Saturn-5 | |
---|---|
| |
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 neúspěšné |
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.
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] .
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.
"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-ICS-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-IIS-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-IVBS-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.
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] .
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 ).
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.
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. |
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 ).
<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]raketová a vesmírná technologie | Americká||
---|---|---|
Provozování nosných raket | ||
Startovací vozidla ve vývoji | ||
Zastaralé nosné rakety |
| |
Booster bloky | ||
Akcelerátory | ||
* - japonské projekty využívající americké rakety nebo stupně; kurzíva - projekty zrušené před prvním letem |
Těžké a super těžké nosné rakety | |
---|---|
USA |
|
SSSR / Rusko |
|
Čína |
|
Evropská unie ( ESA ) | |
Japonsko | |
Indie |
|
(ST) - supertěžké nosné rakety; * - ve vývoji; kurzíva – nevyužívá se; tučné písmo – aktuálně v provozu. |