸船（LM）とは：月面着陸の仕組みと歴史を解説

アポロ月着陸船（LM）の設計と月面着陸の仕組みを、アポロ11号のイーグルやアクエリアスを含む歴史的ミッションと図解で詳しく解説。

アポロ月着陸船（LM）は、蜘蛛の巣のような外観をした月着陸船である。アメリカのアポロ計画で、2名のクルーを月周回軌道から月面に往復させるために作られた。

LMは、アポロの「ハードウェア」の中で、最後に開発されたものである。NASAが月周回軌道会議方式を採用し、着陸にLMのような乗り物を必要とすることを決定したため、その開始が遅れていたのである。そして、アポロ計画開始から約2年後の1963年1月、プライムビルダーとの契約が結ばれた。LMは何度も宇宙でテストされた。そして1969年7月20日、アポロ11号のLMイーグルが初の有人月面着陸を果たした。

アポロ計画が進むにつれ、アポロ12号、14号、15号、16号、17号がLMを使って月面着陸を行った。アポロ13号では、酸素タンクが爆発するという大変危険な事故が発生した。その際、アポロ13号の月着陸船「アクエリアス」が思わぬ活躍をし、爆発した3人の宇宙飛行士の命を救いました。

概略と開発経緯

月着陸船は、地上からのロケット打ち上げ機（サターンV）で打ち上げられた司令船（CSM）と共に飛行し、月周回軌道で分離して月面へ降下し、月面着陸後に上昇してCSMと再ドッキングするという任務を担った。製造は主にグラマン（Grumman、のちのグラマン・エアロスペース）が担当し、軽量化と信頼性を両立させるために徹底した設計が行われた。

構造と主要システム

• 二段構成：LMは大きく「下降段（Descent Stage）」と「上昇段（Ascent Stage）」の二つから成る。下降段は着陸用エンジン、推進薬タンク、着陸脚、科学機器や月面での作業用の台座（ストレージ）を備え、上昇段は居住区画、操縦系、上昇用エンジン、操縦士用の窓やハッチを持つ。
• 推進系：LMはハイパーゴリック（常温で自然発火しやすい）推進薬を採用し、信頼性の高い点火が可能であった。下降用・上昇用それぞれに専用のロケットエンジンが用意され、上昇段は月面から離脱して月周回軌道まで到達できる設計になっている。
• 誘導・航法：LMにはアポロ誘導コンピュータ（AGC）やレーダー、姿勢制御系が搭載され、CSMとのランデブーや月面着陸での制御を行った。AGCは当時としては先進的なオンボードコンピュータで、宇宙飛行士による操作支援を行った。
• 居住性・EVA支援：上昇段内は着座・作業空間が限られているが、生命維持装置や通信装置を備え、月面での観測や月面活動（EVA）への準備・復帰ができるようになっている。着陸脚にははしごが付いており、宇宙飛行士はそこから月面へ降り立った。

試験と運用の流れ

LMはまず無人試験（例：地球近傍での分離・噴射試験）で性能を確認した後、有人での軌道試験へと移行した。主要なテスト段階には、無人の初期試験、地球周回での有人テスト（LMの搭乗・分離・再ドッキングの確認）、さらに月周回での“ドレスリハーサル”（降下は行わないが着陸の手順を実施）などが含まれる。これらの段階を経て、実際の有人月面着陸が行われた。

特徴と技術的工夫

• 真空専用設計：大気圏再突入を考慮しない設計のため、構造を極限まで軽量化できた。熱や微小隕石対策として多層の断熱材や金属シートが採用され、外観の“金色”は断熱材の一部である。
• 信頼性重視：着陸や上昇のいずれも失敗の許されないミッションであるため、冗長性やシンプルな作動方式が多く取り入れられた。ハイパーゴリック燃料の採用は点火の確実性に寄与した。
• 科学と活動のプラットフォーム：後期のミッション（特にアポロ15〜17）では、下降段に小型車両（Lunar Roving Vehicle）を載せ、より広範囲の探査と多くのサンプル採取を可能にした。

実戦での役割と成果

LMはアポロ計画を通じて人類初の有人月面活動を実現し、月の地質サンプルや写真、科学観測など多数の成果をもたらした。月面着陸の成功により、地球外での有人着陸・滞在・帰還の実現可能性が証明され、宇宙探査技術の重要なマイルストーンとなった。

アポロ13での活躍と運命

アポロ13号ではサービスモジュール内の酸素タンク爆発により当初計画の月面着陸は中止になったが、LM「アクエリアス」は臨時の「救命ボート」として機能した。LMが供給する電力・酸素・推進力を使って乗組員はCSMを放棄せずに地球帰還軌道へ戻ることができ、これにより乗員は救出された。この事例はLMの柔軟性と信頼性を示す重要な実例である。

現在の状況と遺産

アポロ計画以降、LMに相当する有人月面着陸船は再び運用されていないが、LMの設計思想と運用ノウハウは後続の月面探査機や将来の有人着陸ミッションに大きな影響を与えている。多くのLMは月面に残され、上昇段の一部は月周回軌道に残されたり、意図的に月面へ衝突させられたりした。LMの成功は、有人宇宙飛行における軽量構造、ハイパーゴリック推進、オンボードコンピュータなどの技術的基盤を確立するのに寄与した。

LMは単なる「機械」ではなく、人類を新たな天体へ送り出した象徴的存在であり、その設計と運用は今日の宇宙開発にも引き継がれている。

仕様

LMは登坂ステージと降坂ステージで構成されていた。

下降ステージ

アルミニウムの複合金属でできた八角形のような形をしており、着陸用の4本の脚の中には、月への降下と宇宙飛行士の月滞在に必要なバッテリーや酸素タンク、科学機器などが収められていた。月面に着陸したのは、コロンブス地方である。

月着陸ミッションでは、降下エンジンを噴射して、月周回軌道上の110kmの地点から月に向かって降下し、LMは垂直に降下して月面の上空でホバリングすることが可能である。二人が月面に滞在した後、降下ステージは、LMの上半分を月から押し出すための上昇エンジンの発射基地の役割を果たす。^[]

アセントステージ

これはLMの丸みを帯びた上半分で、司令室やクルーキャビン、そして月を離れるための打ち上げロケットを搭載しています。

軽量化のため、男性用の座席はない。ストラップでゆるやかに固定され、立っている。正面と左右には、誘導系、通信系、環境系、推進系の制御パネルが並んでいる。左側には、コマンダーがLMの操縦をするために外を見ることができる窓があった。中央の頭上には、コマンドモジュールとの連結時に宇宙飛行士が乗り降りする直径90cmのハッチがある。コマンドモジュールと合流するためのLMの上昇ロケットは、中段のデッキの下にあった。上昇ロケットは小さいが、月の重力は地球の6分の1と弱いため、LMが月面から上昇するのに強い推進力を必要としないので、これで十分だった。^[] 。

LMの図面

質問と回答

Q:アポロ月着陸船（LM）とは何だったのか?

Q: LMはいつ開発されたのですか?

Q:アポロ計画におけるLMの意義は何だったのでしょうか?

Q:LMを使った最初の有人月面着陸は何でしたか?

Q: LMを使用して月面着陸を行ったアポロミッションは?

Q:アポロ13号のミッションでは何が起きたのですか?

Q: 「アクエリアス」と呼ばれたアポロ13号の役割は何だったのか?

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