Prva raketa Saturn-5: pregled, karakteristike i zanimljivosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Na temelju razvoja u prvom desetljeću 21. stoljeća, raketa Saturn-5 (američke proizvodnje) najmoćnija je među svojom braćom. Njegova trostupanjska struktura projektirana je šezdesetih godina prošlog stoljeća i trebala je dopremiti osobu na površinu Mjeseca. Na njega su trebali biti priključeni svi potrebni brodovi, kojima je povjerena misija istraživanja prirodnog satelita našeg planeta.

Prema programu Apollo, lunarni modul je pričvršćen na raketu, smješten unutar njenog adaptera, a tijelo orbitera je pričvršćeno na njega. Takva shema s jednim lansiranjem izvodila je dvije stvari odjednom. Istina, postojao je i dvostupanjski model, koji je korišten samo jednom prilikom lansiranja prve svemirske stanice Sjedinjenih Američkih Država u orbitu - Skylab.

Lunarni program: mit ili istina?

Prošlo je skoro pola stoljeća,ali priča o izmišljenom lunarnom programu nastavlja se nesmanjenom količinom. Netko je siguran da je slanje astronauta na Mjesec pomoću rakete Saturn-5 prevara. Za takve ljude, svaki dokaz o velikim dostignućima Amerikanaca je stran, a prema njima, videi su snimljeni bez letenja izvan planete Zemlje.

Ponekad se priča da je lijepo izgrađen Saturn previše savršen da bi bio stvaran. Čak i da se program Saturn ipak dogodio, zašto ga Amerikanci nisu nastavili, pozivajući se na gubitak cjelokupne projektne dokumentacije za raketu Saturn-5, te počeli proizvoditi višestruko skuplje shuttle? Zašto je bilo potrebno pokrenuti cijeli tijek razvoja slične rakete od nule? I kako je moguće izgubiti tehnološku kartu za proizvodnju rakete Saturn-5? Uostalom, ovo nije zrno pijeska na pješčanoj plaži.

Općenito, raketa Saturn-5 je prva te vrste, dizajnirana ne samo da isporuči astronaute na Mjesec, već i da ih uspješno vrati kući. Uz to, slijetanje sa svom opremom, uključujući lunarni modul s dva živa putnika, moralo je biti vrlo glatko i mekano, inače bi to bio njihov posljednji let. Dio mase mogao se odvojiti odvajanjem lunarnog modula od zapovjednog broda, koji je zauzvrat ostao u lunarnoj orbiti i čekao završetak svih radova.

Američka raketa "Saturn-5" mogla bi podići i staviti u orbitu do 140tona tereta. No, na primjer, najkorištenija teška raketa “Proton” na svom “tijelu” može nositi samo 22 tone. Impresivna razlika, zar ne?

Kao što znate, proizvedeno je nekoliko Saturna, a posljednji je lansirao svemirsku stanicu Skylab tešku 77 tona. Bio je toliko ogroman da ako se referentna točka izgubi unutra, astronaut je nekoliko minuta visio u zraku, čekajući vjetar iz ventilacijskog sustava. Zapravo, samo je Mir, koji se sastojao od nekoliko modula, oborio ovaj rekord. Ali raketa Saturn-5 je još uvijek najambiciozniji projekt na svijetu i najmoćniji svemirski stroj, rekord koji nijedna druga lansirna raketa još nije uspjela oboriti.

Povijest Saturna V

Na samom početku svog života, brod se suočava s poteškoćama u vidu neuspjelog lansiranja uz sudjelovanje bespilotnog, loše prilagođenog sustava. Uslijedilo je odbijanje ponavljanja testiranja bez posade, no sve je završilo "sretnim" završetkom, budući da je od 1968. do 1973. bilo uspješnih lansiranja deset svemirskih programa Apollo i spomenute svemirske stanice Skylab. I tada raketa-nosač Saturn-5 postaje muzejski eksponat, a njegova proizvodnja i daljnji rad potpuno su zaustavljeni. Ovo razdoblje traje do danas.

Zanimljive činjenice

Sjedinjene Države su počele razvijati raketu Saturn još 1962. godine, a četiri godine kasnije prvi testlet. Točnije, test je u potpunosti propao, budući da je druga faza rakete, predviđena za lansiranje na poligonu u blizini St. Louisa, jednostavno eksplodirala i razbila se u komadiće. Prema povijesnim zapisima, bespilotni let rakete je stalno odgađao zbog beskrajnih kvarova i nedostataka, ali u jesen 1967. Amerikanci su ipak uspjeli. Međutim, u drugoj fazi testiranja programa Apollo 6, pokušaj pilotiranja bez posade ponovno je propao. Od pet dostupnih motora u prvoj fazi, samo su tri puštena u rad, motor u trećoj fazi se uopće nije upalio, a nakon toga se cijela konstrukcija neočekivano svima raspala.

Unatoč tome, deset dana kasnije donesena je odluka bez presedana da se Saturn V lansirno vozilo pošalje bez ponovnog testiranja na Mjesec. Uostalom, ne zaboravite na Hladni rat sa SSSR-om i utrku u naoružanju. Svi su žurili i, čak i u strahu od nepopravljivih tragičnih posljedica, ipak su odlučili osvojiti prirodni satelit Zemlje bez trećeg probnog lansiranja.

Iznad je rečeno o mističnom nestanku tehničke dokumentacije i karakteristika rakete Saturn-5, ali zapravo Amerikanci pobijaju tu informaciju i nazivaju je biciklom. Ova se priča pojavila davne 1996. godine u znanstvenoj knjizi o povijesti nastanka astronautike. Jednostavno rečeno, autorica je u svojim stihovima izvijestila da je NASA jednostavno izgubila nacrte. Ali prema NASA-inom zaposleniku Paulu Shawcrossu, koji je bio na poziciji u odjelu zaunutarnjim pregledom, crteži doista nisu ostali, ali su iskustvo i inženjerski "mozak" ostali netaknuti: svi su podaci smješteni u male komadiće fotografskog filma - mikrofilm.

Specifikacije

Koje su glavne tehničke karakteristike rakete Saturn-5? Počnimo s činjenicom da je njegova visina dosegla 110 metara, a promjer deset, a s takvim parametrima mogao bi lansirati i do 150 tona tereta u svemir, ostavljajući ga u orbiti blizu Zemlje.

U klasičnoj verziji ima tri koraka: u prva dva po pet motora i u trećem jedan. Gorivo za prvi stupanj bilo je u obliku kerozina RP-1 s tekućim kisikom kao oksidantom, a za drugi i treći stupanj u obliku tekućeg vodika s tekućim kisikom kao oksidantom. Lansirni potisak za motore rakete Saturn-5 bio je 3500 tona.

Dizajn rakete

Konstruktivna značajka rakete je poprečna podjela na tri stupnja, odnosno svaki stupanj se nadovezuje na prethodni. U svim fazama bili su prisutni tenkovi. Koraci su spojeni pomoću posebnih adaptera. Donji dio je odvojen zajedno s tijelom prvog stupnja, a gornji prstenasti dio odvojen je nekoliko desetaka sekundi nakon pokretanja motora drugog stupnja. Ovdje je funkcionirala "hladna shema" odvajanja faza, odnosno dok ne nestane prethodni, motori na sljedećem se neće moći pokrenuti.

Pored motora za pokretanje, na stepenicama su se nalazili i kočnički motori na čvrsto gorivoraketa-nosač "Saturn-5". Njegov dizajner, Wernher von Braun, upotrijebio ih je kako bi stepenicama dodijelio funkciju samoslijetanja. Također u odjeljku trećeg stupnja nalazio se instrumentalni blok u kojem se upravljala raketa.

Dizajn prve faze

Svjetski poznati Boeing postao je njegov proizvođač. Od sva tri, to je bila prva stepenica koja je bila najviša, njena dužina iznosila je 42,5 metara. Vrijeme rada - oko 165 sekundi. Ako promatramo pozornicu odozdo prema gore, tada u njegovom dizajnu možete izravno pronaći sam odjeljak s pet motora, spremnik goriva s kerozinom, pretinac između spremnika, spremnik s oksidantom u obliku tekućeg kisika i prednja suknja.

U motornom prostoru nalazili su se najveći Saturn-V motori - F-1, proizveden od strane američke tvrtke Rocketdyne. Sam pogonski sustav sastojao se izravno od energetske strukture, stabilizacijskih jedinica i toplinske zaštite. Jedan od motora bio je fiksiran u sredini u fiksnom položaju, a ostala četiri su bila ovješena na kardanima. Također, na bočnim elektranama postavljeni su oklopi kako bi se motori zaštitili od aerodinamičkih opterećenja.

U odjeljku za gorivo nalazilo se pet cijevi koje su vodile oksidant do glavnog goriva, koje je već isporučeno gotovim pomoću deset cjevovoda do motora. Suknja je imala funkciju povezivanja prve i druge stepenice. Kada su izvršeni letovi četvrtog i šestog Apolosa,kamere su pričvršćene na konstrukciju za praćenje rada elektrane, odvajanje stupnjeva i kontrolu tekućeg kisika.

Dizajn druge faze

Njegov proizvođač bila je tvrtka, danas dio holdinga "Boeing" - Sjevernoamerički. Duljina konstrukcije bila je nešto više od 24 metra, a vrijeme rada četiri stotine sekundi. Komponente drugog stupnja podijeljene su na gornji adapter, spremnike goriva, odjeljak s motorima J-2 i donji adapter koji ga povezuje s prvim stupnjem. Gornji adapter bio je opremljen s četiri dodatna motora na čvrsta goriva dizajnirana za isto usporavanje kao i u slučaju prvog stupnja. Pokrenute su nakon odvajanja treće etape. Odjeljak elektrane također je imao jedan središnji motor i četiri periferna.

Dizajn treće faze

Treću, gotovo osamnaestometarsku konstrukciju napravio je McDonnel Douglas. Svrha mu je bila lansiranje orbitera i spuštanje lunarnog modula na površinu Mjeseca. Treća faza proizvedena je u dvije serije - 200 i 500. Potonji je imao solidnu prednost u povećanju opskrbe helijem u slučaju ponovnog pokretanja motora.

Treći stupanj sastojao se od dva adaptera - gornjeg i donjeg, odjeljka s gorivom i elektrane. Sustav koji regulira dovod goriva u motore opremljen je senzorima koji mjere ravnotežu goriva, oni izravno prenose podatke na putno računalo. semotori su se mogli koristiti i u kontinuiranom i u pulsnom načinu rada. Inače, američka svemirska postaja Skylab nastala je na temelju ove treće etape.

Blok alata

Svi elektronički sustavi bili su smješteni u kutiji za alate koja je bila visoka nešto manje od metra i oko 6,6 metara u promjeru. Postavljen je na treći korak. Unutar prstena nalazili su se blokovi koji su kontrolirali lansiranje rakete, njezinu orijentaciju u prostoru, kao i let duž zadane putanje. Tu su bili i uređaji za navigaciju i sustav za hitne slučajeve.

Upravljački sustav predstavljao je ugrađeno računalo i inercijalna platforma. Cijela upravljačka jedinica imala je sustav kontrole temperature i termoregulacije. Apsolutno cijela raketa bila je posuta senzorima koji detektiraju bilo kakve kvarove. Pronađene podatke o izvanrednom stanju jednog ili drugog elektroničkog objekta dostavili su na kontrolnu ploču u kabini astronauta.

Priprema za lansiranje

Cijelu provjeru rakete Saturn-5 i letjelice Apollo prije leta provela je posebna komisija od petsto ljudi. Tisuće radnika sudjelovalo je u lansiranju i obuci na Cape Canaveralu. Vertikalna montaža odvijala se u Svemirskom centru, udaljenom pet kilometara od mjesta lansiranja.

Približno deset tjedana prije polaska, svi dijelovi rakete prevezeni su na mjesto lansiranja. Za takve teške predmete korištena su vozila na gusjenicama. Kada su svi dijelovi rakete bili povezani zajedno ipriključeni su svi električni uređaji, provjerene su komunikacije, uključujući radijski sustav - i na brodu i na zemlji.

Dalje, započeli su imobilizirani testovi upravljanja projektilima, održana je simulacija leta. Provjerili smo rad svemirske luke i centra kontrole misije u Houstonu. A posljednji probni rad već je obavljen s izravnim punjenjem spremnika gorivom do razdoblja u kojem je uključena prva faza.

Pokreni operacije

Vrijeme prije lansiranja počinje šest dana prije lansiranja rakete u svemir. Ovo je standardni postupak koji je proveden sa Saturnom-5. Tijekom tog razdoblja napravljeno je nekoliko pauza kako bi se izbjegli kvarovi i kasnija odgoda polaska. Završno odbrojavanje počelo je 28 sati prije lansiranja.

Punjenje prve faze trajalo je dvanaest sati. Štoviše, točen je samo kerozin, a četiri sata prije lansiranja u spremnike je dostavljen tekući kisik. Prije punjenja gorivom, svi spremnici prošli su postupak hlađenja. Oksidator je najprije doveden u spremnike druge faze za četrdeset posto, zatim u spremnike treće za stotinu. Zatim su spremnici drugog dizajna napunjeni do kraja, a tek tada je oksidant ušao u prvi. Zahvaljujući tako zanimljivom postupku, radnici su se uvjerili da nema istjecanja kisika iz spremnika druge faze. Ukupno vrijeme isporuke kriogenog goriva tijekom punjenja goriva bilo je 4,5 sata.

Nakon pripreme svih sustava, raketa je prebačena u automatski način rada. Od pet motora prvog stupnja prvo je pušten središnji fiksni, a tek onda periferni prema suprotnoj shemi. Sljedeći upet sekundi, raketa je bila na čekanju, a zatim je lagano izašla iz držača koji su je pustili, odstupajući u stranu.

Računalo, smješteno u instrumentalnoj jedinici, kontroliralo je nagib i kotrljanje rakete. Svi manevri nagiba završili su u 31 sekundi leta, ali program je nastavio pulsirati sve dok prva faza nije potpuno prekinuta.

Dinamički pritisak je počeo u sedamdesetoj sekundi. Periferni motori radili su do kraja goriva u spremnicima, a srednji se gasio još 131 sekundu nakon polijetanja kako bi se spriječila velika preopterećenja tijela projektila. Odvajanje prve etape dogodilo se na oko 65 kilometara iznad površine zemlje, a brzina rakete do tog trenutka je već bila 2,3 kilometra u sekundi.

Ali nakon razdvajanja, pozornica nije odmah pala. Prema dizajnerskim značajkama, nastavio se uspinjati do stotinu kilometara i tek tada je otišao u vode Atlantskog oceana na udaljenosti od 560 kilometara od mjesta lansiranja.

Pokretanje motora druge etape počelo je sekundu nakon što je prva faza otpuštena. Svih pet elektrana pokrenuto je istovremeno, a nakon 23 sekunde resetiran je donji adapter drugog stupnja. Nakon toga, posada je preuzela stvari u svoje ruke pomoću putnog računala. Odvajanje druge etape odvijalo se na nadmorskoj visini od 190 kilometara iznad površine zemlje, a rad je prebačen na glavni motor. Za to su bili zaduženi astronauti. Inakon lansiranja letjelice u lunarnu orbitu, treći stupanj se odvojio od kontroliranog modula kada je motor ručno ugašen nakon osamdeset minuta. Tako je "Saturn-5" uspio isporučiti astronaute na Mjesec i omogućiti Amerikancima da postanu prvi osvajači Zemljinog prirodnog satelita.