¿Por qué el Módulo Lunar tenía una forma tan irregular? ¿No añadió peso y complejidad?

Las razones por las que el LM tiene la forma que tenía se explican bastante bien en Chariots For Apollo, en particular en el capítulo 6 . Ese capítulo también tiene esta imagen de la evolución del diseño LM:

(fuente: Chariots For Apollo, capítulo 6)

La imagen muestra maquetas de (de izquierda a derecha) 1962, 1963, 1965 y 1969.

El diseño del escenario de descenso se decidió bastante pronto. No es mucho más que un motor más tanques de propelente y oxidante con patas en el exterior.

Para la etapa de ascenso partieron de forma esférica con grandes ventanales para visibilidad hacia abajo (para aterrizaje) y hacia arriba (para atraque con el CM). Sin embargo, las ventanas grandes no eran deseables por varias razones y Grumman (el fabricante de LM) tuvo que abandonarlas y con ellas la forma esférica:

La importancia de la visibilidad se reconoció temprano en los estudios de Houston y se destacó en la propuesta original de Grumman. En ambos, los grandes ventanales permitían una amplia vista. Grumman había presentado una cabina esférica como la de un helicóptero, con cuatro ventanas grandes para que la tripulación pudiera ver hacia adelante y hacia abajo. Este diseño se descartó porque las ventanas grandes requerirían vidrios extremadamente gruesos y un refuerzo de la estructura circundante. El sistema de control ambiental tendría problemas para mantener el equilibrio térmico. Dos ventanas más pequeñas podrían reemplazar a las cuatro grandes, pero el campo de visión tendría que permanecer prácticamente igual. Para obtener la visibilidad requerida con ventanas cada vez más pequeñas, Grumman tuvo que abandonar su diseño de cabina esférica. La nueva cabina cilíndrica tenía un mamparo delantero básicamente plano recortado en varios ángulos planos;

(fuente: ibíd.)

Así que probaron una forma cilíndrica, con las ventanas sobresaliendo del frente, pero esto planteó problemas de fabricación insuperables, en particular donde las ventanas y la escotilla se encontrarían con la forma redonda del cilindro.

Aquí es donde el diseño de LM comenzó a tener todo tipo de superficies "extrañas", principalmente para crear suficiente visibilidad para el conocimiento de la situación. Sin embargo, el LM realmente comenzó a verse extraño en 1965, cuando se le encargó a Grumman que eliminara 1100 kg del peso del LM para cumplir con el límite de carga útil del Saturn V:

Realmente preocupado ahora, Grumman lanzó un ataque de dos frentes conocido como "Scrape" y "SWIP". Raspar significaba exactamente lo que la palabra implica, buscar en la estructura cada oportunidad de eliminar la mayor parte de los miembros estructurales. Pero SWIP Super Weight Improvement Program fue la verdadera guerra de Grumman contra el peso. [...]
A fines de 1965, Scrape y SWIP habían eliminado 1.100 kilogramos, proporcionando un margen cómodo por debajo del límite de peso de control. [...]
Muchos de estos cambios para reducir el peso hicieron que el módulo de aterrizaje fuera tan difícil de fabricar, tan frágil y vulnerable a los daños, que exigió un gran cuidado y habilidad por parte de los técnicos de ensamblaje y verificación. Los componentes estructurales adquirieron formas extrañas y complejas, que requiere un mecanizado cuidadoso para eliminar cualquier exceso de metal, un proceso costoso y lento incluso después de haber encontrado proveedores que fabricarían estas piezas de aspecto extraño.

(fuente: ibíd., capítulo 7; énfasis mío)

Las formas complejas fueron una de las razones por las que el LM siempre estaba retrasado: eran increíblemente difíciles de fabricar y muy frágiles, lo que complicaba el montaje.

Para resumir: la forma del LM es tan irregular porque tenía que maximizar la visibilidad y minimizar la cantidad de material utilizado, al mismo tiempo que proporcionaba suficiente espacio para la tripulación y todo el equipo y los sistemas. Y sí, agregó complejidad (y demoras por eso), pero el problema del peso no les dejó otra opción.

La etapa de ascenso del LM se compone de varios componentes que individualmente tienen formas simples; el resultado final parece más complicado de lo que es. Cada componente individual del LM tiene una forma simple, fácil de fabricar y eficiente en masa.

La cabina de la tripulación es un cilindro con un eje de rotación horizontal, que es lo más cercano a una esfera en términos de eficiencia de masa. La cara frontal está formada por los requisitos de la escotilla delantera y las ventanas triangulares inclinadas hacia abajo.

Detrás de la cabina hay una estructura de caja rectangular que contiene equipos.

Las “mejillas” distintivas del escenario están formadas por grandes tanques esféricos de combustible y oxidante; debido a la relación de mezcla específica utilizada, los tanques son de tamaño muy diferente, por lo que deben colocarse justo para equilibrar el centro de gravedad. Una capa de paneles angulares muy delgados y livianos envuelve los tanques, protegiéndolos de la luz solar directa y posiblemente del impacto de micrometeoritos o escombros.

Un cuadrado o un cubo sería una mala elección. La cabina debe soportar la presión interna, las fuerzas causadas por la presión deben distribuirse uniformemente a las paredes de la cabina. Una esfera permite una tensión de tracción constante en las paredes. La siguiente mejor opción es un cilindro con semiesferas en ambos extremos.

Una distribución uniforme de la tensión de tracción permite un espesor de pared mínimo y un peso mínimo.