編集部注：この記事は2005年4月13日に掲載されたものです。
「ヒューストン、問題が発生した」
35年前の今日、この言葉は宇宙で3人の宇宙飛行士が死にかけた危機の始まりとなりました。
しかし、彼らの肩には天使が乗っており、実際には何千人もの天使が乗っていました。
部外者には、ミッションコントロールが地球への長い道のりの中で、生命を脅かす問題を次々と特定、診断、回避しながら、工学的奇跡の流れが手品の帽子から引き出されているように見えました。
ひどく損傷した宇宙船のナビゲーションから差し迫った二酸化炭素中毒まで、NASAの地上チームはアポロ13号の飛行士に戦うチャンスを与えるために24時間働き続けました。 しかし、ヒューストンの有人宇宙船センター(現在のリンドン・B・ジョンソン宇宙センター)のドアの向こうで起こっていたことは、トリックでもなければ、エンジニアが信じられないほど幸運な連鎖に見舞われたケースですらありませんでした。
1995年に公開されたロン・ハワード監督の同名の映画により、多くの人がアポロ13号に親しんでいます。 しかし、映画が公開されたとき、ハワード自身がすぐに指摘したように、この映画はドキュメンタリーではなくドラマ化であり、ハリウッドと現実の違いを示す多くの要素が省略されたり、変更されたりしています。
まず、月探査のハードウェアについて少し復習しておきましょう。高さ 85 メートルの強力な 3 段式サターン V ブースターが、フロリダ州のケープカナベラルから各ミッションを打ち上げました。 アポロスタックは2つの宇宙船で構成されており、CSMと呼ばれる月往復のための3人乗りの母船と、LMと呼ばれるCSMと月面の間を移動する2人乗りの着陸船で構成されています。
2つの宇宙船も2つの部分から構成されていました。 CSMは円筒形のサービスモジュール（SM）と円錐形のコマンドモジュール（CM）に分かれた。 サービスモジュールにはメインエンジンが搭載され、地球と月の往復に約6日かかる長い航海に必要な酸素、電気、水をすべて供給した。 クルーは狭い司令室で生活し、飛行コンピュータや航法装置を搭載していた。 司令室は、アポロスタックの中で唯一、地球に安全に帰還するように設計された部分である。
月着陸船は、上昇ステージと下降ステージから構成されていました。
月着陸船は上昇機と下降機からなり、上昇機は宇宙飛行士を乗せるためのもの。
月着陸船は上昇機と下降機からなり、上昇機には宇宙飛行士が搭乗し、下降機には月着陸に使用する強力なエンジンが搭載されていた。
月までのほとんどの期間、司令船と月着陸船（アポロ13号では、それぞれオデッセイとアクエリアスと呼ばれた）は鼻と鼻をくっつけてドッキングしていました。
その電力のほとんどは、サービスモジュールにある3つの燃料電池の集合体から供給されていました。
コマンド モジュールにはバッテリーが搭載されていましたが、これはサービス モジュールを地球の近くに投棄した後、再突入時に数時間だけ使用するためのものでした。
この低温タンクの 1 つが、オデッセイの弱点として明らかになります。 1970年4月13日、ヒューストン時間の午後9時頃、アポロ13号の飛行開始からほぼ56時間が経過した頃、ミッションコントロールはクルーに対し、正確な量の測定値を得るためにすべての極低温タンクのファンをオンにして中身をかき混ぜるよう要請しました。
オデッセイは死にかけましたが、まだ誰もそれを知りません。
クルーでさえ、事態の深刻さに気づいていませんでした。 ロン ハワードの映画では、酸素タンク 2 の爆発は、宇宙飛行士がピンポン玉のように投げ飛ばされる中、一連の音ときしみ音を伴っています。 しかし、現実には、「鈍い音はしたが、はっきりした音だった。振動はあまりなかったが、ただの音だった」と、アポロ13号の司令官であったラベルは後で述べている。
地上では、ミッションコントロールは当初平静を装っていました。 低温タンクの撹拌中、燃料電池とタンクを担当するフライトコントローラーであるサイ・リーバーゴットは、酸素タンク1に注目していた。 リーバーゴットは、1960年代初頭のマーキュリー計画時代にさかのぼるEECOM（イーコム）という役職に就いていた。 これはもともと、CSMに搭載されている電気、環境、通信の全システムの責任者という意味である。
不幸な偶然にも、酸素タンク2の量センサーが先に故障していましたが、両方の酸素タンクは相互接続されていたため、リーバーゴットはタンク1が報告する量を見て、タンク2に何があるのかを把握しようとしていました。
ミッションコントロールで、押しボタンと白黒のコンピューターディスプレイがモザイク状に並ぶコンソールに座っていたとき、オデッセイの電子・生命維持システムの世話をしていたのはリーベルゴだけではありません。 彼は、廊下を隔てたスタッフサポート室にいる他の3人の管制官と音声で連絡を取り合っていた。
その日のリーバーゴットの仲間は、電力システムの専門家ディック・ブラウン、生命維持装置の専門家ジョージ・ブリスとラリー・シークスの2人でした。
突然、乗組員からの無線がパチパチと音を立てて鳴りました。 オデッセイの計器類を調べながら、司令船パイロットのスウィガートが「よしヒューストン、ここで問題が発生した」と報告した。 「ヒューストン、問題が発生した」と数秒後にラブエル氏が繰り返し、宇宙船のシステムに電力を供給する2つの主配電回路（バス）のうちの1つの電圧が低すぎることを付け加えた。
しかし、ミッションコントロールでは、事態は腑に落ちないままでした。
しかし、ミッションコントロールでは、事態は腑に落ちませんでした。宇宙船の高利得指向性アンテナは送信を停止し、オデッセイは自動的に低利得無指向性アンテナに後退していたのです。 リーバーゴットと彼のチームは、多くのおかしなデータ、異常な測定値を目にしていた。 燃料電池1と3は圧力を失い、電流を供給できなくなり、燃料電池2だけが負荷となった。酸素タンク2の圧力はゼロを示し、酸素タンク1の圧力は急速に低下した。
リーベルゴの訓練が功を奏したのです。
リーバーゴットのトレーニングが始まりました。シミュレーションに次ぐシミュレーションで、コントローラは数秒間の奇妙なデータに基づいて軽率な決定を下してはいけないと教えられました。 アポロ13号で司令室・サービスモジュールシステム部門のチーフを務めたアーノルド・アルドリッチ氏は、「この仕事に携わるエンジニアは、まず計測装置の観点から考えるよう教育されています」と説明する。 彼は爆発当時、ミッションコントロールにいましたが、「ある特定のことが原因で、これほど多くのことが異常に見え始めたのか、すぐには分かりませんでした」と振り返ります。「
そのため、ミッションを担当するフライト ディレクターのジーン・クランツ (音声ループでは「フライト」と呼ばれる) が、オデッセイ機内で何が起こっているのかとリーバーゴットに鋭く尋ねたとき、EECOM は「計測器の問題があったのかもしれません、フライト」と答えました。
それから35年経った今でも、リーバーゴットはその最初の評価を残念そうに覚えています。「それは有人宇宙計画における控えめな表現でした。
危機がはじまる。 この音声は、リーバーゴットが「裏方」と話すことができる、EECOMのインターコム「ループ」のミッションコントロール・テープからのものです。 この音声は、宇宙飛行士の通信を聞き取りやすくするために改良されたものです。 タンクの爆発でアポロ13号のメインハイゲインアンテナがオフラインになった瞬間を示す「パチッ」という音から始まる。 その後、リーバーゴットがアンテナの脱落に気づく音が聞こえ、その背後でフライトディレクターのジーン・クランツが日常の最新情報について話している。 そしてクルーは「オーケー、ヒューストン、ここで問題が発生した」と報告し、問題が山積みになり始める。 このループの最後に、リーバーゴが最初の評価をするのが聞こえますが、彼はその後大いに非難されました。 「
クランツにとって、その答えは合理的に聞こえました。なぜなら、彼はシフト中にすでに、高利得アンテナを含むオデッセイのいくつかの電気問題に遭遇していたからです。 「私は、別の電気的な不具合が発生し、問題を迅速に解決して軌道に乗せるつもりだと思いました。 その状態は3〜5分ほど続いた」とクランツ。
クランツ氏の言葉は法律だった。
クランツの言葉は法則だった。「フライトディレクターは、おそらく全米で最もシンプルな任務内容を持っている」とクランツはスペクトラムに語っている。
「フライトディレクターは、クルーの安全とミッションの成功のために必要なあらゆる行動をとることができる」というたった一文の長さだ。
ミッション中にフライトディレクターに最終的な権限を与えるルールは、NASAの最初のフライトディレクターとしてミッションコントロールを設立し、アポロ13号では有人宇宙船センターの副所長であったクリス・クラフトのおかげで、記録に残りました。 マーキュリー計画で、クラフトがフライトディレクターとして経営陣の二の舞になったことをきっかけに、クラフトがこのルールを作ったのだ。 この時、危機が進行しても、誰が責任者なのか、誰も迷うことはなかった。
ミッションコントロールと宇宙飛行士は、オデッセイを健全な状態に戻すために、さまざまな燃料電池とパワーバス構成を試しましたが、ラヴェルからの無線連絡により、この問題が無視できるという希望は打ち砕かれました。 「ハッチから外を見ると、何かが宇宙空間に放出されているようだ」。
問題はリーベルゴの前に山積していた。
問題はリーベルゴの前に山積していました。ミッションコントロールからの音声ループの録音では、彼の声は驚くほど落ち着いていますが、「計測器の問題ではなく、ある種のモンスターシステムの故障で、私には解決できなかった」と気づいたとき、彼はほとんど圧倒されたと認めています…おそらく私の人生で最もストレスの多い時間だったでしょう。
リーバーゴットは、この瞬間を乗り越えられたのは、終わりのない緊急シミュレーション訓練のおかげであり、各ミッションコントロールコンソールの脇にある、整備を容易にするための大きなハンドル（管制官から冗談で「セキュリティハンドル」と呼ばれていました）のおかげでもあると述べています。 「私はパニックを押し殺し、両手でセキュリティハンドルを掴んで持ちこたえました。 落ち着いて、裏方さんたちと一緒に問題を解決しようと思ったんです。 とはいえ、もう帰ろうという気持ちがなかったわけではありません」と彼は振り返る。
また、緊急時のシミュレーションは、「どのように決断するか非常に注意深くなること」を管制官に教えていました。なぜなら、もし最後までジャンプしてしまったら、それがどれほど悲惨なことになるか、シミュレーションが教えてくれたからです。
管制官がガス抜きの原因を突き止めようと奔走する中、フライトディレクターのクランツ氏はこの考えを全監督に伝えました。 「そして、万が一のために、オデッセイに取り付けられた破損していない月着陸船でクルーを維持できることを念のため伝えました。
今のところ、リーベルゴと彼の後方部隊は、何が問題なのかがわかるまで、病んでいる司令モジュールの電力問題を緩和する方法に集中し、クルーは一時的に負荷を減らすために必要ない機器の電源を切り始めました。
しかし、問題の深さに気づき始めたリーベルゴは、不運にもクランツに「フライト、燃料電池を2つ失ったような気がする」と告げました。
リーバーゴットは、ラヴェルが報告したガス抜きが低温酸素システムから来ているのではないかと疑い始めた。
コマンド モジュールのバッテリーや酸素などの限られた予備を使用することは、通常、問題が比較的短時間で解決し、後でサービス モジュールから予備を補充することができれば、困難な状況下で行う妥当な方法です。 しかし、リーベルゴは今、サービスモジュールが永久に電力と酸素を使い果たすのではないかと心配していた。 サージタンクが使用されていることを確認すると、彼は優先順位をオデッセイの安定化からコマンドモジュールの再突入準備金の保全に変更した。
「コマンドモジュールのサージタンクを隔離しよう」とリーベルゴットはクランツに告げました。 「なぜ、そんなことを？
事実上、リーベルゴの要求はサービスモジュールへの不信任票であり、サービスモジュールが信頼できなければ、ミッションは大きな問題に直面することになります。 「突入に必要なサージタンクは残しておきたい」とリーベルゴが促した。 その意味はすぐに理解できた。 「わかった。 とKranzはあきらめ、ミッションコントロールで通常クルーと直接話すことができる唯一の人物であるCAPCOM (カプセル通信機) を介して、サージタンクの隔離をクルーに命じました
さらに数分間、Liebergot と彼の裏方たちは残りの燃料電池を稼働させるために善戦しましたが、厳しい状況になっていました。 燃料電池がなければ、最も重要なものである誘導システムを稼働させるために、さらに多くの司令部システムの電源を落とさなければならなくなるのです。 ガイダンス・システムは、主にオンボード・コンピュータとジャイロスコープを使った慣性計測システムで構成されており、宇宙船がどの方向を向いているかを記録している。 これがなければ、クルーは宇宙で航行することができません。
「LMに乗り込むことを考えた方がいい」とリーベルゴットはクランツに言った。
爆発から約45分後、リーバーゴットの裏方チームは、現在の酸素供給の減衰率では、2時間以内に最後の燃料電池を失うと見積もっていた。 「
クランツはループでボブ・ヘーゼルマイヤーを呼びました。 ヘーゼルマイヤーはリーバーゴットの2つ隣のコンソールに座っており、彼の役職はTELMU（Telemetery, Environmental, eLectrical, and extravehicular Mobility Unit）の略であった。 つまり、TELMUは月着陸船のEECOMに相当し、さらに宇宙飛行士の宇宙服の監視をする役割を担っていたのだ。 リーバーゴットと同様、ヘーゼルマイヤーにもボブ・レグラー、ビル・リーブス、フレッド・フレア、ハーシェル・パーキンスといった裏方たちがいて、クランツ氏は彼らに仕事を与えようとしていたのである。 クランツはヘーゼルマイヤーに「生命を維持するために必要なLMの最小電力を何人かで考えてくれ」と命じた。
それは難しい注文のようには聞こえません。月着陸船には、アポロ13号の月面探査の期間、約33時間を持ちこたえるために設計された、充電済みの大きなバッテリーと満タンの酸素タンクがすべて備わっていました。
残念ながら、宇宙船はそのように機能しません。宇宙船には複雑な相互依存システムがあり、長いチェックリストにしたがって、正しい順序で電源を入れなければならないのです。
この後の話は、アポロ13号のミッションに関わった多くの人にとっても、あまり知られていない話です。 月着陸船を迅速に救命艇モードに移行させ、地球への帰還のためにクルーの生命を維持するためにリソースを拡張したことは賞賛されていますが、月着陸船の制御者が最初に克服しなければならなかった、より基本的な問題、すなわち月着陸船の電源をまったくオンにする方法を知る人はほとんどいません。 この35年間、月着陸船のフライトコントローラーの素晴らしい努力は、皮肉にも「アクエリアス」が非常によく機能したため、見過ごされてきました。 皮肉なことに、アクエリアスは非常に優れた性能を発揮し、設計の如何にかかわらず、要求されたことはすべてやり遂げたのです。 そのため、不具合のあったオデッセイをめぐる巨人的な闘争に注目が集まっていました。
月着陸船の管制官たちの献身、先見性、そして長年の努力なしには、ラヴェル、ハイセ、スウィガートにチャンスはなかったでしょう。 それは「ステップ・ゼロ問題」と呼ばれるものです。
この海岸の大部分において、月着陸船と司令船およびサービス船は狭い移送トンネルで結ばれ、月着陸船のほぼすべてが電力を節約するためにオフになっていたことを思い出してください。 月着陸船の重要なシステムの多くは、サーモスタット制御のヒーターで凍結を防いでいた。
オデッセイ内部では、アンビリカルは配電スイッチに接続されており、オデッセイからの電力供給と、下降ステージにある自身のバッテリーからの電力供給の間で月着陸船を移動させました。 しかし、ここで問題が発生した。 配電スイッチの作動には電気が必要だが、オデッセイはもう電気を供給できない。
最後の燃料電池が酸素不足になり、宇宙飛行士は、月着陸船のバッテリーを迅速に起動させる別の方法を必要としていました。
クランツからの命令が下ったとき、月着陸船の管制官たちはすでにこの問題に取り組んでいました。スタッフサポート室に戻ると、月着陸船のコンソールはEECOMのサポート管制官のコンソールのすぐ横にあり、月着陸船のヒーターの活動を記録した紙の帯グラフを隔てていました。 ブラウン、ブリス、シークスの3人がリーベルゴットと一緒に司令室とサービス室を救おうとするのを、危機の初めから最前列で見ていたのだ。 ブラウンが月着陸船の管制官に向かって、「あの酸素タンクの爆発に賭けよう」と言い出したのは、それから間もなくのことだった。 「もしそれが本当なら、CSMは間もなく電力不足になり、我々は月着陸船を救命ボートとして使わなければならなくなるだろう」
レグラー氏とリーブス氏は、ストリップチャートを見て、月着陸船のヒーター活動が平坦になっていること、つまりアンビリカルに接続されていたオデッセイの電気バスがもはやアクエリアスへの電力供給がないことがわかりました。 「月着陸船のバッテリーから電力を供給するためのスイッチの電源が切れていたのです。
下降ステージの大型バッテリーは、月着陸船のシステムのほとんどに電力を供給するために不可欠でした。 リレーは作動するために電力を必要とし、ジャンクションボックスから供給される電力はもはや利用できないのです。 幸い、月着陸船の上昇ステージにある小型のバッテリーは、オデッセイのスイッチとは別に使用することができたが、一部のシステムには限られた時間しか給電することができない。 生命維持装置やコンピューターなどの主要なシステムを稼働させるには、上昇用バッテリーを配電システムに接続し、リレーに通電して、下降用バッテリーをオンラインにする必要がありました。
誰もこの状況を想定していなかったのです。 Legler と Reeves は、アクエリアスの迷路のような回路を通して、上昇用バッテリーからリレーに電力を供給するための、その場しのぎの手順、つまり、宇宙飛行士のためのスイッチごとの指示を作成しはじめました。 月着陸船の配線図と機器図から、ブラウンがコマンドモジュールの状態を警告した時点から、30分ほどで指示のリストを完成させた。 最終的には、乗組員のために「10〜15個」のスイッチとブレーカーを引くことになった。
幸運なことに、誰かがすでに何か月もこの問題に取り組んでいました。
1年前、アポロ10号のミッションの準備中に、飛行制御担当者と宇宙飛行士はシミュレーションで曲解されました。 「シミュレーションでは、アポロ13号の酸素タンクが爆発したときとほぼ同じ場所で燃料電池が故障しました」と、月着陸船の支部長であるジェームズ(「ジム」)ハニガンは回想しています。
レグラーはアポロ10号のシミュレーションに立ち会っていましたが、月着陸船は突然、救命ボートとして必要になったのです。
「多くの人が月着陸船を救命ボートとして使用することについて議論していましたが、このシミュレーションで、それを行う正確な方法がリアルタイムで実行できないことがわかりました」と、Legler 氏は語ります。 当時、このシミュレーションは非現実的なものとして却下され、すぐに忘れ去られた。
しかし、このシミュレーションは、月着陸船の管制官たちを悩ませました。
しかし、シミュレーションは月着陸船の管制官を悩ませました。彼らは準備不足に陥り、事実上だけとはいえ、乗組員が死んでしまったのです。 ハニガンは言います。「シミュレーションであっても、クルーを失えば、それは破滅です」。
「ボブ・レグラーは、そのチームの重要な人物のひとりでした」とハニガンは振り返ります。
「ボブ・レグラーは、そのチームの中心人物のひとりだった」とハニガンは振り返ります。 「それはかつてないことでした。 そのようなことをするように設計されたものは何もなかったのです」。
アポロ10号のシミュレーションの後の数か月間、アポロ11号が最初の月面着陸を行い、アポロ12号が月に戻ってきたときでさえ、プディ氏のチームは手順に取り組み、多くの異なる失敗シナリオを検討して解決策を考え出しました。 その成果はまだ正式に認定され、NASAの公式手順に組み込まれてはいなかったが、アポロ13号の爆発事故の後、月着陸船の管制官たちはすぐにそれを棚から引っ張り出してきた。 クルーは公式の緊急月着陸船起動チェックリストのコピーを持っていましたが、管制官は30分かかる手順を最低限にまで短縮する必要があったのです。
月着陸船のチームは、先手を打って有利に立ち回ることができました。 クランツ氏がヘーゼルマイヤー氏に月着陸船の生命維持装置を作動させる方法を検討するよう依頼したとき、リーベルゴ氏らのチームは当初、最後の燃料電池の寿命があと2時間あると推定していましたが、状況は急速に悪化していました。 クルーが実際にアクエリアスに乗り込んで電源を入れ始めたとき、裏方の管制官は、オデッセイに搭載された最後の燃料電池の寿命は、わずか15分しか残っていないと見積もっていました。 第2部はこちらをご覧ください。
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