月にはロケットも発射塔もありませんが、宇宙飛行士はどうやって帰還するのでしょうか?

人類初の月面着陸が成功してから数十年が経ったが、人類にとってのこの「大きな一歩」は、今でも数え切れないほどの人々を興奮させている。

しかし、月にはロケットも発射塔もないのに、アメリカ人はどうやって帰還したのかと疑問に思う人もいる。科学者は言う: ヒッチハイクすればいい。

どうすれば乗車できますか？

この問題を理解する前に、まず地球を離れる場合と月を離れる場合の条件が異なることを知っておく必要があります。

ロケットに搭載された宇宙船は、地球の軌道から脱出するために、秒速11.2キロメートルの第2宇宙速度に到達する必要があります。

月の大きさと質量は地球よりも小さいため、脱出速度はわずか毎秒2.4キロメートルです。

したがって、月から帰還したい場合、膨大な電力は必要なく、ただ乗るだけでよいのです。

この「ヒッチハイク」とは宇宙船の一部を指します。

アポロ宇宙船を運ぶロケットは、上から順に、コマンドモジュール、サービスモジュール、上昇段、下降段の 4 つの部分に分かれています。上昇段と下降段は総称して月着陸船と呼ばれます。

コマンドモジュールは主に宇宙飛行士が地上の情報を受け取る場所であり、彼らの生活空間でもあります。

サービスモジュールは燃料を搭載しており、宇宙船が地球に帰還するのに十分な電力を供給します。

上昇段階は、宇宙飛行士が月面着陸ミッションを実行する際に一時的に滞在する場所です。

下りの部分が「ライド」です。

月面ミッション

アポロ11号が月面に到着した後、月着陸船はすぐにアポロから分離され、月面に着陸しました。

当時、月着陸船に入った宇宙飛行士はアームストロングとオルドリンの2人だけで、コリンズ氏はいつでも対応できるよう司令船内に留まっていた。

月着陸船が地上に到着した後、下降段はトレイのようにゆっくりと「手足」を広げ、上昇段を持ち上げました。

一方では、月着陸船を月面にしっかりとドッキングさせ、アームストロングの月面着陸ミッションをより容易に遂行できるようにするためでした。

一方、上昇ステージの簡易発射塔としても機能します。

世界中が見守る中、アームストロングは無事に任務を終え、船室に戻った。

このとき、上昇段階を起動し、下降段階から分離し、限られた燃料を使用して月周回軌道に入る必要があります。

単純に聞こえますが、実際の操作では宇宙飛行士のタイミング制御が本当に試されます。

なぜなら、打ち上げプロセスでは、上昇段が脱出できるように、月の自転方向に従い、正しい角度を選択する必要があるからです。

これは、月の自転の離心率を利用し、上昇段が月の軌道に入る際に、月の自転によって生じる逆方向の力の影響を受けないようにするためです。

もし宇宙飛行士がタイミングを間違えたり、角度を間違えたりしたら、燃料不足で月面に取り残される可能性が高くなります。

二人のアポロ宇宙飛行士は冷静な判断力を頼りに、一気に月の軌道に到達した。

この時、司令船内のコリンズさんは長い間待機していた。上昇段とサービスモジュールを正確にドッキングするだけで、その後は宇宙船を地球まで帰還させることができました。

全ての作業は順調に進み、月面に着陸した2人の宇宙飛行士は無事に司令船に帰還した。

その後、宇宙船の重量を軽減し、燃料消費量を削減するために、上昇段は宇宙空間で廃棄される予定です。

地球の軌道に入った後、サービスモジュールは宇宙に廃棄され、コマンドモジュールのみが実際に地球に帰還します。

実際、有人月面着陸プロセスには最も困難な点が 2 つあります。 1つ目は、月面着陸後にどうやって地球の軌道に戻るか、そして2つ目は、地球の軌道に入った宇宙飛行士の安全な帰還をどうやって確保するかです。

地球への帰還

宇宙船が軌道から地球に突入する過程は加速プロセスであり、その過程で宇宙船の表面に高温と巨大な衝撃が発生し、最高速度は秒速11.2キロメートルに達します。

もし宇宙船がこの速度で地面に向かってまっすぐに進んだ場合、現在の人類の技術では、最終的には燃え盛る炎に続いて宇宙船が破壊され、乗員全員が死亡することになるだろう。

宇宙船がこの状況を回避するには、大気圏に突入する際の初期速度を 0 にする必要があります。地面と大気圏の距離を考慮すると、加速プロセスによって、宇宙船が落下した後も客室内の宇宙飛行士が生存していることを保証できます。

しかし、宇宙飛行士が地球の軌道に進入したい場合、速度が低すぎてはいけません。

この場合、アポロが直接地球の大気圏に突入すると、初速度は恐ろしい数値となるでしょう。

当時、NASAはアポロ11号を地球周回軌道上で減速させ、大気圏に突入する前に初期速度を「氷点」まで下げようとした。

しかし、アポロ11号が飛行速度をうまく制御できず、地球の軌道に入った後、まったく停止できず、そのまま大気圏に突入したとは誰が知っていたでしょうか。

このままでは、アポロ11号の3人の宇宙飛行士が生きて地上にたどり着くことは不可能だった。 NASA にはこれに対処するすべはなく、奇跡が起こるように祈ることしかできなかった。

本当に奇跡が起こった。アポロ11号は非常に特殊な角度で地球の大気圏に突入したため、地球の重力と離心率の影響を受けて大気圏外に飛び出しました。このとき、アポロ11号の初速度は0に低下しました。

後にNASAはこの制御技術を「二次進入」と呼び、私たちはそれを「スキッピングストーン」と呼びました。

原理は非常に単純です。宇宙船は大気圏に突入する前に、宇宙船の加速と地球のさまざまな力によって大気圏外に投げ出され、それによって宇宙船の初期速度がリセットされます。

しかし、実際に実行するのは非常に困難です。科学技術が非常に進歩した今日、「石を飛ばす」技術を本当に習得している国はほんの一握りしかありません。

我が国の嫦娥5号は地球への帰還の際、大気圏で「石を飛ばす」という偉業を成し遂げ、多くの先進国を大きく引き離しました。

アポロ11号は、幸運にも助けられ、「極限の作戦」を完遂した。それは、適切な時期、適切な場所、適切な人材の組み合わせだったと言える。

月面着陸はデマ？

しかし、月には発射台がなく、アポロが地球に帰還できなかったため、アポロ11号の月面着陸は実際には偽物だったという主張もある。

また、米国は有人月面着陸を成功させた後、数十年間にわたり新たな月面着陸計画を計画していなかったと主張する者もいる。もしアポロ11号が本当に月面に着陸したのなら、アメリカは頻繁に月面に着陸していたはずだ。なぜ何十年も沈黙していたのでしょうか?

理由は2つあります。

一方で、人類が月に着陸するという偉業以来、月面着陸の価値はそれほど高くありません。

米国の月面探査の継続的な進展と相まって、人類はボトルネックの時期に陥っています。

その結果、米国の宇宙計画の焦点は火星に移った。

一方、有人月面着陸のコストは非常に高く、米国の財政はもはやその後の月面着陸計画を支えることができなくなっている。

当時、アポロ計画は財政予算を深刻に圧迫し、経済、軍事などの面での発展が遅れました。同時に、米国の財政収入は徐々に減少しました。政府は他の分野の赤字を補うために国民生活のための財政予算を削減しなければならず、国民の間に大きな不満を引き起こした。

1961年から1970年の間に、米国は250億ドル（2018年には1,500億ドルに相当）を費やしました。

アポロ計画は確かにアメリカ人に名誉をもたらしたが、長期的には必然的に国内経済を低迷させることになるだろう。米国政府は1972年にこの計画を中止し、宇宙ステーションの開発に着手した。

したがって、米国が月面着陸に成功したことは議論の余地のない事実であるが、地球への「ヒッチハイク」には運の要素が含まれていたことは否定できず、NASA は短期間でもう一度有人月面着陸を試みようとはしない。

世界各国の台頭により、航空宇宙分野はもはや米国とソ連の独占ではなくなりました。

私の国の航空宇宙部門は急速に発展しています。近い将来、我が国が世界の航空宇宙技術を新たな高みへと導くと信じています。

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