Saturn-5

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 9 decembrie 2021; verificările necesită 9 modificări .
Saturn-5

Prima rachetă Saturn 5 (AS-501) de pe rampa de lansare, înainte de lansarea Apollo 4 . Fotografie de la NASA
Informatii generale
Țară  STATELE UNITE ALE AMERICII
Familie Saturn
Scop rapel
Producător Boeing ( S-IC )
Nord American ( S-II )
Douglas ( S-IVB )
Principalele caracteristici
Numărul de pași 3
Lungime (cu MS) 110,6 m
Diametru 10,1 m
greutate de pornire 2965 de tone la lansarea lui Apollo 16 [1]
Masa sarcinii utile
 • la  LEO ≈140 de tone (pachetul navei spațiale Apollo și a treia etapă a transportorului cu restul combustibilului). A treia etapă a fost sarcina utilă, deoarece a adus nava pe Lună.
 • pe o traiectorie spre Lună 43,5 t [2]
Istoricul lansărilor
Stat programul este închis
Locații de lansare Lansează Complexul LC-39 , Centrul Spațial John F. Kennedy
Numărul de lansări 13
 • de succes 12
 • fără succes 0
 • parțial
00nereușită		 1 ( Apollo 6 )
Primul start 9 noiembrie 1967
Ultima alergare 14 mai 1973
Prima etapă - S-IC
greutate de pornire 2290 tone
Motoare de marș 5 × F-1
împingere 34 343 kN (total aproape de sol)
Impulsul specific 263 s (2580 N s/kg)
Ore de lucru 165 s
Combustibil kerosenul
Oxidant oxigen lichid
Etapa a doua - S-II
greutate de pornire 496,2 tone
Motoare de marș 5 × J-2
împingere 5096 kN (total în vid )
Impulsul specific 421 s (4130 N s/kg)
Ore de lucru 360 s
Combustibil hidrogen lichid
Oxidant oxigen lichid
Etapa a treia - S-IVB
greutate de pornire 132 de tone
motor de sustinere J-2
împingere 1019,2 kN (în vid )
Impulsul specific 421 s (4130 N s/kg)
Ore de lucru 165 + 335 s (2 ture)
Combustibil hidrogen lichid
Oxidant oxigen lichid
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Saturn-5 ( ing.  Saturn V ) este un vehicul de lansare super- greu american din familia Saturn . A fost folosit pentru a implementa o aterizare cu echipaj pe Lună și pentru a se pregăti pentru aceasta în cadrul programului Apollo , precum și, într-o versiune în două etape, pentru a lansa stația orbitală Skylab pe orbita joasă a Pământului . Designer șef - Wernher von Braun .

Racheta Saturn-5 rămâne cea mai mare în ceea ce privește dimensiunea, masa, puterea și capacitatea de transport a rachetelor create de omenire până în prezent, care au pus o sarcină utilă pe orbită, depășind ulterior naveta spațială , Energia și Falcon Heavy [3 ] [4 ]. ] . Racheta a livrat 141 de tone de sarcină utilă pe orbita joasă a Pământului (care include nava spațială Apollo și ultima etapă cu combustibilul rămas pentru a accelera zborul interplanetar) și 47 de tone de sarcină utilă (65,5 tone împreună cu treapta 3 și purtătoare). Masa totală pusă pe orbită în timpul lansării stației Skylab a fost de 147,36 tone, incluzând stația Skylab cu carena de nas - 88,5 tone și a doua etapă cu restul de combustibil și adaptorul neseparat.

Vehiculul de lansare este realizat după o schemă în trei etape , cu un aranjament secvenţial de etape.

Prima etapă a instalat cinci motoare de rachetă F-1 cu oxigen-kerosen , care până în prezent rămân cele mai puternice motoare de rachetă cu o singură cameră zburate vreodată.

Pe a doua treaptă au fost instalate cinci motoare J-2 , care funcționează pe o pereche de combustibil lichid hidrogen-oxigen lichid, pe a treia treaptă - un motor rachetă hidrogen-oxigen, similar cu cel folosit în a doua etapă.

Dezvoltare

De la C-1 la C-4

Din 1960 până la începutul anului 1962 la Centrul de Zboruri Spațiale George Marshall , NASA a luat în considerare proiectele vehiculelor de lansare din seria Saturn C (Saturn C-1, C-2, C-3, C-4) pentru implementare (cu excepția Saturn C-1 , destinate doar zborurilor către orbita joasă a Pământului ; proiectul Saturn C-1 a fost implementat ulterior în vehiculul de lansare Saturn-1 ) al unui zbor cu echipaj cu echipaj către Lună [5] .

Vehiculele de lansare dezvoltate în cadrul proiectelor C-2, C-3 și C-4 trebuiau folosite pentru a asambla o navă lunară pe orbita Pământului, după care trebuia să intre pe traiectoria către Lună, să aterizeze pe Lună și decola de pe Lună. Masa unei astfel de nave pe orbită apropiată de Pământ ar fi trebuit să fie, conform diverselor proiecte, de la aproximativ 140 la mai mult de 300 de tone.

„ Saturn S-2 ” trebuia să lanseze o sarcină utilă cântărind 21,5 tone pe orbită terestră joasă, conform acestui proiect trebuia să asambleze o navă pentru un zbor către Lună în cincisprezece lansări [6] .

Proiectul Saturn C-3 a cerut crearea unui vehicul de lansare în trei etape, pe prima etapă a căruia urmau să fie instalate două motoare F-1 , pe a doua - patru motoare J-2 , iar a treia etapă a fost a doua etapă a vehiculului de lansare Saturn -1" - S-IV . Saturn C-3 trebuia să lanseze o sarcină utilă de 36,3 tone pe orbita joasă a Pământului și, conform acestui proiect, aterizatorul lunar trebuia să fie asamblat în patru sau cinci lansări [7] .

Saturn C-4 trebuia să fie, de asemenea, o rachetă în trei trepte, a cărei prima etapă trebuia să aibă patru motoare F-1, a doua etapă era aceeași ca la C-3, iar a treia etapă era S-IVB  - o versiune extinsă a stadiului S -IV. Saturn C-4 trebuia să lanseze o sarcină utilă de 99 de tone pe orbita joasă a Pământului și, conform acestui proiect, vehiculul lunar trebuia să fie asamblat în două lansări [8] .

C-5

Pe 10 ianuarie 1962, NASA a lansat planuri pentru construirea vehiculului de lansare Saturn C-5. În prima etapă urmau să fie instalate cinci motoare F-1, cinci motoare J-2 în a doua etapă și un motor J-2 în a treia [9] . S-5 trebuia să pună o sarcină utilă cântărind 47 de tone pe o traiectorie către Lună .

La începutul anului 1963, NASA a ales în cele din urmă schema pentru o expediție cu echipaj pe Lună (nava principală rămâne pe orbită în jurul Lunii, în timp ce un modul lunar special aterizează pe ea ) și a dat vehiculului de lansare Saturn C-5 un nou nume. - Saturn-5.

Date tehnice

Pași

„Saturn-5” a constat din trei etape: S-IC - prima etapă, S-II - a doua și S-IVB - a treia. Toate cele trei etape au folosit oxigen lichid ca oxidant . Combustibilul din prima etapă a fost kerosenul , iar în a doua și a treia - hidrogen lichid

Prima etapă, S-IC

S-IC a fost produs de Boeing . Scena era alimentată de cinci motoare F-1 oxigen-kerosen , cu o tracțiune combinată de peste 34.000 kN . Prima etapă a funcționat aproximativ 160 de secunde, a accelerat etapele ulterioare și sarcina utilă la o viteză de aproximativ 2,7 km/s (cadru de referință inerțial; 2,3 km/s față de sol) și s-a separat la o altitudine de aproximativ 70 de kilometri [10]. ] . După separare, scena s-a ridicat la o înălțime de aproximativ 100 km, apoi a căzut în ocean. Unul dintre cele cinci motoare era fixat în centrul scenei, celelalte patru erau amplasate simetric la marginile de sub carene și puteau fi rotite pentru a controla vectorul de tracțiune. În zbor, motorul central a fost oprit mai devreme pentru a reduce suprasarcinile. Diametrul primei trepte este de 10 metri (fără carene și stabilizatori aerodinamici), înălțimea este de 42 de metri.

Etapa a doua, S-II

S-II a fost produs de nord-american . Etapa a folosit cinci motoare de oxigen-hidrogen J-2 , care au produs o tracțiune totală de aproximativ 5.100 kN . Ca și în prima treaptă, un motor era în centru, iar pe cercul exterior erau alte patru care se puteau întoarce pentru a controla vectorul de tracțiune. Înălțimea celei de-a doua etape este de 24,9 metri, diametrul este de 10 metri, ca și cel al primei trepte. A doua etapă a funcționat aproximativ 6 minute, accelerând vehiculul de lansare la o viteză de 6,84 km/s și aducând-l la o înălțime de 185 km [11] .

Etapa a treia, S-IVB

S-IVB a fost produs de Douglas (din 1967 de McDonnell Douglas ). Etapa a prezentat un singur motor J-2 , care a folosit oxigen lichid ca oxidant și hidrogen lichid ca combustibil (similar cu a doua etapă S-II ). Etapa a dezvoltat o tracțiune de peste 1000 kN . Dimensiuni treapta: inaltime 17,85 metri, diametru 6,6 metri. În timpul zborurilor către Lună , scena a fost pornită de două ori, prima dată timp de 2,5 minute pentru a aduce Apollo pe orbita joasă a Pământului și a doua oară pentru a pune Apollo pe o traiectorie către Lună.

Program de formare pentru fiabilitate

O caracteristică a testării înainte de zbor a lui Saturn-5 a fost cantitatea fără precedent de teste la sol a sistemului de rachete. Unul dintre șefii Direcției de zbor cu echipaj al NASA, George Edwin Miller , care este responsabil pentru această problemă, s-a bazat pe testarea pe bancă la sol a tuturor sistemelor de rachete și, în primul rând, a motoarelor de rachete . El a arătat clar și convingător că doar o împărțire clară a pregătirii în etape de sol și de zbor va face posibilă respectarea termenelor limită pentru zborul către Lună. Pentru aceasta, au fost construite structuri de banc costisitoare , necesare pentru efectuarea testelor tehnologice de incendiu (OTI) atât ale motoarelor individuale F-1, cât și ale motoarelor J-2, precum și întregii etape prima și a doua a rachetei [12] [13] [14] .

Asamblare

Transport

Transportoare speciale cu omizi (în engleză  crawler-transporter ) au fost folosite pentru a transporta rachetele Saturn-5 la rampa de lansare . La acea vreme (1965-1969; până la apariția excavatorului de mers 4250-W în 1969 ), acestea erau cele mai mari și mai grele exemple de vehicule terestre autopropulsate din lume. Aceste transportoare au rămas, de asemenea, cele mai mari și mai grele vehicule pe șenile din lume până în 1978 (când a apărut excavatorul Bagger 288 ).


Skylab

Stația orbitală Skylab a fost realizată din a doua etapă nefolosită a vehiculului de lansare Saturn-1B - S-IVB . Inițial a fost planificat ca scena să fie transformată într-o stație orbitală deja direct pe orbita Pământului: după ce, împreună cu sarcina utilă exterioară, va fi lansată pe orbită ca treaptă de rachetă activă, rezervorul de hidrogen lichid vacant va fi transformat. de cosmonauții care sosesc într-un modul orbital rezidențial, deși fără hublouri . Cu toate acestea, după anularea (în 1970, din cauza unei reduceri drastice a bugetului prospectiv al NASA ) a misiunii Apollo 20 și apoi anularea (în același an) a zborurilor Apollo 18 și 19 către Lună , NASA a abandonat. acest plan - acum avea trei lansatoare Saturn V nefolosite la dispoziție, care puteau lansa pe orbită o stație orbitală complet echipată fără a fi nevoie să o folosească ca etapă de rachetă.

Stația orbitală Skylab a fost lansată pe 14 mai 1973 folosind o modificare în două etape a vehiculului de lansare Saturn-5.

Se lansează Saturn 5

În 1967-73, au fost făcute 13 lansări ale vehiculului de lansare Saturn-5. Toate sunt recunoscute ca fiind de succes [15] .

Număr de serie Încărcătură utilă Data de început Descriere
SA-501 Apollo 4 9 noiembrie 1967 Primul zbor de probă
SA-502 Apollo 6 4 aprilie 1968 Al doilea zbor de probă
SA-503 Apollo 8 21 decembrie 1968 Primul zbor cu echipaj al lunii .
SA-504 Apollo 9 3 martie 1969 orbita Pământului. Teste pentru modulul lunar .
SA-505 Apollo 10 18 mai 1969 Orbită lunară. Teste de module lunare.
SA-506 Apollo 11 16 iulie 1969 Primul zbor cu echipaj cu o aterizare pe Lună în Marea Linistei [16] .
SA-507 Apollo 12 14 noiembrie 1969 Aterizare lângă stația interplanetară automată Surveyor -3 în Oceanul Furtunilor .
SA-508 Apollo 13 11 aprilie 1970 Accident de zbor. Zborul Lunii. Echipa este salvată.
SA-509 Apollo 14 31 ianuarie 1971 Aterizare lângă craterul Fra Mauro .
SA-510 Apollo 15 26 iulie 1971 Aterizare în Marsh of Decay pe marginea de sud-est a Mării Ploilor . Primul „ Rover lunar ” (rover lunar de transport american).
SA-511 Apollo 16 16 aprilie 1972 Aterizare la craterul Descartes .
SA-512 Apollo 17 7 decembrie 1972 Primul și singurul început de noapte. Aterizarea pe Lună în Marea Clarității din Valea Taurului-Littrov . Ultimul zbor lunar din programul Apollo .
SA-513 skylab 14 mai 1973 Realizat pentru Apollo 18/19/20. Apoi actualizat la o versiune în două etape. Skylab a fost lansat pe orbită
SA-514 - - Fabricat pentru Apollo 18/19/20, dar niciodată folosit.
SA-515 - - Realizat pentru Apollo 18/19/20. Apoi a fost conceput ca o rezervă pentru Skylab, dar nu a fost niciodată folosit.

Cost

Din 1964 până în 1973, 6,5 miliarde de dolari au fost alocate din bugetul federal al SUA pentru programul Saturn V. Maximul a fost în 1966 - 1,2 miliarde [17] . Ajustat pentru inflație , programul Saturn V a cheltuit 47,25 miliarde USD la prețurile din 2014 în această perioadă [18] . Costul aproximativ al unei singure lansări Saturn V a fost de 1,19 miliarde de dolari la prețurile din 2014.

Unul dintre principalele motive pentru încetarea timpurie a programului lunar al SUA după trei survolări ale Lunii cu nave spațiale cu echipaj (inclusiv una - " Apollo 13 " - de urgență) și șase aterizări reușite pe Lună (două zboruri cu nave spațiale cu echipaj și 10 aterizări). au fost planificate inițial) a fost costul său ridicat. Deci, în 1966, NASA a primit cel mai mare buget (ajustat pentru inflație) din istoria sa - 4,5 miliarde de dolari (care era aproximativ 0,5% din PIB-ul SUA de atunci ).

Evaluări

<B> Comitetul Central al PCUS către tovarășul Ustinov D.F.

Raportez asupra principalelor considerații legate de implementarea programelor de rachete și spațiale în URSS, în lumina evenimentelor recente.

1. URSS a deschis era spațială în 1957 și a făcut pentru prima dată mulți pași fundamentali remarcabili în explorarea spațiului. Cu toate acestea, în ultimii ani, am pierdut o poziție după alta în fața Statelor Unite, deoarece această țară a avansat în dezvoltarea astronauticii.

În prezent, opinia publică mondială evaluează poziția Statelor Unite ca lider în acest domeniu al activității umane.

Principala realizare a Statelor Unite, care face cea mai puternică impresie asupra popoarelor tuturor țărilor, este faptul că zboară cu succes cel mai puternic vehicul de lansare (LV) din lume, cu o capacitate de încărcare utilă de 127 de tone pe orbita de referință a artificială. satelit și zboară în jurul Lunii de către trei cosmonauți folosind acest LV pe o navă spațială „Apollo la sfârșitul anului 1968. Mai mult, în mai-iunie 1969, Statele Unite intenționează să aterizeze pe Lună. <…>

- academicianul Glushko ; 29.01.1969; arc. #2583 (9-13) [19] Conducerea militaro-industrială a URSS despre Saturn-5

<В> Comitetul Central al PCUS <...> Sarcina utilă maximă lansată de vehiculul de lansare intern UR-500 pe orbita satelitului este de 20 de tone, în timp ce Statele Unite au un vehicul de lansare Saturn-5 cu o sarcină utilă pe orbită de până la tone 135. Prezența unui transportator greu în Statele Unite a făcut posibilă crearea unei stații orbitale Skylab unice, a cărei masă, împreună cu nava, este de 91 de tone. Folosind vehiculul de lansare Saturn 5, Statele Unite au implementat programul de expediție lunară Apollo și au obținut o superioritate convingătoare în domeniul zborurilor cu echipaj uman către Lună. Pe lângă sarcinile prestigioase, programul american Saturn-Apollo a avut o rezonanță politică puternică și a crescut semnificativ potențialul științific și tehnic al Statelor Unite <...>

- L. Smirnov , S. Afanasiev , V. Kulikov , M. Keldysh , V. Glushko ; 4.11.1974; arc. nr. 13216, l. 192-195 [20]

Vezi și

Note

  1. ↑ Hitt, David Ce a fost Saturn V? (engleză) (link inaccesibil) . Racheta . Washington: NASA Educational Technology Services. Preluat la 1 mai 2014. Arhivat din original la 11 octombrie 2012.   
  2. ↑ NASA - Saturn  V. www.nasa.gov . Preluat la 18 ianuarie 2022. Arhivat din original la 14 ianuarie 2022.
  3. ↑ Vehiculul de lansare sovietic N-1 a avut o tracțiune în prima etapă de la 45 la mai mult de 50 MN  - de aproape 1,5 ori mai mult decât Saturn-5 - dar toate cele 4 lansări nu au avut succes, sarcina utilă nu a fost lansată pe orbită în niciuna dintre lansări. .
  4. ↑ Sarcina utilă maximă pentru Saturn-5 este luată în considerare cu masa ultimei etape, în timp ce racheta Energia a lansat o sarcină utilă de 105 tone pe orbită dintr -un cosmodrom mai nordic.
  5. ↑ Zheleznyakov, 2017 , Vehicule de lansare ale seriei Saturn, p. 33.
  6. ↑ Saturn C-2 în Encyclopedia Astronautica . Consultat la 19 iulie 2008. Arhivat din original la 17 iunie 2012.
  7. ↑ Saturn C-4 în Encyclopedia Astronautica . Consultat la 21 iulie 2008. Arhivat din original la 17 iunie 2012.
  8. ↑ Saturn C-3 în Encyclopedia Astronautica . Data accesului: 19 iulie 2008. Arhivat din original la 24 august 2015.
  9. ↑ Bilstein, Roger E. Stages to Saturn : A Technological History of the Apollo/Saturn Launch  . - Editura DIANE, 1999. - P. 59-61. Arhivat pe 2 februarie 2017 la Wayback Machine
  10. ↑ Saturn V News Reference: First Stage Fact Sheet
  11. ↑ Referință de știri Saturn V: Fișă informativă pentru a doua etapă
  12. ↑ Rakhmanin, 2013 , p. 38.
  13. ↑ Mozzhorin, 2000 : „... americanii au aterizat pe Lună atât de încrezători de șase ori tocmai pentru că fiecare dintre purtătorii lor a trecut printr-un test de foc pe Pământ, iar defectele identificate au fost eliminate pe toți cei 20 de purtători”.
  14. ↑ Teste tehnologice de ardere a primei etape S-IC . Videoclipul NASA Marshall Space Flight Center. 6 min.Sigla YouTube 
  15. ↑ V. P. Glushko (ed.). Enciclopedia cosmonautică. - Moscova: Enciclopedia Sovietică, 1985. - 585 p.
  16. ↑ Raport de evaluare a zborului vehiculului de lansare Saturn V - Misiunea AS-506 Apollo 11  //  Centrul de zbor spațial George C. Marshall: Raport de știință și tehnologie / Grup de lucru de evaluare a zborului Saturn. - 1969. - 20 septembrie. — P. 1-280 .
  17. ↑ Credite pentru bugetul programului Apollo . NASA . Data accesului: 16 ianuarie 2008. Arhivat din original la 9 februarie 2012.
  18. ↑ Calculatorul inflației (link descendent) . Data accesului: 16 decembrie 2008. Arhivat din original la 21 iulie 2007. 
  19. ↑ Scrisori și documente ale lui V.P.Glushko din arhivele RSC Energia. S. P. Koroleva (1944-1980). Scrisoarea din 29.01.1969 // Lucrări alese ale academicianului V.P. Glushko / Sudakov V.S. - Khimki: NPO Energomash, 2008. - T. 1. - P. 106. - 129 p. - 250 de exemplare.
  20. ↑ Scrisori și documente ale lui V.P.Glushko din arhivele RSC Energia. S. P. Koroleva (1974-1988). Scrisoare din 11/04/1974 // Lucrări alese ale academicianului V.P. Glushko / Sudakov V.S. - Khimki: NPO Energomash, 2008. - V. 3. - 139 p. - 250 de exemplare. Arhivat pe 25 octombrie 2017 la Wayback Machine

Literatură

  • Zheleznyakov A. B. „Saturn-5”. Gigantul lunar de Wernher von Braun. - M . : Eksmo, 2017. - 176 p. — ISBN 978-5-699-94274-9 .
  • Paul Eisenstein. Cel mai mare motor: Saturn-V „Mecanica populară”. iunie 2003
  • Levantovsky V. I. Mecanica zborului spațial într-o prezentare elementară. - M. : Nauka, 1970. - 492 p.
  • Alexandrov V. A., Vladimirov V. V., Dmitriev R. D. și alții. Vehicule de lansare. - M . : Editura Militară, 1981. - 315 p.
  • Rakhmanin V.F. Început problematic și sfârșit dramatic al dezvoltării vehiculului de lansare H1  // Dvigatel: jurnal. - M. , 2013. - Nr. 5 (89) . - S. 36-42 .
  • Yu. A. Mozzhorin și alții. Program lunar // Așa a fost... Memoriile lui Yu. A. Mozzhorin . Mozzhorin în memoriile contemporanilor săi / N.A. Anfimov , V.I. Lukyashchenko, A.D. Brusilovsky. - M . : Programul de Educație Internațională, 2000. - 568 p. - 2500 de exemplare.  - ISBN 5-7781-0053-1 .

Link -uri

 Rachete americane și tehnologie spațială
Operarea vehiculelor de lansare
Lansați vehicule în curs de dezvoltare
Vehicule de lansare învechite
Blocuri de amplificare
Acceleratoare
  • UA-1205
  • UA-1207
  • Castor-IVA
  • Castor-120
  • RS-68
  • BIJUTERIE
  • Orbus-21D
  • SRM
  • SRMU
  • SRB
* - proiecte japoneze folosind rachete sau scene americane; cursive  - proiecte anulate înainte de primul zbor
 Vehicule de lansare grele și super grele
STATELE UNITE ALE AMERICII
URSS / Rusia
China
Uniunea Europeană ( ESA )
Japonia
India
  • ULV-HLV/SHLV *
(ST) - vehicule de lansare super-grele; * - în curs de dezvoltare;     cursive  - neexploatate;     boldface - în prezent în funcțiune.