Saturn-5

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 9. prosince 2021; kontroly vyžadují 9 úprav .
Saturn-5

První raketa Saturn 5 (AS-501) na odpalovací rampě před startem Apolla 4 . Foto NASA
Obecná informace
Země  USA
Rodina Saturn
Účel posilovač
Výrobce Boeing ( S-IC )
Severní Amerika ( S-II )
Douglas ( S-IVB )
Hlavní charakteristiky
Počet kroků 3
Délka (s MS) 110,6 m
Průměr 10,1 m
počáteční hmotnost 2965 tun při startu Apolla 16 [1]
Hmotnost užitečného zatížení
 • ve společnosti  LEO ≈140 tun (svazek kosmické lodi Apollo a třetí stupeň nosiče se zbytkem paliva). Třetí stupeň byl náklad, protože přivedl loď na Měsíc.
 • na trajektorii k Měsíci 43,5 t [2]
Historie spouštění
Stát program je uzavřen
Spouštěcí místa Start Complex LC-39 , John F. Kennedy Space Center
Počet spuštění 13
 • úspěšný 12
 • neúspěšné 0
 • částečně
00neúspěšné
1 ( Apollo 6 )
První start 9. listopadu 1967
Poslední běh 14. května 1973
První stupeň - S-IC
počáteční hmotnost 2290 tun
Pochodové motory 5 × F-1
tah 34 343 kN (celkem u země)
Specifický impuls 263 s (2580 N s/kg)
Pracovní doba 165 s
Pohonné hmoty petrolej
Oxidátor kapalný kyslík
Druhá etapa - S-II
počáteční hmotnost 496,2 tun
Pochodové motory 5 × J-2
tah 5096 kN (celkem ve vakuu )
Specifický impuls 421 s (4130 N s/kg)
Pracovní doba 360 s
Pohonné hmoty kapalný vodík
Oxidátor kapalný kyslík
Třetí stupeň - S-IVB
počáteční hmotnost 132 tun
udržovací motor J-2
tah 1019,2 kN (ve vakuu )
Specifický impuls 421 s (4130 N s/kg)
Pracovní doba 165 + 335 s (2 otáčky)
Pohonné hmoty kapalný vodík
Oxidátor kapalný kyslík
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Saturn-5 ( angl.  Saturn V ) je americká supertěžká nosná raketa z rodiny Saturn . Sloužil k realizaci přistání člověka na Měsíci a jeho přípravě v rámci programu Apollo a také ve dvoustupňové verzi k vynesení orbitální stanice Skylab na nízkou oběžnou dráhu Země . Hlavní konstruktér - Wernher von Braun .

Raketa Saturn-5 zůstává největší, pokud jde o velikost, hmotnost, výkon a nosnost raket vytvořených dosud lidstvem, které vynesly náklad na oběžnou dráhu a předčily pozdější raketoplány Space Shuttle , Energia a Falcon Heavy [3 ] [4 ] . Raketa dopravila na nízkou oběžnou dráhu Země 141 tun užitečného nákladu (který zahrnuje kosmickou loď Apollo a poslední stupeň se zbývajícím palivem pro urychlení meziplanetárního letu) a 47 tun užitečného zatížení (65,5 tun spolu s 3- a nosným stupněm). Celková hmotnost vynesená na oběžnou dráhu při startu stanice Skylab byla 147,36 tun, včetně stanice Skylab s příďovou kapotáží - 88,5 tun a druhého stupně se zbytkem paliva a neodděleným adaptérem.

Nosná raketa je vyrobena podle třístupňového schématu s postupným uspořádáním stupňů.

V prvním stupni bylo instalováno pět kyslíko-petrolejových raketových motorů F-1 , které dodnes zůstávají nejvýkonnějšími jednokomorovými raketovými motory, jaké kdy létaly.

Na druhém stupni bylo instalováno pět motorů J-2 , pracujících na páru paliva kapalný vodík-kapalný kyslík, na třetím stupni - jeden vodík-kyslíkový raketový motor, podobný tomu použitému ve druhém stupni.

Vývoj

Od C-1 do C-4

Od roku 1960 do začátku roku 1962 v Centru kosmických letů George Marshall , NASA zvažovala k realizaci projekty nosných raket řady Saturn C (Saturn C-1, C-2, C-3, C-4) (kromě Saturnu C-1 , určeného pouze pro lety na nízkou oběžnou dráhu Země ). projekt Saturn C-1 byl následně implementován v nosné raketě Saturn-1 při pilotovaném letu na Měsíc [5] .

Nosné rakety vyvinuté v rámci projektů C-2, C-3 a C-4 měly sloužit k sestavení měsíční lodi na oběžné dráze Země, poté měla vstoupit na dráhu k Měsíci, přistát na Měsíci a vzlétnout z Měsíce. Hmotnost takové lodi na oběžné dráze v blízkosti Země měla být podle různých projektů zhruba od 140 do více než 300 tun.

" Saturn S-2 " měl vynést náklad o hmotnosti 21,5 tuny na nízkou oběžnou dráhu Země, podle tohoto projektu měl sestavit loď pro let k Měsíci v patnácti startech [6] .

Projekt Saturn C-3 volal po vytvoření třístupňové nosné rakety, na jejíž první fázi měly být instalovány dva motory F-1 , na druhé čtyři motory J-2 a třetí etapa byla druhý stupeň nosné rakety Saturn -1" - S-IV . Saturn C-3 měl vynést náklad 36,3 tuny na nízkou oběžnou dráhu Země a podle tohoto projektu měl být lunární lander sestaven ve čtyřech nebo pěti startech [7] .

Saturn C-4 měla být také třístupňová raketa, jejíž první stupeň měl mít čtyři motory F-1, druhý stupeň byl stejný jako u C-3 a třetí stupeň byl tzv. S-IVB  - zvětšená verze stupně S -IV. Saturn C-4 měl vynést náklad o hmotnosti 99 tun na nízkou oběžnou dráhu Země a podle tohoto projektu mělo být lunární vozidlo sestaveno ve dvou startech [8] .

C-5

10. ledna 1962 zveřejnila NASA plány na stavbu nosné rakety Saturn C-5. V první etapě mělo být instalováno pět motorů F-1, ve druhé pět motorů J-2 a ve třetí jeden motor J-2 [9] . S-5 měl vynést náklad o hmotnosti 47 tun na trajektorii k Měsíci .

Na začátku roku 1963 NASA konečně zvolila schéma pro pilotovanou expedici na Měsíc (hlavní loď zůstává na oběžné dráze kolem Měsíce, zatímco na ní přistává speciální lunární modul ) a dala nosné raketě Saturn C-5 nové jméno. - Saturn-5.

Technické údaje

Kroky

"Saturn-5" se skládal ze tří stupňů: S-IC - první stupeň, S-II - druhý a S-IVB - třetí. Všechny tři stupně používaly jako okysličovadlo kapalný kyslík . Palivem v prvním stupni byl petrolej a ve druhém a třetím kapalný vodík

První stupeň, S-IC

S-IC byl vyroben společností Boeing . Stupeň pohánělo pět kyslíko-petrolejových motorů F-1 s kombinovaným tahem přes 34 000 kN . První stupeň pracoval asi 160 sekund, zrychlil následující stupně a užitečné zatížení na rychlost asi 2,7 km/s (inerciální referenční soustava; 2,3 km/s vzhledem k zemi) a oddělil se ve výšce asi 70 kilometrů [10 ] . Po oddělení se stupeň zvedl do výšky asi 100 km, poté spadl do oceánu. Jeden z pěti motorů byl upevněn ve středu jeviště, další čtyři byly symetricky umístěny na okrajích pod kapotáží a bylo možné je otáčet pro řízení vektoru tahu. Za letu byl centrální motor vypnut dříve, aby se snížilo přetížení. Průměr prvního stupně je 10 metrů (bez podběhů a aerodynamických stabilizátorů), výška 42 metrů.

Druhý stupeň, S-II

S-II byl vyroben společností North American . Stupeň využíval pět kyslíko-vodíkových motorů J-2 , které produkovaly celkový tah asi 5 100 kN . Stejně jako u prvního stupně byl jeden motor uprostřed a na vnějším kruhu byly čtyři další, které se mohly otáčet a ovládat vektor tahu. Výška druhého stupně je 24,9 metrů, průměr je 10 metrů, stejně jako u prvního stupně. Druhý stupeň pracoval přibližně 6 minut, přičemž nosnou raketu zrychlil na rychlost 6,84 km/s a vynesl ji do výšky 185 km [11] .

Třetí stupeň, S-IVB

S-IVB vyráběl Douglas (od roku 1967 McDonnell Douglas ). Stádium představovalo jediný motor J-2 , který používal kapalný kyslík jako okysličovadlo a kapalný vodík jako palivo (podobně jako u druhého stupně S-II ). Stupeň vyvinul tah více než 1000 kN . Rozměry stupně: výška 17,85 metru, průměr 6,6 metru. Během letů na Měsíc byl stupeň dvakrát zapnut, poprvé na 2,5 minuty, aby se Apollo dostalo na nízkou oběžnou dráhu Země a podruhé, aby se Apollo dostalo na trajektorii k Měsíci.

Program školení spolehlivosti

Rysem předletového testování Saturn-5 bylo bezprecedentní množství pozemních testů raketového systému. Jeden ze šéfů NASA Manned Flight Directorate, George Edwin Miller , který je za tuto problematiku zodpovědný, spoléhal na pozemní testování všech raketových systémů a především raketových motorů . Jasně a přesvědčivě ukázal, že pouze jasné rozdělení vypracování na pozemní a letovou etapu umožní dodržet termíny letu na Měsíc. K tomu byly vybudovány nákladné lavicové konstrukce , nutné pro provádění požárně technologických zkoušek (OTI) jak jednotlivých motorů F-1 a J-2, tak celého prvního a druhého stupně rakety [12] [13] [14] .

Montáž

Doprava

K transportu raket Saturn-5 na odpalovací rampu byly použity speciální housenkové transportéry ( anglicky  crawler-transporter ) . V té době (1965-1969; až do objevení 4250-W kráčejícího rypadla v roce 1969 ) to byly největší a nejtěžší příklady pozemních vozidel s vlastním pohonem na světě. Tyto transportéry také zůstaly největšími a nejtěžšími pásovými vozidly na světě až do roku 1978 (kdy se objevilo rypadlo Bagger 288 ).


Skylab

Orbitální stanice Skylab byla vyrobena z nepoužitého druhého stupně nosné rakety Saturn-1B - S-IVB . Původně se plánovalo, že stupeň bude přeměněn na orbitální stanici již přímo na blízké orbitě Země: poté bude spolu s vnějším nákladem vypuštěn na oběžnou dráhu jako aktivní raketový stupeň, bude přeměněna prázdná nádrž na kapalný vodík přilétajícími kosmonauty do obytného orbitálního modulu, i když bez okének . Po zrušení mise Apollo 20 (v roce 1970 kvůli prudkému škrtu v plánovaném rozpočtu NASA ) a poté zrušení (ve stejném roce) letů Apolla 18 a 19 na Měsíc se NASA vzdala. tento plán - nyní měla k dispozici tři nepoužívané odpalovací zařízení Saturn V, které dokázalo vynést na oběžnou dráhu plně vybavenou orbitální stanici bez nutnosti použití jako raketového stupně.

Orbitální stanice Skylab byla vypuštěna 14. května 1973 pomocí dvoustupňové modifikace nosné rakety Saturn-5.

Startuje Saturn 5

V letech 1967-73 bylo uskutečněno 13 startů nosné rakety Saturn-5. Všechny jsou uznávány jako úspěšné [15] .

Sériové číslo Užitečné zatížení Počáteční datum Popis
SA-501 Apollo 4 9. listopadu 1967 První zkušební let
SA-502 Apollo 6 4. dubna 1968 Druhý zkušební let
SA-503 Apollo 8 21. prosince 1968 První pilotovaný průlet kolem Měsíce .
SA-504 Apollo 9 3. března 1969 Oběžná dráha Země. Testy lunárního modulu .
SA-505 Apollo 10 18. května 1969 Lunární oběžná dráha. Testy lunárního modulu.
SA-506 Apollo 11 16. července 1969 První pilotovaný let s přistáním na Měsíci v Moři klidu [16] .
SA-507 Apollo 12 14. listopadu 1969 Přistání poblíž automatické meziplanetární stanice Surveyor -3 v Ocean of Storms .
SA-508 Apollo 13 11. dubna 1970 Letecká nehoda. Let Měsíce. Tým je zachráněn.
SA-509 Apollo 14 31. ledna 1971 Přistání poblíž kráteru Fra Mauro .
SA-510 Apollo 15 26. července 1971 Přistání v Marsh of Decay na jihovýchodním okraji Sea of ​​Rains . První " Lunar Rover " (americký transportní lunární rover).
SA-511 Apollo 16 16. dubna 1972 Přistání v kráteru Descartes .
SA-512 Apollo 17 7. prosince 1972 První a jediný noční start. Přistání na Měsíci v Moři jasnosti údolí Taurus-Littrov . Poslední lunární let v rámci programu Apollo .
SA-513 skylab 14. května 1973 Vyrobeno pro Apollo 18/19/20. Poté upgradován na dvoustupňovou verzi. Skylab vypuštěn na oběžnou dráhu
SA-514 - - Vyrobeno pro Apollo 18/19/20, ale nikdy nepoužité.
SA-515 - - Vyrobeno pro Apollo 18/19/20. Poté byl určen jako záloha pro Skylab, ale nikdy nebyl použit.

Cena

Od roku 1964 do roku 1973 bylo z amerického federálního rozpočtu na program Saturn V přiděleno 6,5 miliardy dolarů . Maximum bylo v roce 1966 – 1,2 miliardy [17] . Po úpravě o inflaci program Saturn V během tohoto období utratil 47,25 miliardy dolarů v cenách roku 2014 [18] . Přibližné náklady na jeden start Saturnu V byly 1,19 miliardy dolarů v cenách roku 2014.

Jedním z hlavních důvodů předčasného ukončení amerického lunárního programu po třech průletech Měsíce pilotovanými kosmickými loděmi (včetně jednoho – „ Apollo 13 “ – nouzové) a šesti úspěšných přistáních na Měsíci (dva průlety pilotovaných kosmických lodí a 10 přistání byly původně plánovány) byla jeho vysoká cena . V roce 1966 tedy NASA obdržela největší (očištěný o inflaci) rozpočet ve své historii – 4,5 miliardy dolarů (což bylo asi 0,5 % tehdejšího HDP USA ).

Hodnocení

<B> Ústřední výbor KSSS soudruhu Ustinovovi D.F.

Referuji o hlavních úvahách spojených s realizací raketových a kosmických programů v SSSR ve světle nedávných událostí.

1. SSSR otevřel vesmírný věk v roce 1957 a poprvé učinil mnoho pozoruhodných zásadních kroků v průzkumu vesmíru. V posledních letech však ztrácíme jednu pozici za druhou ve prospěch Spojených států, protože tato země pokročila v rozvoji kosmonautiky.

V současné době světové veřejné mínění hodnotí pozici Spojených států jako vedoucí v této oblasti lidské činnosti.

Hlavním úspěchem Spojených států, který dělá na národy všech zemí nejsilnější dojem, je skutečnost, že úspěšně létají s nejvýkonnější nosnou raketou světa (LV) s nosností 127 tun na referenční oběžné dráze umělé družice a obletět Měsíc třemi kosmonauty pomocí tohoto LV na kosmické lodi Apollo na konci roku 1968. Navíc v květnu až červnu 1969 hodlají Spojené státy přistát na Měsíci. <…>

- akademik Glushko ; 29.01.1969; oblouk. #2583 (9-13) [19] Vojensko-průmyslové vedení SSSR o Saturnu-5

<В> Ústřední výbor KSSS <…> Maximální užitečné zatížení vynesené domácí nosnou raketou UR-500 na satelitní oběžnou dráhu je 20 tun, zatímco Spojené státy mají nosnou raketu Saturn-5 s nosností na oběžné dráze až 135 t. Přítomnost těžkého nosiče ve Spojených státech umožnila vytvořit unikátní orbitální stanici Skylab, jejíž hmotnost spolu s lodí je 91 tun. Pomocí nosné rakety Saturn 5 Spojené státy zavedly program lunární expedice Apollo a dosáhly přesvědčivé převahy v oblasti pilotovaných letů na Měsíc. Kromě prestižních úkolů měl americký program Saturn-Apollo silný politický ohlas a výrazně zvýšil vědecký a technický potenciál Spojených států <…>

- L. Smirnov , S. Afanasiev , V. Kulikov , M. Keldysh , V. Glushko ; 4. 11. 1974; oblouk. č. 13216, l. 192-195 [20]

Viz také

Poznámky

  1. Hitt, David Co byl Saturn V? (anglicky) (nedostupný odkaz) . raketová technika . Washington: NASA Educational Technology Services. Získáno 1. května 2014. Archivováno z originálu 11. října 2012.   
  2. ↑ NASA - Saturn  V. www.nasa.gov . Získáno 18. ledna 2022. Archivováno z originálu dne 14. ledna 2022.
  3. Sovětská nosná raketa N-1 měla tah 1. stupně od 45 do více než 50 MN  - téměř 1,5krát více než Saturn-5 - ale všechny 4 starty byly neúspěšné, náklad nebyl vypuštěn na oběžnou dráhu při žádném ze startů .
  4. Maximální užitečné zatížení pro Saturn-5 se bere v úvahu s hmotností posledního stupně, zatímco raketa Energia vynesla na oběžnou dráhu ze severnějšího kosmodromu náklad o hmotnosti 105 tun
  5. Zheleznyakov, 2017 , Nosné rakety řady Saturn, str. 33.
  6. Saturn C-2 v Encyclopedia Astronautica . Získáno 19. července 2008. Archivováno z originálu 17. června 2012.
  7. Saturn C-4 v Encyclopedia Astronautica . Získáno 21. července 2008. Archivováno z originálu 17. června 2012.
  8. Saturn C-3 v Encyclopedia Astronautica . Datum přístupu: 19. července 2008. Archivováno z originálu 24. srpna 2015.
  9. Bilstein, Roger E. Stages to Saturn : Technologická historie startu Apolla/Saturnu  . - DIANE Publishing, 1999. - S. 59-61. Archivováno 2. února 2017 na Wayback Machine
  10. Saturn V News Reference: First Stage Fact Sheet
  11. Referenční informace o Saturn V: Informační list druhé fáze
  12. Rachmanin, 2013 , str. 38.
  13. Mozzhorin, 2000 : "...Američané tak sebevědomě přistáli na Měsíci šestkrát právě proto, že každý z jejich nosičů prošel na Zemi požárním testem a zjištěné závady byly odstraněny na všech 20 nosičích."
  14. Zapalovací technologické zkoušky prvního stupně S-IC . Video Marshall Space Flight Center NASA. 6 min.Logo YouTube 
  15. V. P. Glushko (ed.). Encyklopedie kosmonautiky. - Moskva: Sovětská encyklopedie, 1985. - 585 s.
  16. Zpráva o hodnocení letu nosné rakety Saturn V - mise AS-506 Apollo 11  //  Centrum vesmírných letů George C. Marshalla : Zpráva o vědě a technologii / Pracovní skupina pro hodnocení letu Saturnu. - 1969. - 20. září. — S. 1-280 .
  17. Rozpočtové položky programu Apollo . NASA . Datum přístupu: 16. ledna 2008. Archivováno z originálu 9. února 2012.
  18. Inflační kalkulačka (downlink) . Datum přístupu: 16. prosince 2008. Archivováno z originálu 21. července 2007. 
  19. Dopisy a dokumenty V.P. Glushko z archivu RSC Energia. S. P. Koroleva (1944-1980). Dopis ze dne 29.1.1969 // Vybraná díla akademika V.P. Gluška / Sudakova V.S. - Chimki: NPO Energomash, 2008. - T. 1. - S. 106. - 129 s. - 250 výtisků.
  20. Dopisy a dokumenty V.P. Glushko z archivu RSC Energia. S. P. Koroleva (1974-1988). Dopis ze dne 11/04/1974 // Vybraná díla akademika V. P. Glushka / Sudakova V. S. - Chimki: NPO Energomash, 2008. - V. 3. - 139 s. - 250 výtisků. Archivováno 25. října 2017 na Wayback Machine

Literatura

  • Zheleznyakov A. B. "Saturn-5". Lunární obr od Wernhera von Brauna. - M . : Eksmo, 2017. - 176 s. — ISBN 978-5-699-94274-9 .
  • Paul Eisenstein. Největší motor: Saturn-V "Popular Mechanics". června 2003
  • Levantovský V. I. Mechanika kosmického letu v elementárním podání. - M. : Nauka, 1970. - 492 s.
  • Alexandrov V. A., Vladimirov V. V., Dmitriev R. D. a další.Odpalovací vozidla. - M . : Vojenské nakladatelství, 1981. - 315 s.
  • Rakhmanin V.F. Problematický začátek a dramatický konec vývoje nosné rakety H1  // Dvigatel: journal. - M. , 2013. - č. 5 (89) . - S. 36-42 .
  • Yu. A. Mozzhorin a další. Lunární program // Tak to bylo... Memoirs of Yu. A. Mozzhorin . Mozzhorin ve vzpomínkách svých současníků / N.A. Anfimov , V.I. Lukyashchenko, A.D. Brusilovský. - M . : Mezinárodní vzdělávací program, 2000. - 568 s. - 2500 výtisků.  - ISBN 5-7781-0053-1 .

Odkazy