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モジュール概観


SM (機械船) は CM (司令船) の底部に連結されている円筒型モジュールである。液体酸素タンク、液体水素タンク、ヘリウムタンク、そして燃料電池などが搭載されていて、空気と水あるいは電源などが供給される。全長6.88m (Apollo-12)、直径 約3.9m (CM の底部と同値)、重量 約25トン。

SM は、打ち上げ時から CSM (*1)というモジュール群として宇宙船を構成し、大気圏再突入直前まで切り離されることはない。ただし、打ち上げ段階における爆発事故等の緊急事態は別で、緊急脱出システム (Apollo Launch Escape System) は CM のみを救出する。

下部のメイン・ロケット・エンジンは SPS (Service Propulsion System) で、主に地球や月の引力圏を離脱する際に使用される。側面には軌道調整や姿勢制御用の補助ロケット RCS (Reaction Control System) が90度ごとに4セット(*2) マウントされている (十字型のモジュール)。

(*1) CM と SM が連結されたモジュール群を CSM (Command Service Module) と呼ぶ。
(*2) それぞれのセットはエンジン4個で構成されているので、合計16個のエンジンとなる。

Equipment and Fail-Safe Fault-Tolerance

SM (機械船) は文字通り種々のタンクやエンジン及びメカニズムが混在するモジュールである。 液体酸素タンク (Oxygen Tank 1、Oxygen Tank 2)、液体水素タンク (Hydrogen Tank 1、Hydrogen Tank 2)、冷却用ヘリウムタンク (Helium Tank)、燃料電池 (Fuel Cell 1、Fuel Cell 2、Fuel Cell 3)、メイン・ロケット・エンジン (Service Propulsion System /SPS) 及びタンク、姿勢制御用補助ロケット (Reaction Control System /RCS /16 Engines)、VHF アンテナ、ハイゲイン・アンテナなど。

酸素、水 (燃料電池にて生成)、電気 (燃料電池にて生成)など、飛行や生存に必要不可欠なものを供給する SM は、生産・供給ラインを多系統にすることで信頼性を担保している。 第一、第二の液体酸素タンク、3パッケージの燃料電池などが、メーン・バスA 及びメーン・バスBという2つの電源供給・分配系統に接続され、どちらかの系統が死んでも他の系統で賄えるシステムになっているのだ。

※ 右のイメージは SM の概略図で、上部に CM (司令船) が接続されている。 下部に見えるのはメイン・ロケット・エンジンのノズル部分。

以上の安全機構に助けられたのがアポロ13号(*3)で、致命的なダメージを受けたにもかかわらず、他方の系統によって飛行・生存しながら次の行動に移ることが出来た (ただし、最終的には2系統ともやられてしまったが)。

これらの安全機構はアポロ計画の基本をなすものであるが、アポロ以外でも様々な方面 (大型旅客機などが有名) で採用されるようになった。→ 信頼性工学 / フェール・セーフ (Fail-Safe) / フォールト・トレランス (Fault-Tolerance)

(*3) SM (機械船) の液体酸素タンク爆発事故により、酸素、水、電源の供給が断たれたが、LM (月着陸船) を代替モジュールとすることで無事生還した。 SM の安全機構 (多重系・冗長系)と、LM の救命ボート構想が同時に作用した事例として名高い。

※ 左上のイメージが、爆発事故でダメージを受けたアポロ13号 SM (機械船) である。左端の球形状タンクが液体酸素タンク、中央の円筒形のタンクが液体水素タンク。

SIM (Scientific Instrument Module), Apollo-15/16/17

イメージ中央の剥き出しの機材群が SIM (Scientific Instrument Module) である。いわゆる J-Mission を遂行した アポロ15号16号17号 の SM (機械船) にマウントされていた。

Metric Camera、Panoramic Camera、Stellar Mapping Camera、Mapping Camera System、レーザー高度計、スペクトラ・メーター (アルファ線/ガンマ線/X線) 、などで構成され、目的別の高度な撮影や様々な観測・実験を可能としている。

撮影済みのフィルム (カセット/マガジン) 等は大気圏再突入までに EVA (宇宙遊泳) によって回収される。

以下は SIM で行なわれた撮影・観測・実験である。

Metric and Panoramic cameras

系統的、組織的な月面の撮影を行った。

Laser Altimeter

レーザー高度計。

S-Band Transponder Experiment

月周回軌道上の宇宙船と地球で電波をやり取りしてその電波の周波数の変移(ドップラー変移)を測定し、もって、正確な宇宙船の速度(変化)を求める実験。目的は月の内部構造の解明。この実験によって MASCON (マスコン/重い物質) と呼ばれる重力異常地帯の存在が明らかになっていった。アポロ14号、15号、16号、17号で実施。

X-ray Fluorescence Spectrometer Experiment

太陽から月面に放たれているX線をX線分光計 (X-ray Fluorescence Spectrometer) でとらえて、月面上の物質 (元素) の分布を調べる実験。アポロ15号、16号で実施。

Gamma-ray Spectrometer Experiment

宇宙空間で暴れ回っている宇宙線 (cosmic rays) が月面の特定の物質に照射されるとガンマ線を発する。この原理を利用して月面上の物質 (元素) の分布を調べる。アポロ15号、16号で実施。

Alpha Particle Spectrometer Experiment

原子核がアルファ崩壊する場合、アルファ線を発する。これを利用して月面の物質 (元素) の分布を調べるのである。アポロ15号、16号で実施。

Orbital Mass Spectrometer Experiment

月の大気の測定。

Bistatic Radar Experiment

月周回軌道上の CSM (アポロ宇宙船) から月面に向けて電波を発信して、月面から跳ね返ってきた電波をカリフォルニアの追跡ステーションが記録し、もって、月面の状態を観測する。アポロ14号、15号、16号で実施。

Subsatellite

重量約38kg の月周回軌道上の人工衛星で、飛行士たちが地球への帰還に先立って月周回軌道上に投入した。様々な観測を行った (ようだ)。アポロ15号、16号で実施。

Apollo Lunar Sounder Experiment

レーダー波を使って月表面及び月の内部 (構造) を探るものだ。波長 2〜60m の VHF (超短波) 及び HF (短波) を使用。この探査 (実験) で得られたデータは非常に精度が高く、単独あるいは他の探査 (実験) と連携して月表面や月の内部構造を明らかにした。アポロ17号のみで実施。

Ultraviolet Spectrometer Experiment

太陽から照射されている紫外線が月の大気 (極めて希薄な大気) によってどう散乱されるかを観測することで、月の大気の密度や構成を知る。アポロ17号のみで実施。

Infrared Scanning Radiometer Experiment

赤外線ラジオメーター (ISR/放射計) で月面から放射される赤外線 (熱線) を測定することで月面の温度や夜間の冷却率を観測し、もって、月面上の物理的特性を調べる。アポロ17号のみで実施。


Apollo Service Module , SIM (Scientific Instrument Module) , Lunar Orbital Science



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__ Reference
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Kennedy Space Center (KSC)
Jet Propulsion Laboratory (JPL)
Goddard Space Flight Center (GSFC)
Johnson Space Center JSC Home Page (JSC)
National Space Science Data Center (NSSDC)
American Astronomical Society (AAS)
CHECKOUT and LAUNCH CONTROL SYSTEM PROJECT (CLCS)
_ Moon Investigation LogoMoon Investigator Badge

Writer : Masaaki Umehara
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