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アポロの打ち上げ施設:Apollo Launch Facilities

前例のない巨大なアポロ・サターンロケットを打ち上げるためには、象徴的なVABをはじめ、多くの特別な専用施設の建設が必要でした。 Moonport: A History of Apollo Launch Facilities and Operations(NASA)

Vehicle Assembly Building(VAB):ロケット組み立て棟

vab-side-noID view of Vehicle Assembly Building J.L. Pickering

これは、Pad(発射台)から約3mile(約4.8km)に位置する、ロケット組み立てのためのビルであり、 Vertical Assembly Building(垂直組み立て棟)とも呼ばれる。

KSC-64C-4836 December 17, 1964 The Vehicle Assembly Building under construction at Merritt Island

このビルは、長期にわたるロケットの組み立て・チェックアウト作業の間、ロケットと作業スタッフを、風雨や潮風から守る。 このビルの建設は 1962年11月 から 1965年6月。 開発は建築工学コンソーシアムURSAM(Urbahn, Roberts, Seelye, and Moran)。 体積は13,000万立方feet、 長さは 716 ft(約218m)、 幅は 518 ft(約157m)、 面積は8エーカー である。 そして使用された鉄骨の重量は約6万トンに達する。 高さは約40~50階建ての高層ビルに匹敵し、面積はヤンキースタジアムに匹敵する。 地球上で最も巨大なビルの一つである。

建物全体は、62mph(100km/h)の風を受けた時の揺れが6インチ(15cm)以内となるように設計されている。 建物は、発射台からの衝撃波から建物を守るため、鋼桁に固定された10万平方メートル以上の断熱アルミニウムパネルの外壁でおおわれている。 そして総面積6,440平方メートルを占める窓には、1.2m x 3.7mの耐衝撃性半透明プラスチックパネルが使われている。

S69-39323 June 30, 1969 Apollo 12 spacecraft arrives at VAB

逆T字型をした巨大な4つの扉は、456ft(約139m)の高さがあり、 下部の開口部分のサイズは幅149ft(約45m) 高さ113ft(約34m)、 また扉上部の幅は76ft(約23m)ある。 これは、ニューヨークに立つ自由の女神像が余裕で通り抜けられるサイズである。

S70-54121 November 9, 1970 The Apollo 14 begins its rollout from the VAB
上部の扉は幅72ft(22m)、高さ50ft(15m)の、上下にスライドする7枚の板から成っており、 下部の扉は、水平方向に開閉する4枚の板から成っている。 この全部で11枚の扉を全開するには約1時間かかる。 また、この扉は125mph(200km/h)の風に耐えられる。

VABの内部は、ロケットを垂直に組み立て、チェックアウトを行うための、背が高いHigh-bay(ハイ・ベイ)と、 メーカーから納品された各ステージを、個別にテストするための、背の低いLow-bay(ロウ・ベイ)に分かれる。 そしてLow-bayからHigh-bayにパーツを移動させるためのTransfer Aisle(移送通路)が、ビルの中央を南北に貫いている。

Vehicle Assembly Building(VAB) STRUCTURE
建物の南側には、このTransfer Aisleに通ずる、幅40ft(約12.2 m)の扉がついている。 このTransfer Aisleに沿って高さ58mの枠組みが通っており、南北方向に吹く風が建物にかける負荷の65%を排除できたが、 代わりにステージをHigh-bayに移すときに、これを乗り越える高さにまで吊り上げる必要があった。

High-bayの天井には大型の重力式換気装置(gravity ventilators)が設置されており、1時間でHigh-bay全体の空気を入れ替えることができる。 Low-bayには、3,000戸の住宅を冷却するのに十分な、9000トン容量の空調システムが設置され、 オフィスや実験室、作業室、宇宙船、そしてMLの台座周りを快適な温度に維持した。

長さ 高さ
High-bay 442 ft (約134.7m) 518 ft (約158m) 525 ft (約160m)
Low-bay 274 ft (約83.5m) 442 ft (約134.7m) 210 ft (約64m)
Vehicle Assembly Building(VAB) FLOOR LAYOUT
69-HC-440 May 1, 1969 Mating of the Apollo 11 spacecraft to the Saturn V launch vehicle

High-bayは内部で4つの部屋に分かれており、同時に4台のサターンVを組み立て・整備可能な計画であった。 そして将来は、さらに2つの部屋を増設できるように設計されていた。 しかし実際には増設は行われず、4番目のHigh-bayは倉庫として使用された。 High-bayの壁には、折り畳み可能な5つの作業プラットフォームが取り付けられており、ロケットの周りに密着して、作業のための足場を提供する。 これは20トンの油圧ジャッキで位置決めを行い、10分以内に展開・格納できる。

Low-bayには、ステージ準備&チェックアウトセル(stage preparation and checkout cell)が8つある。 ここには、各ステージのインターフェースをシミュレートするシステムが組み込まれている。

VABの中には、荷重1トンのメカニカルホイストから、2台の耐荷重250トンのブリッジクレーンまで、 141個もの吊り下げ機器(lifting devices)が設置されている。 250トンのブリッジクレーンは、2つのベイで1台を共有しており、 吊り下げ高度は456ft(約139m)、移動距離は431ft(約131m)である。

1976年には、High-bayの南面に星条旗が描かれたが、このサイズは64m x 33.5m(209ft x 110 ft)ある。 ストライプの幅は9ft(約2.7m)あり、観光バスの幅より広い。星の幅は6ft(約1.8m)あり、一つが自家用車ほどの大きさである。

Plans for a VAB(NASA) Design Problems - VAB(NASA) Vehicle Assembly Building(NASA) Vehicle Assembly Building(PDF:NASA)

Launch Control Center(LCC):打ち上げ管制センター

Launch Control Center(LCC) Building (Aug.2012)

これは、最終カウントダウンと打ち上げを管制するビルである。 ロケットの組み立てテストから、離陸し、発射台を通過し終わる(クリア・ザ・タワー)までをここで管制し、 それ以降はヒューストンのMission Operations Control Room(MOCR)が引き継ぐ。 このビルは4階建てで、VABの南東にあり、VABのHigh-bayと長い通路で接続されている。 大きさは 380ft(約115.8m) x 180ft(約54.9m)で、 開発はVABと同じく建築工学コンソーシアムURSAMである。

68-HC-850 December 21, 1968 Firing Control Room at KSC during Apollo 8 countdown

当初はVABのHigh-bayの屋上にLCCを設置する案もあったが、主に費用の点から、これは見送られた。

Launch Control Center(LCC) FACILITIES LAYOUT

ビルの 1階には、サービス&サポートエリア、管理センター、食堂、オフィス等、 2階には、テレメトリー受信&追跡機器がある。 そして3階には、4つのfiring rooms(ファイアリング・ルーム:打ち上げ管制室)とコンピューター室があり、それぞれは4つのHigh-bayと接続されている。 そして個別にロケットのチェックアウトとテストを行うことができる。 各firing roomの大きさは幅28m、奥行き46mで、柱は1本もない。 firing roomsの中、窓側の中3階には見学席(bubble-room)がある。 4階には、巨大なLIEF(Launch Information Exchange Facility)の表示器が、各firing room毎に設置されており、 3階のfiring roomsのスタッフに対して、各種情報を表示する。

KSC-69PC-570 October 29, 1969 Launch control room during the Countdown Demonstration Test for Apollo 12

firing roomsのPad側(北東側)は、特別なアルミフレームにはめ込まれた、調整可能なサンバイザー付きの、2cmの厚さのガラス張りとなっており、ロケットが発射台から上昇していく様子を直接見ることができる。 この窓のサイズは幅24m、高さ7mあり、熱やぎらつきを取り除くフィルタが、外の光の72%をカットする。 そしてこの窓の外には、結露を取るための赤外線ライトが備えられている。

KSC-69PC-17 February 23, 1969 Firing room during Apollo 9 Countdown Demonstration Test

各firing roomsには450近くものコンソールが設置されており、 サターンブースターの各ステージ開発会社、Radio Corporation of America, General Electric, Saunders, Symetrics, International Telephone and Telegraph, NASA, Eastern Test Range などの組織のメンバが操作した。 これらのコンソールは、ボーイング社、ノースアメリカン社、その他のエンジニアチームが、それぞれ各ステージ開発会社毎に、まとまって座れるように配置されていた。 各コンソールの設計責任は、それを利用する各社にあったが、そのデザインは Launch Operations Center (LOC) によって調整が行われた。

KSC-69PC-387 Launch team members view the Apollo 11 through the firing room windows KSC Archives

チェックアウトとカウントダウンには、2セットのコンピュータが使われた。 アポロ宇宙船にはACE(Acceptance Checkout Equipment)が使われ、 そしてSaturn ground computer systemが、ロケットの各ステージのチェックアウトに使用された。 Saturn ground computer systemは、LCCとMLに設置されたRCA 110Aコンピューター、 LCCに設置されたDDP224ディスプレイコンピューターから構成される。 DDP224は、1台で20台を超えるCRTディスプレイを制御できた。 RCA 110Aは2,016種類の信号をロケットに送り、1,512種類の信号を受信した。 また、飛行士と打ち上げチーム、フライトディレクター間で音声通話を行うために、112回線のコミュニケーションチャンネルが設置された。 さらに燃料と酸化剤の注入、蒸発分の補充を制御するためには、 LC-39に設置された Propellant tanking computer system (PTCS)が使用された。

Launch Control Center Design(NASA)

Drawings


Crawlerway:クローラー・ウェイ

69-HC-620 May 20, 1969 Saturn V SA-506, the space vehicle for the first lunar landing mission is rolled out of the VAB and down the 3.5 mile crawlerway to Launch Complex 39A

これは、VABからPad A, Pad Bを結ぶ、 クローラー・トランスポーター の通り道である。 クローラーと モバイルランチャー とロケット、合計7,700トン(1平方メートルあたり58トン)を超える重量物を、メリット島の湿地帯の上で移動させるには、特別な道路を整備する必要があった。

これはクローラーの履帯の幅に合わせて、TRACKWAY A と TRACKWAY B の2本の舗装路から成っている。 建設時期は 1963年11月 から 1965年8月。 2つの舗装路の幅はそれぞれ40ft(約12m)で、これらを含む1車線全体の幅は131ft(約40m)である。 この幅は8車線の高速道路に匹敵する。 そして海抜は2.3mである。

Launch Complex LC-39 PROFILE OF TYPICAL CRAWLERWAY SECTION

振動浮遊選鉱(vibroflotation)によって、舗装の下7.7メートルの深さまで、砂の圧縮が行われている。 その上には砕石を使って、厚さ1.4mの舗装路が整備された。 摩擦係数0.3以下という、非常に特殊な低摩擦表面を実現するために、舗装にはアラバマ川の砂利が使用されている。

Design of the Crawlerway(NASA) Building a New Kind of Road(NASA)

Mobile Service Structure(MSS):モバイルサービスストラクチャー

S69-38660 July 1, 1969 SA-506 and Mobile Service Structure on launch pad 39A

これは、Pad(発射台)に設置されたロケットを整備するための、整備塔である。 MLと同様に、クローラー・トランスポーターによってPadに運ばれる。 そしてロケットの先端を360度すっぽりと包み込み、 司令船(CM) 支援船(SM) 月着陸船(LM) のメンテナンスのためのクリーンルームを提供する。 打ち上げ前 T-7 時間にはPadから取り外される。

KSC-70C-1492 April 10, 1970 Apollo 13 at pad 39-A enclosed in the Mobile Service Structure during MSS pullback J.L. Pickering

建設は1965年。 高さは地上から410 ft(約125m)、 Mobile Launcher(ML) のデッキ(Level 0)からの高さは363ft(約110.6m)ある。 サイズは135 ft(約41m) x 132 ft(約40m)で、 重量はMLと同じく1050万ポンド(約4,760トン)である。

先端には5つの作業プラットフォームが取り付けられている。 このうち下部の2つは動力で上下に移動できる。残り3つは位置の変更は可能だが、動力はついていない。 また、ベース部分には、 機械設備(mechanical equipment)室、 運用サポート(operations support)室、 通信およびテレビ機器(communication and television equipment)室、

Launch Complex LC-39 MOBILE SERVICE STRUCTURE
その他の機器コンパートメントがある。 そして支柱(side struts)と固定アーム(hold-down arms)付きの4本の脚がついている。

KSC-70PC-662 November 9, 1970 Apollo 14 rollout - Saturn V is approaching the MSS parking site J.L. Pickering

使用しない時は、クローラー・ウェイの途中、Pad AとPad Bの分かれ目にあるPark Siteに駐機される。

これはもともと発射台に設置されたサターンロケットに、逆噴射ロケットやアレッジロケット、ステージ分離用の火薬などを取り付けるための "武装(arming)"タワーとして計画されたが、その重量がクローラーの許容積載重量をオーバーした。 このためロケットや火薬はVABで取り付け、起爆剤は打ち上げ直前にサービスアームから取り付けることとなった。

From Arming Tower to Mobile Service Structure(NASA)

Launch Complex(打ち上げ複合施設) LC-39AとLC-39B

KSC-66C-6962 July 22, 1966 An aerial view of launch pad 39-A (pad 39-B is visible in the distance)

発射台と、VAB、LCC、ML、MSS、Crawler、Crawlerway、そしてその周辺にある燃料保管庫などの関連施設をまとめてLaunch Complexと呼ぶ。 特に発射台そのものをPadと呼ぶ。 サターンVロケット用には、LC-39A(Pad A)とLC-39B(Pad B)の2つが建設された。 建設時期は 1963年11月 から 1965年10月。 上空から見ると、ほぼ八角形の形をしており、端から端までの幅は約3,000ft(約910m)。 面積は約130ヘクタール、発射台上面の海抜は48ft(約14.6m)である。 安全上の理由から、それぞれのPadは互いに8,730フィート(約2,661m)離れている。

Launch Complex LC-39 FACILITIES LAYOUT

ロケットの燃料となる LOX(900,000ガロン), RP-1(86,000ガロン), LH2はLaunch siteの周囲に設置されたタンクに保存されている。 ヘリウムと窒素ガスは、Pad東側の地下に設置された、high-pressure-gas storage facilityのタンクに、6,000~10,000 psiで保存される。

Launch siteの中央には、コンクリートと鉄でできた土台 : Hardstand(ハードスタンド)があり、 この上にMLとMSSが固定される。

Launch Complex LC-39 EXPLODED VIEW
Hardstandの中央、MLの真下の位置には、ロケットの排気を逃がすための溝:Exhaust flame trenchが通っている。 Hardstandへ登るクローラー・ウェイの坂の長さは392mあり、傾斜は5度である。

KSC-70C-1494 April 10, 1970 Apollo 13 on pad at sunset following MSS pullback

Padの西側には 2階建てのパッドターミナル接続室(Pad Terminal Connection Room : PTCR)と 1階建ての環境制御システム室(Environmental Control Systems room : ECS) がある。 パッドターミナル接続室には、 管制センターからモバイルランチャーまでの通信とデジタルデータリンク伝送線を接続する電子機器 が格納されていた。 環境制御システム室には、空調システムや給水システムが格納されていた。 ECSの北隣の地下には、非常脱出システム(Emergency Egress System)の一つで、火災などの非常時に作業員が逃げ込む、円形の耐熱部屋(Blast room)がある。

Exhaust flame trench : フレームトレンチ


LUT-pad-noID Launch Umbilical Tower at pad during testing J.L. Pickering

Exhaust flame trenchの幅は59ft(約18m)、長さは500ft(137m)。Padの中央を南北方向に走っている。 KSC周辺の地下水面は地表に非常に近いため、 この溝は地面の高さより下に作ることはできなかった。 このため、Hardstandも 42ft(約13m) 持ち上げた位置に建設された。

この表面は1,922ケルビン(摂氏1,649度)の温度と、音速の4倍の炎の速度に耐える必要があった。 このため特別な耐火煉瓦が、インターロック、機械式アンカー、および改質エポキシセメントによって壁に固定された。 煉瓦を取り付けるコンクリートの接着面は、3メートル当たり3ミリの滑らかさが要求された。 これにより、打ち上げ時のコンクリート部分の温度は、摂氏37度以下に保たれた。

この溝はクローラー・トランスポーターがまたぐため、 クローラー・トランスポーターのトレッドの幅に合わせて設計された。 そしてこのExhaust flame trenchとFlame Deflectorの設計を基に、 発射台の幅と高さが決められた。

Flame Deflector : フレームデフレクタ (噴射偏向器)


Launch Complex LC-39 FLAME DEFLECTOR

垂直に流れるS-ICの排気を、水平なExhaust flame trenchに流すための偏向器である。 ロケットを、少しでも風の影響から遠ざけるため、発射台は極力低く作られた。 このため、ロケットの排気をスムーズに水平に流す工夫が必要となった。 これがExhaust flame trenchと、このFlame Deflectorである。

KSC-67PC-379 August 26, 1967 Aerial view of Apollo 4 rollout.  The Mobile Service Structure is seen in its parking spot alongside the crawlerway.

このFlame Deflectorは逆V字型で、鉄の骨格で出来ている。 その先端部は交換可能で、セラミック(火山灰骨材:volcanic ash aggregateとアルミン酸カルシウムバインダー:calcium aluminate binderからなるコンクリート)でコートされている。 これは高さ13m、幅15m、長さ29mあり、 重量は317トン。 各発射台毎に2台が設置されており、 打ち上げ前に、レールシステムで、どちらか1台が発射台直下へ移動される。 打ち上げ時には、S-ICの外側4台のエンジンの排気が逆V字型の部分に当たり、 衝撃波を抑えるために、ここに流水が噴射される。 中央エンジンの排気はセラミックの先端部に当たり、熱によってゆっくりと侵食される。 そして強烈な熱エネルギーは高熱の粒子となって、排気と共にflame trenchを通って大気中に放出される。

Other Facilities : その他の施設


Launch Complex LC-39 H.P. GAS FACILITY

Pad Aの中心からVABに向かって約100ft(約30.5m)離れたところには、Theodolite(角度測量器) ビルがある。 クローラー・ウェイの、Pad AとPad Bの分かれ目、Padから約7000ft(約2134m)離れたところには、MSSとクローラー・トランスポーターを駐機できるPark Siteがある。 また、VABとPark Siteの中間には、丸いタンクを備える高圧ガス施設(HP Gas Facility / converter-compressor facility)があり、 ここから各Padの地下にあるhigh-pressure-gas storage facilityのタンクに、液体窒素とヘリウムが供給された。 ここにはガスの輸送のための鉄道路線も敷設された。 さらにVAB寄りには高圧ガス保管ビル(HP Gas Storage Building)がある。 また、VABの北隣には、3基のMLが駐機・整備できる Mobile Launcher Refurbish Area がある。

S69-35306 May 20, 1969 aerial view of Apollo 11 as it nears the end of rollout

打ち上げ


MLがPadに到着すると、LUTが北側に、S-ICのposition Iが東側に、S-ICのフィンAがposition Iに対して45度北向きとなる方向に設置される。 LUTのハンマーヘッドクレーンは、ロケットの方向から右周りに90度回転した向き(西向き)で固定される。 LUTはPadの基盤に据え付けられ、Padにあるサービスライン(燃料、電気など)がLUTと接続される。

発射7時間前にMSSがタワーから離れると、最終チェックアウトが開始される。 燃料注入中はCMのハッチはクローズされ、アクセスアームは折りたたまれてタワーに固定される。 燃料注入が完了するとアクセスアームが展開され、チェックアウトクルーがPadから離れ、飛行士が搭乗する。 アクセスアームはT-60secには折りたたまれる。

Drawings


Flame Deflector and Launch Pads(NASA) Launch Pads(NASA) Flame Deflectors(NASA)

関連書籍・ビデオ

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    This book describes the history of this now iconic room which represents America�s space program during the Gemini, Apollo, Skylab, Apollo-Soyuz and early Space Shuttle eras. It is now a National Historic Landmark and is being restored to a level which represents the day the flight control teams walked out after the last lunar landing missions.

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