2016年12月22日木曜日

アポロ11号は月に行っていない(まとめ)

§1:アポロ計画に対する捏造疑惑の発生とその疑惑に関するBBCとNHKの放送

1961年ケネディ大統領(当時)により、月面に有人宇宙船着陸を成功させる計画が発表された。アポロ計画では最後の17号まで合計6回の月面着陸に成功し、12人の宇宙飛行士を月面に送ったとされる。そして、1969年7月20日アポロ11号が月面着陸に初めて成功し、アームストロング船長が人類で初めて月に降り立ったということになっている。

このアポロ計画は1975年のアポロ17号を最後に終了した。その直後の1976年に、アポロ計画のロケットを設計製造した会社の技術者であるビル・ケーシング(Bill Kaysing)により、「We Never Went to the Moon」と題する本が出版された。米国NASAによる捏造説である。

BBCは2000年ビル・ケーシングの疑問などを取り上げ、独自にアポロ計画での人が月面に立ったという話は捏造ではないかという内容の番組を作った。 https://www.youtube.com/watch?v=vh_OqDj6ff8https://www.youtube.com/watch?v=vwf-k15TqIU(補足1)

 そこで提示された一般にも分かりやすい疑問点は、①風が吹いていないのに月面に立てた米国旗がはためいているように見える、②画像に映った影が平行になっていない、③月面着陸船のジェット噴射の跡が月面についていない、などである。 更に、疑惑を持つのに少し理科の知識を要するのだが、④太陽からの宇宙線に飛行士は耐えられるか、⑤月の表面にできたという鮮明な足跡はおかしいのではないか。更に、⑥月面で飛行士がジャンプする場面があるが、月の重力は地球上の6分の1だからもっと跳び上がれる筈だという疑問も重要である。 (なお、最近撮影されたものも含めて月の映像などは以下のサイトに詳しい。http://www.s-yamaga.jp/nanimono/uchu/tsuki-04.htm

NHKもこのアポロ宇宙船の疑惑を取り上げている。明確な結論を出していないが、多くの疑惑は説明可能であり、米国のアポロ計画に対する疑惑の報告は陰謀であるとの印象を与える内容である。その検証の対象となった疑問は、上記①②③の疑問と、⑦暗黒である筈の空に星が見えないという疑問である。簡単な実験をみせて、それらの現象は実際には説明可能だとしている。しかし、検証実験は疑問を出したオリジナルの画像を無視した、全く不十分なものであった。 https://www.youtube.com/watch?v=eJ2bVmtHFO4(補足2) 

BBCは正面から疑惑に対峙しているが、NHKは客観的に検証しているフリをしながら、米国NASAの擁護の目的で放送を作ったことが明白である。 

§2:頻繁に議論された一般的な疑惑とそれに対する反論 

多くの提出された疑問点には、それぞれ反論が出されている。従って、専門家はそれぞれの専門で確信を持っていたとしても、その論に一般人を説得するほどの力はなく、水掛け論に終わっている感じがする。アポロ計画はもともと政治的目的で始められたことである。従って、もし捏造であったとしても、それは専門家を騙すのが目的ではなく、一般市民を騙せれば十分である。現在のところNASAはこの件で窮地に追い込まれているとは言えない。

ここで幾つかの昔からよく引用される疑問点とそれに対する反論を振り返る。

①空気が無いのに星条旗がはためいている。この旗の動きについては、支持棒に飛行士が回転を与えているとして説明されている。それを論破するだけの再反論はない。

②写真は全て太陽光のみを光源として撮られたということだが、写真画像に写った影が平行になっていない。これには、遠方の影が水平方向に延びて見えるのは写真の場合自然であるとして説明された。この説明では不十分な写真を何枚もみたが、それがアポロ計画捏造論により作られた(捏造された)と反論されると、現在のNASAの公表データにない以上、我々一般民には再反論は不可能である。 ③月着陸船の噴射跡が月面にないのは、月表面を厚いレゴレス(砂状堆積層)が覆っているという説に矛盾する。これにはNHKは、硬い地面であったのでクレータ状の大きな跡は生じなかったと説明している。これも、月表面はもともと平面ではないので、出っ張った部分のレゴリス層は比較的薄いだろうから、高解像度の写真がなければ一般民が納得する程度の再反論は不可能である。 ④BBC発表とされる最初の動画では、バンアレン帯の放射能や月面等での太陽フレアによる放射能は宇宙飛行士の健康を害するに十分であるとして、疑惑の中心に取り上げている。プロトン粒子流や電子流は、飛行船を通過しないし、太陽風中のものや二次的に発生するX線やγ線の強度に関する確実なデータがない以上、専門家(宇宙物理学者)には直感的に判ったとしても一般には説得力はない。

⑤アポロ11号の月着陸のシンボル的な存在である、オルドリン飛行士の月面に残したとされるくっきりとした靴跡は、水分や有機物のない月面では出来ない。これに対して、月表面にはレゴリスという砂が堆積しており、靴跡ができるのだという反論があるが、これは非常に不十分な論である。NHKのNASAを擁護する番組でも最初に大写しで出てくるが、この捏造論に関しては説明もされず再反論もなく、ただ沈黙したままであった。私は最初この件で、NASAは月面着陸を捏造したと確信したが、それはたまたま真空実験を日常としていたことや界面張力が関与する現象に詳しかったからだろう。

⑥宇宙飛行士が月面でスキップする動画がアポロ計画の成果を発表する際、よく引用される。NASAのホームページ(HP)からも見ることができる。これも、軽々とスキップしているのだが、なぜ90センチくらいジャンプできないのか?という疑問には、「背中の生命維持装置が重たく、且つ、関節の折り曲げが自由でないため無理だ」という説明に再反論することはできても、大衆を説得するほどの力はない。

⑦発表された写真の空には、星が見えないという疑問も重要である。反論は、「月面は昼間であり、露出を月の昼に合わせたら星が見えないのはむしろ当然ではないか?」というものである。しかし、月よりも明るく写っている地球を見ると、解像度が十分なら(普通のレベルのフィルムなら)一等星などは当然写って然るべきである。しかし、この議論も素人にとっては押し問答に見える。

⑧この他に、アポロ17号の月を移動する際に用いられた月面移動車の動画では、車が砂を巻き上げて進む場面がある。その砂が放物線を描いて落ちていないという指摘もある。空気抵抗がなければ砂の軌道は放物線を描く筈だが、それについての反論は見つけていない。 ⑨月を有人で往復するロケット技術を持っていない。これは元々ビル・ケーシングの疑問であり、アポロ疑惑の原点であるが、これは素人向きでなくネットで見る議論ではほとんど無視されている。ただ、ケーシングはアポロ計画の早期にロケット設計制作会社を退職しているので、その後の発展については知らないという反論は存在する。ロケット操縦などの困難さについては、後で述べる。

その他に、オルドリン飛行士が月面に降りる際、月着陸線の影の中に居るにも関わらず背中が明るく写っているのはおかしいという指摘、月の岩石上にCという字が書かれているが、これは地上での撮影のためにつけられたに違いないという指摘などの疑問点がある。それらも反論が出されており、素人には水掛け論に見える。これらの疑問点とそれに対する反論はウィキペディアにまとめられて居る。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%9D%E3%83%AD%E8%A8%88%E7%94%BB%E9%99%B0%E8%AC%80%E8%AB%96

これらの個々の反論は一定の説得力があるように感じるが、③⑤⑧の反論が成立するには月表面に堆積したレゴリスの性質に大差がなければならない。つまり、明確に形どられた靴跡、月面車が捲き上げる砂、月着陸の時に着陸船の足が砂を被らないことやほとんど捲きあげない砂などの説明において、レゴリスの性質を場当たり的に都合よく仮定している。

§3:アポロ11号のオルドリン飛行士が月に残したとされる靴跡に関する議論

月面は真空であり、生物はいないので有機物などは存在しない。したがって、砂粒子を集めて粘土状にするには水分が必要である。真空状態の月面では砂はサラサラであり、あのように押し固めたような跡はできない。もし、踏みつけた靴と砂の間に静電気が生じたとしても、それは砂粒子間の反発力となり、一層靴跡が残りにくくなる。重力が存在する月面では、靴のあとは砂にとってエネルギーが高い状態であり、崩れて平面に近づこうとする。もちろん、完全な平面になるには砂粒子間の再配置が必要なので、ぼんやりとした靴跡は残る。地上では水との相互作用による土の凝集性がそれを妨げるので、粘土質の場所であればくっきりとした靴跡が残るが、月面では水はなくあのような跡はできない。

下の写真は、よく引用されるオルドリン飛行士の作った靴跡である。通常は上下逆に映されて居るが、ここではより状況が感覚的に把握しやすいように反転した。つまり、上(前)に深く踏み込んで出来たのだが、真空中にも関わらず靴をあげても窪みも靴跡も崩れないのである。


図(1)オルドリン飛行士が月面に残したとされる靴跡

有機物を一切含まない微細粒子状の砂を用いて、水分もない真空の部屋で実験すれば、このような靴跡は絶対にできないだろう。特に前方の大きな窪みはすぐに崩れ、くっきりとした靴の突起跡も崩れる筈である。

空気中では、砂粒子の表面はエネルギーの高い状態にあり、水分を吸着して幾分安定化(表面エネルギーが低下)する。その代わり、水の表面は大きなエネルギーを持った形で固体表面に広がる。もし近くにもう一つの砂粒子があれば、その界面に吸着した水と一緒になって、水は表面積を狭くしようとする。それが粒子間の引力となり、砂を粘土状にする理由である。

真空中では砂粒子間に働く引力はなく、靴で踏みつければ静電気を帯びて逆に反発するだろう。以上が、靴跡に関する疑惑の説明であり、これがクツガエルことはない。

§4オリジナルな疑問点:アポロ11号飛行士が見た地球の像と着陸地点(静かの海の近く)での太陽の仰角との矛盾

これまで議論されたことのない捏造の証拠になりうる矛盾点を見つけたので、以下それを記述する。NASAが現在公表している動画にApollo_intoro_720p.movというファイルがある。(動画1)それは、アポロ11号のミッションの最初から最後までを簡単に2分間で紹介した動画である。その動画は前回のブログで参考にしたものの前半とほとんど同じである。https://www.youtube.com/watch?v=3TA54Bztdvc(動画2)

動画1の内容を簡単に紹介する。ロケットの打ち上げの後、①動画27秒付近で司令船から離れた着陸船が映される。②51秒付近で着陸船から船外に出る飛行士が映される。外は夜明け前の暗さである。そこであの有名なセリフが語られる。③1分35秒(以下1:35と表記)付近から比較的明るい月表面、そして、立てられた星条旗が映される。その直後、④宇宙船は離陸し(1:48)し、2:00に半円形の地球が映し出される。

アポロ11号はすでに述べたように、1969年7月20日に月着陸する。月面船外活動時間は2h 36m 40sで、月面滞在時間は21h 31m 20s、月周回時間は59h 30m 26sである(2.5日)。着陸地点は、月の静かの海の近くであり、(北緯0度40分26.69秒、東経23度28分22.69秒)である。 ここで注目するのは動画の③で映された星条旗の影から推測される太陽の仰角と、④半円形の地球が月から観測されることの矛盾点である。


図(2)アポロ11号の月面活動の最後の方で映された星条旗と、司令船とドッキング前の月着陸船と遠方の半円形の地球

月が地球の周りを回る軌道と地球が太陽の周りを回る軌道は、下図に示すようにわずか5.14度しかずれていない。今後このズレは議論に影響しないので、地球も月も共通の平面上を周回するとする。地球の自転軸は23.44度地球の公転軸からずれて居るが、今回は地球の像は問題だが自転は問題にしないので今後無関係である。


図(3)地球の周回軌道と月の周回軌道の関係

月から半円形の地球が観測されるのは、月、地球、太陽光が、下の図のような配置になった時である。


図(4)半円形の地球が月から見える場合の配置、アポロ11号着陸地点の位置

司令船がその写真を撮る場合、東から西(時計回り)に周回しているとすると、上図では月の紙面での頂上付近で、月の地平線からのぼる上半分が明るい地球が見えることになる。動画2では、rising earthとしてそのような地球と月の地平線との関係が紹介されている。しかしどういうわけか、動画1には月の地平線が写った画面は紹介されていない。おそらく当初紹介されていた動画から削除されたのだろう。

下図は、月と地球の位置関係がどのように時間変化するかを示したダイアグラムである。太陽光は上から照射され、地球の自転も月の地球周回も反時計方向に回ると描かれている。このあたりは100%出典を信用することにする。


http://www.ganshodo.co.jp/mag/moon/files/m_a001.html 図(5)地球と月の太陽に照らされる部分の周期変化

動画1にある半円形の地球(宇宙船から見て上弦の地球)が、動画の最後に映されているので、月周回中の司令船から着陸船とドッキングする前に撮られたとすると(実際に動画2では、船外活動が行われたのは最大2.5日前だから、その時の月齢が4〜5日より小さいことはない。その予想される月齢が最も若い時には、着陸船の外は(動画1のアームストロング船長が月面に出る瞬間の様に)暗い可能性がある。下のその場合の予想図を示す。


図(6)半円形の地球が観測される前には、太陽の仰角は小さいことを示す図
修正:図の緯度0とあるのは、経度0の間違いです。この線は極点を通ります。以上訂正します。(2017/5/19)

月と太陽の角度は、24時間に12度しか変化しない。したがって、太陽の仰角は着陸地点の経度(上弦の地球の時の太陽の仰角)よりもかなり小さい筈である。以上から、静かの海近くでの太陽の仰角θは、数度<θ<23.5度である。しかし、船外活動の時の動画に星条旗が映し出された画面があり、この時の星条旗の影から考えられる太陽の仰角は30度以上ある。これは明らかな矛盾である。

また、アームストロング船長が船外に出た時にはほとんど暗闇であったが、それが月面活動の間に上記写真のように明るくなることはありえない。その後月面から出発直前に写真を撮ったとしても、太陽の仰角は大して変わらないはず。地球上とは違って、21時間30分の月面滞在時間に太陽は高く昇る筈はないのである。NASAは都合の悪い画面を消していった結果、動画1の様に映写時間の短いものしか残らなかったのだろう。しかし、月から見た地球の画面と星条旗の画面は消すわけにはいかないので、残したのだろう(図2)。

もし本当にアポロ11号が人を月に送ったのなら、人類の偉大な成果であり、NASAは大々的にその成果を表に出す筈である。しかし、現在アポロ計画の紹介はNASAのHPで非常に控えめに置かれている。つまり、タイトルページのmissionsをクリックし、アルファベットの中からAをクリックして、その中に現れるApolloをクリックしてようやく現れるのだ。そして、アポロ11号関係の画像資料は少ししかない。これらのことは、正史を信じるのなら非常に奇異である。恐らく、動画2の全てを含め、もっと多くの画像が嘗てNASAのHPから簡単に入手できたのではないだろうか?

§5 月面周回、月面着陸、地球帰還を成功させるのは、国際宇宙ステーションへの往来に比べて遥かに難しい

先ず、月面着陸の困難さについて考察する。この問題については、すでに以下のサイトに述べられている。この記述の内容は全くその通りだと思うので、以下この問題を概観する。 https://mirustar.blogspot.jp/2016/10/83.html

司令船と機械船及び月着陸船からなる宇宙船が、月の周回軌道に移るプロセスを考えるベースになるのは、上記サイトで自由帰還軌道と呼ばれる軌道である。月の近くまで燃料を使わない慣性飛行で来た宇宙船は、月との衝突を避ける様に月の地球周回軌道の前面をあるスピードで横切るとした場合について、以下のサイトにその軌道上での地球と月の運動がシミュレートされている。 https://mirustar.blogspot.jp/2016/08/30-wikipediafree-return-trajectory.html

月の地球周回速度は、秒速1.0 km(時速約3300km)であり、宇宙船の月の周回軌道上での速度は約1.63km/sである。横切る時に宇宙船は月の引力で加速され、そのまま月に衝突するとした場合、月の脱出速度(2.38km/s)よりも速い速度になっている筈である。

その衝突を避け、月の裏側に回った宇宙船を月の周回軌道(高度約100km;図2参照)に乗せるには、月から見て逆推進を行う必要がある。その為には、宇宙船の姿勢制御とロケット出力の調整を精密に行う必要がある。我々素人には神業に見える。しかしこの問題も、あらかじめ計算しておけば可能であるという専門家の答えを覆す能力は、我々素人にはない。

§6地球帰還における困難:

地球帰還も月着陸にも増して困難だっただろう。アポロ13号は月の周回軌道に入らなかったので、その全軌道はほとんど上記サイトにシミュレーションされた軌道で地球帰還したことになる。そして、アポロ宇宙船11号の地球帰還も、この自由帰還軌道を利用して行われたと書かれている。

しかしこの方法での帰還は、国際宇宙ステーション(ISS)からの帰還と比較して、非常に困難である。ISSは地球周回軌道にあり、そこから離れた帰還船は少しだけ減速すれば軌道は地球方向(内向き)に変化し、その後空気抵抗で減速と加熱が生じるが、断熱をして船内の温度を保つことと、パラシュートを開くタイミングだけが問題となる。軌道計算と速度計算がしかるべくされていれば、姿勢が安定している宇宙船なら計算通り進むだろう。

これと比較して、月からの帰還には二つの困難が存在する。一つはISSの高度くらいに地球へ近づく時、そのスピードは11km/秒程度と非常に高速になっていることである。ISSからの帰還における初速は8km/秒程度で、そのエネルギー(速度の二乗に比例)は月から帰還する場合の約半分である。つまり、ISSからの帰還の場合と同じ角度で地球に突っ込んだのでは、衝突して粉々になるか燃えてしまうかどちらかだろう。それを防ぐには、ISS よりもより小さい角度で地球の大気圏に入り、時間をかけて宇宙船の運動エネルギーを消費する必要がある。


図(7) 地球帰還をするための宇宙船の軌道 

上図の軌道の①や②では、再び地球から遠ざかり、しばらく楕円軌道を回転し、数日後に再び地球に再接近するだろう。この軌道を適正にとることの難しさが一点。上の図で③の経路を取ることに成功したとして、地表近くに来た時パラシュートで軟着陸できる程度に減速できているかがもう一つの問題点である。上図は大気層を1200kmとして描いた場合であり、この1/40程度の薄い層の中に大気の99%が存在することを考えると直感的には無理だと思う。

ISSからの帰還の場合は、既に述べた様に、地球を周回しながら徐々に減速することは可能である。しかし、月からの帰還船の場合、地球の大気との一回限りの相互作用でISSが減速の為に接触する空気層の距離の倍の距離をパラシュートが開く前に進まなければならない。その為にISSの場合の半分の浅い入射角を取らなければならない。それは至難の技である。本来、相当に大きな逆推進ロケットを使って減速し、地球周回軌道に一旦乗ってから、帰還するのが普通の考え方だと思う。

§7 最後に

この小文で指摘した原理的に説明困難な疑問点は、①オルドリン飛行士のくっきりとした靴跡など月面には残らないだろうという点と、②アポロ11号のミッションで、月周回中の司令船と月着陸船とのドッキング前に、半円形の地球を観測したこと(動画1には着陸船は映っていない)と、着陸地点で星条旗の影から計算した太陽の仰角とが矛盾する、の2点であった。

その他は、「非常に困難に見えるけれども、専門家の計画は非常に緻密だ」と言われれば、素人にはそれ以上立ち入ることはできない類の疑問点である。

ただ、本当に月に行ったのなら、NASAは今でも大々的にその成果を表に出すはずである。また、月に我々はいるということを明確に示す実験をやっているはずである。例えば、100mLの水をあの月面とされる広い空間でオープンにすれば、一部が蒸発して直ちに凍るだろう。そのような類の実験はたくさんある筈で、そのようなデモンストレーションをしなかったのは、月に行けなかった証拠と言えると思う。

(2017/1/2 一部語句の編集あり)

補足:
1)ネットではこれらに関して賛否両論の多くの動画が発表されている。上記BBCの番組を短く編集したらしい動画もある。 https://www.youtube.com/watch?v=MHHI87ePoqE
2)NHKはある程度説明可能な疑惑を選んで、中途半端な再現実験を行なっている。例えば、①の疑問について、旗が真空中でも支柱の回転により、長時間はためくことを高校レベルの化学実験装置を用いて見せている。それは、実験するまでもないことである。実験するのなら、同じ位の大きさの旗を用いて真空室内で実験すべきである。ただ、この様な初歩的なところで疑惑が出る様なミスをNASAがする筈がない。②と⑦の説明も極当たり前のことを言っているだけで、それで説明可能ならBBCが取りあげる筈がない。疑惑③については、月面は地上よりも硬くなっているとしてなされた。しかし、それは他の画像に砂をけって歩く宇宙飛行士の姿が写っているので、全く説得力はない。

月に関するデータ:

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%88

直径:3475.8 km(東西方向、赤道)、3471.3 km (南北方向);
平均密度:3.344g/cm;表面重力:1.622 m/s^2 (地球では、9.8 m/s^2)地球の1/6
脱出速度(第二宇宙速度):2.378 km/s ;月表面での周回速度(第一宇宙速度)は脱出速度の二乗を二で割り、それを1/2乗したもの;
尚、アポロ宇宙船の周回高度(h)とされる100kmくらいでは、速度は6%程小さくなる。周回速度vの二乗は回転半径(R+h)と重力加速度の積の倍である。
{v^2=2gR(1-2h/R)*(1+h/R)≈2gR(1-h/R)}
月の平均軌道速度 1.022 km/s

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