Prva raketa Saturn-5: pregled, značilnosti in zanimivosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Na podlagi razvoja v prvem desetletju 21. stoletja je raketa Saturn-5 (ameriške izdelave) najmočnejša med svojimi brati. Njegova tristopenjska struktura je bila zasnovana v šestdesetih letih prejšnjega stoletja in je bila namenjena dostavi človeka na lunino površje. Nanj naj bi priključili vse potrebne ladje, ki so jim zaupali nalogo raziskovanja naravnega satelita našega planeta.

Po programu Apollo je bil lunarni modul pritrjen na raketo, nameščen v njen adapter, nanjo pa je bilo pritrjeno telo orbiterja. Takšna shema z enim zagonom je izvedla dve stvari hkrati. Res je, obstajal je tudi dvostopenjski model, ki je bil uporabljen le enkrat med izstrelitvijo prve vesoljske postaje Združenih držav Amerike v orbito - Skylab.

Lunin program: mit ali resnica?

Minilo je skoraj pol stoletja,toda govor o izmišljenem luninem programu se nadaljuje nespremenjeno. Nekdo je prepričan, da je pošiljanje astronavtov na Luno z raketo Saturn-5 prevara. Takšnim ljudem je vsak dokaz o velikih dosežkih Američanov tuj, in po njihovem mnenju so bili posnetki posneti brez letenja zunaj planeta Zemlje.

Včasih se govori, da je lepo zgrajen Saturn preveč popoln, da bi bil resničen. Tudi če se je program Saturn res zgodil, zakaj ga Američani niso nadaljevali, navajajoč izgubo vse projektne dokumentacije za raketo Saturn-5 in začeli izdelovati večkrat dražje shuttle? Zakaj je bilo treba celoten potek razvoja podobne rakete začeti iz nič? In kako bi bilo mogoče izgubiti tehnološki zemljevid za proizvodnjo rakete Saturn-5? Navsezadnje to ni zrno peska na peščeni plaži.

Na splošno je raketa Saturn-5 prva te vrste, zasnovana ne le za dostavo astronavtov na Luno, ampak tudi za njihovo uspešno vrnitev domov. Poleg tega je moral biti pristanek z vso opremo, vključno z lunarnim modulom z dvema živima potnikoma, zelo gladek in mehak, sicer bi bil to njihov zadnji let. Del mase je bilo mogoče ločiti z odklopom lunarnega modula od poveljniške ladje, ki je ostala v lunini orbiti in čakala na zaključek vseh del.

Ameriška raketa "Saturn-5" bi lahko dvignila in spravila v orbito do 140ton tovora. Toda, na primer, najpogosteje uporabljena težka raketa "Proton" lahko na svojem "telesu" nosi le 22 ton. Impresivna razlika, kajne?

Kot veste, je bilo izdelanih več Saturnov, zadnji pa je izstrelil vesoljsko postajo Skylab, težko 77 ton. Bil je tako ogromen, da če se je referenčna točka izgubila v notranjosti, je astronavt nekaj minut visel v zraku in čakal na veter iz prezračevalnega sistema. Pravzaprav je ta rekord podrl le Mir, ki je bil sestavljen iz več modulov. Toda raketa Saturn-5 je še vedno najbolj ambiciozen projekt na svetu in najmočnejši vesoljski stroj, rekord, ki ga nobena druga nosilna raketa še ni mogla premagati.

Zgodovina Saturna V

Na samem začetku svojega življenja se ladja sooča s težavami v obliki neuspešnega izstrelitve s sodelovanjem brezpilotnega, slabo prilagojenega sistema. Sledila je zavrnitev ponovitve preizkusa brez posadke, a se je vse končalo s "srečnim" koncem, saj je bilo od leta 1968 do 1973 uspešnih izstrelitev desetih vesoljskih programov Apollo in zgoraj omenjene vesoljske postaje Skylab. In takrat nosilec Saturn-5 postane muzejski eksponat, njegova proizvodnja in nadaljnje delovanje pa sta popolnoma ustavljena. To obdobje se nadaljuje še danes.

Zanimiva dejstva

ZDA so začele razvijati raketo Saturn že leta 1962, štiri leta pozneje pa prvi testlet. Natančneje, test je popolnoma spodletel, saj je druga stopnja rakete, ki naj bi jo izstrelili na poligonu blizu St. Louisa, preprosto eksplodirala in se razbila na koščke. Po zgodovinskih zapisih se je let rakete brez posadke zaradi neskončnih okvar in pomanjkljivosti nenehno zavlačeval, a je jeseni 1967 Američanom vseeno uspelo. Vendar pa je na drugi testni stopnji programa Apollo 6 poskus pilotiranja brez posadke znova propadel. Od petih razpoložljivih motorjev v prvi stopnji so bili zagnani le trije, motor v tretji stopnji se sploh ni zagnal, nato pa je celotna konstrukcija nepričakovano za vse razpadla.

Kljub temu je bila deset dni pozneje sprejeta odločitev brez primere za pošiljanje nosilne rakete Saturn V brez ponovnega testiranja na Luno. Konec koncev, ne pozabite na hladno vojno z ZSSR in oborožitveno tekmo. Vsem se je mudilo in so se kljub strahu pred nepopravljivimi tragičnimi posledicami vseeno odločili osvojiti naravni satelit Zemlje brez tretjega poskusnega izstrelitve.

Zgoraj je bilo rečeno o mističnem izginotju tehnične dokumentacije in značilnosti rakete Saturn-5, v resnici pa Američani te informacije zavračajo in jo imenujejo kolo. Ta zgodba se je pojavila leta 1996 v znanstveni knjigi o zgodovini nastanka astronavtike. Preprosto povedano, avtorica je v svojih vrsticah poročala, da je NASA preprosto izgubila načrte. Toda po mnenju uslužbenca Nase Paula Shawcrossa, ki je imel položaj v oddelku zanotranjega pregleda risbe res niso ostale, so pa izkušnje in inženirski "možgani" ostali nedotaknjeni: vsi podatki so bili postavljeni v majhne koščke fotografskega filma - mikrofilm.

specifikacije

Katere so glavne tehnične značilnosti rakete Saturn-5? Začnimo z dejstvom, da je njegova višina dosegla 110 metrov, njegov premer pa deset, s takšnimi parametri pa bi lahko v vesolje izstrelil do 150 ton tovora in ga pustil v orbiti blizu Zemlje.

V klasični različici ima tri korake: v prvih dveh po pet motorjev in v tretji po enega. Gorivo za prvo stopnjo je bilo v obliki kerozina RP-1 s tekočim kisikom kot oksidantom, za drugo in tretjo stopnjo pa v obliki tekočega vodika s tekočim kisikom kot oksidantom. Izstrelitveni potisk za motorje rakete Saturn-5 je bil 3500 ton.

zasnova rakete

Konstrukcijska značilnost rakete je prečna delitev na tri stopnje, to pomeni, da je vsaka stopnja prekrita s prejšnjo. Na vseh stopnjah so bili prisotni nosilni tanki. Stopnice so bile povezane s posebnimi adapterji. Spodnji del je bil ločen skupaj s karoserijo prve stopnje, zgornji obročasti del pa je bil ločen nekaj deset sekund po zagonu motorjev druge stopnje. Tu je delovala "hladna shema" ločevanja stopenj, torej dokler prejšnja ne izgine, se motorji na naslednji ne bodo mogli zagnati.

Poleg zagonskih motorjev so bili na stopnicah zavorni motorji na trda gorivanosilna raketa "Saturn-5". Njegov oblikovalec Wernher von Braun jih je uporabil za obdajanje stopnic s funkcijo samopristajanja. Tudi v predelu tretje stopnje je bil instrumentalni blok, v katerem je bila krmiljena raketa.

Oblikovanje prve stopnje

Svetovno znani Boeing je postal njegov proizvajalec. Od vseh treh je bila to prva stopnica, ki je bila najvišja, njena dolžina je bila 42,5 metra. Čas delovanja - približno 165 sekund. Če upoštevamo stopnjo od spodaj navzgor, potem lahko v njeni zasnovi neposredno najdete sam predal s petimi motorji, rezervoarjem za gorivo s kerozinom, prostorom med rezervoarji, rezervoarjem z oksidantom v obliki tekočega kisika in sprednje krilo.

V motornem prostoru so bili največji motorji Saturn-V - F-1, ki jih proizvaja ameriško podjetje Rocketdyne. Sam pogonski sistem je bil neposredno sestavljen iz strukture moči, stabilizacijskih enot in toplotne zaščite. Eden od motorjev je bil pritrjen na sredino v fiksnem položaju, ostali štirje pa so bili obešeni na kardanskih kolesih. Na stranskih elektrarnah so bili nameščeni tudi objemke za zaščito motorjev pred aerodinamičnimi obremenitvami.

V predelu za gorivo je bilo pet cevi, ki so vodile oksidant do glavnega goriva, ki je bilo že pripravljeno po desetih cevovodih do motorjev. Krilo je imelo funkcijo povezovanja prvega in drugega koraka. Ko sta bila opravljena leta četrtega in šestega Apolosa,na konstrukcijo so bile pritrjene kamere za spremljanje delovanja elektrarne, ločevanja stopenj in nadzora tekočega kisika.

Oblikovanje druge stopnje

Njegov proizvajalec je bilo podjetje, ki je danes del holdinga "Boeing" - Severna Amerika. Dolžina konstrukcije je bila nekaj več kot 24 metrov, čas delovanja pa štiristo sekund. Sestavni deli druge stopnje so bili razdeljeni na zgornji adapter, rezervoarje za gorivo, predal z motorji J-2 in spodnji adapter, ki ga povezuje s prvo stopnjo. Zgornji adapter je bil opremljen s štirimi dodatnimi motorji na trda goriva, zasnovanimi za enak pojemek kot v primeru prve stopnje. Izstrelili so jih po ločitvi tretje stopnje. Prostor elektrarne je imel tudi en osrednji motor in štiri obrobne.

tretja stopnja oblikovanja

Tretjo, skoraj osemnajstmetrsko konstrukcijo je izdelal McDonnel Douglas. Njegov namen je bil izstreliti orbiter in spustiti lunin modul na površje lune. Tretja stopnja je bila izdelana v dveh serijah - 200 in 500. Slednja je imela solidno prednost pri povečani zalogi helija v primeru ponovnega zagona motorja.

Tretjo stopnjo sta sestavljala dva adapterja - zgornji in spodnji, predelek z gorivom in elektrarna. Sistem, ki uravnava oskrbo z gorivom v motorje, je opremljen s senzorji, ki merijo ravnotežje goriva, podatke pa neposredno prenašajo na vgrajeni računalnik. samimotorje je mogoče uporabljati tako v neprekinjenem kot v impulznem načinu. Mimogrede, ameriška vesoljska postaja Skylab je nastala na podlagi te tretje stopnje.

Blok orodij

Vsi elektronski sistemi so bili nameščeni v škatli za orodje, ki je bila visoka nekaj manj kot meter in približno 6,6 metra v premeru. Postavljen je na tretji korak. Znotraj obroča so bili bloki, ki so nadzorovali izstrelitev rakete, njeno orientacijo v vesolju, pa tudi let po določeni poti. Na voljo so bile tudi naprave za navigacijo in sistem za nujne primere.

Krmilni sistem sta predstavljala vgrajeni računalnik in inercialna platforma. Celotna krmilna enota je imela sistem za nadzor temperature in termoregulacijo. Popolnoma celotna raketa je bila posuta s senzorji, ki zaznajo morebitne okvare. Najdene podatke o izrednem stanju enega ali drugega elektronskega predmeta so posredovali na nadzorno ploščo v astronavtski kabini.

Priprava na lansiranje

Celoten pregled rakete Saturn-5 in vesoljskega plovila Apollo pred poletom je opravila posebna komisija petsto ljudi. Na tisoče delavcev je sodelovalo pri izstrelitvi in usposabljanju na Cape Canaveralu. Navpična montaža je potekala v vesoljskem centru, ki se nahaja pet kilometrov od izstrelišča.

Približno deset tednov pred odhodom so bili vsi deli rakete prepeljani na izstrelišče. Za tako težke predmete so bila uporabljena gosenična vozila. Ko so bili vsi deli rakete povezani skupaj invsi električni aparati so bili priključeni, komunikacije so bile preverjene, vključno z radijskim sistemom - tako na krovu kot na tleh.

Nadalje so se začeli imobilizirani preizkusi nadzora raket, potekala je simulacija letenja. Preverili smo delovanje vesoljskega pristanišča in centra za nadzor misije v Houstonu. In zadnje testno delo je bilo že opravljeno z neposrednim polnjenjem rezervoarjev do obdobja izstrelitve prve stopnje.

Začetek operacij

Čas pred izstrelitvijo se začne šest dni pred izstrelitvijo rakete v vesolje. To je standardni postopek, ki je bil izveden s Saturnom-5. V tem obdobju je bilo opravljenih več premorov, da bi se izognili napakam in kasnejši zamudi pri odhodu. Končno odštevanje se je začelo 28 ur pred lansiranjem.

Izpolnjevanje prve stopnje je trajalo dvanajst ur. Poleg tega so vlili samo kerozin, štiri ure pred izstrelitvijo pa so v rezervoarje dovajali tekoči kisik. Pred dolivanjem goriva so vsi rezervoarji šli skozi postopek hlajenja. Oksidator je bil najprej dostavljen v rezervoarje druge stopnje za štirideset odstotkov, nato v rezervoarje tretje za sto. Nato so bile posode druge izvedbe napolnjene do konca in šele nato je oksidant prišel v prvo. Zahvaljujoč tako zanimivemu postopku so bili delavci prepričani, da ni prišlo do uhajanja kisika iz rezervoarjev druge stopnje. Skupni čas dostave kriogenega goriva med polnjenjem je bil 4,5 ure.

Po pripravi vseh sistemov je bila raketa preklopljena v avtomatski način. Od petih motorjev prve stopnje je bil najprej zagnan osrednji fiksni in šele nato obrobni po nasprotni shemi. Naslednji vpet sekund je bila raketa na čakanju, nato pa je nežno izstopila iz držal, ki so jo sprostila, in se odmaknila na straneh.

Računalnik, ki se nahaja v instrumentalni enoti, je nadzoroval nagib in nagib rakete. Vsi manevri nagiba so se končali pri 31 sekundah leta, vendar je program še naprej utripal, dokler ni bila prva stopnja popolnoma prekinjena.

Dinamični pritisk se je začel pri sedemdeseti sekundi. Obodni motorji so delovali do konca goriva v rezervoarjih, srednji pa je izklopil še 131 sekund po vzletu, da bi preprečil velike preobremenitve telesa rakete. Ločitev prve stopnje je potekala na približno 65 kilometrih nad zemeljskim površjem, hitrost rakete pa je bila do tega trenutka že 2,3 kilometra na sekundo.

A ko se ločimo, oder ni takoj padel. Glede na oblikovne značilnosti se je še naprej vzpenjal na sto kilometrov in šele nato zašel v vode Atlantskega oceana na razdalji 560 kilometrov od izstrelišča.

Zagon motorjev druge stopnje se je začel sekundo po odklopu prve stopnje. Vseh pet elektrarn je bilo zagnanih hkrati, po 23 sekundah pa je bil ponastavljen spodnji adapter druge stopnje. Nato je posadka z uporabo računalnika na vozilu vzela stvari v svoje roke. Ločitev druge stopnje je potekala na nadmorski višini 190 kilometrov nad zemeljsko površino, delo pa se je preneslo na glavni motor. Za to so bili zadolženi astronavti. inpo izstrelitvi vesoljskega plovila v lunino orbito se je tretja stopnja ločila od krmiljenega modula, ko je bil motor po osemdesetih minutah ročno izklopljen. Tako je "Saturn-5" uspel dostaviti astronavte na Luno in omogočiti Američanom, da postanejo prvi osvajalci zemeljskega naravnega satelita.