Prima rachetă Saturn-5: recenzie, caracteristici și fapte interesante

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Pe baza evoluțiilor primului deceniu al secolului 21, racheta Saturn-5 (de fabricație americană) este cea mai puternică dintre frații săi. Structura sa în trei etape a fost proiectată în anii șaizeci ai secolului trecut și era menită să livreze o persoană pe suprafața lunară. Toate navele necesare, cărora le-a fost încredințată misiunea de a explora satelitul natural al planetei noastre, urmau să fie atașate acestuia.

Conform programului Apollo, modulul lunar a fost atașat de rachetă, plasat în interiorul adaptorului acesteia, iar corpul orbiterului a fost atașat de acesta. O astfel de schemă de lansare unică a efectuat două lucruri simultan. Adevărat, a existat și un model în două etape, care a fost folosit o singură dată în timpul lansării primei stații spațiale a Statelor Unite ale Americii pe orbită - Skylab.

Program lunar: mit sau adevăr?

A trecut aproape jumătate de secol,dar discuțiile despre un program lunar fabricat continuă fără încetare. Cineva este sigur că trimiterea astronauților pe Lună folosind racheta Saturn-5 este o farsă. Pentru astfel de oameni, orice dovadă a marilor realizări ale americanilor este extraterestră și, potrivit acestora, videoclipurile au fost realizate fără a zbura în afara planetei Pământ.

Uneori se zvonește că Saturn frumos construit este prea perfect pentru a fi real. Chiar dacă programul Saturn a avut loc, de ce nu l-au continuat americanii, invocând pierderea tuturor documentației de proiectare pentru racheta Saturn-5 și au început să producă navete care costă de multe ori mai mult? De ce a fost necesar să începem întregul flux de lucru al dezvoltării unei rachete similare de la zero? Și cum ar putea fi posibil să pierdem harta tehnologică pentru producția rachetei Saturn-5? La urma urmei, acesta nu este un grăunte de nisip pe o plajă cu nisip.

În general, racheta Saturn-5 este prima de acest gen, concepută nu numai pentru a livra astronauți pe Lună, ci și pentru a-i întoarce acasă cu succes. În plus, aterizarea cu toate echipamentele, inclusiv modulul lunar cu doi pasageri vii, trebuia să fie foarte lină și moale, altfel ar fi fost ultimul lor zbor. O parte din masă a putut fi separată prin deconectarea modulului lunar de la nava de comandă, care, la rândul său, a rămas pe orbită lunară și a așteptat finalizarea tuturor lucrărilor.

Racheta americană „Saturn-5” ar putea ridica și pune pe orbită până la 140tone de marfă. Dar, de exemplu, cea mai folosită rachetă grea „Proton” poate transporta doar 22 de tone pe „corp”. Diferență impresionantă, nu-i așa?

După cum știți, au fost produse mai multe Saturn, iar ultimul a lansat stația spațială Skylab cu o greutate de 77 de tone. Era atât de uriaș încât, dacă punctul de referință se pierdea înăuntru, astronautul a rămas în aer câteva minute, așteptând vântul de la sistemul de ventilație. De fapt, doar Mir, care consta din mai multe module, a doborât acest record. Dar racheta Saturn-5 este încă cel mai ambițios proiect din lume și cea mai puternică mașină spațială, un record pe care niciun alt vehicul de lansare nu a reușit să-l bată încă.

Istoria lui Saturn V

La începutul vieții sale, nava se confruntă cu dificultăți sub forma unei lansări eșuate cu participarea unui sistem fără echipaj, prost ajustat. A urmat un refuz de a repeta testul fără pilot, dar totul s-a încheiat cu un final „fericit”, deoarece din 1968 până în 1973 au avut loc lansări de succes a zece programe spațiale Apollo și stația spațială Skylab menționată mai sus. Și apoi vehiculul de lansare Saturn-5 devine o expoziție de muzeu, iar producția și funcționarea ulterioară a acestuia sunt complet oprite. Această perioadă continuă până în prezent.

Fapte interesante

Statele Unite au început să dezvolte racheta Saturn în 1962, iar patru ani mai târziu, primul testzbor. Mai exact, testul a eșuat complet, din moment ce a doua etapă a rachetei, care urma să fie lansată pe un loc de testare de lângă St. Louis, a explodat pur și simplu și s-a spart în bucăți. Conform înregistrărilor istorice, zborul fără pilot al rachetei a fost în mod constant întârziat din cauza unor defecțiuni și deficiențe nesfârșite, dar în toamna anului 1967, americanii au reușit încă. Cu toate acestea, la a doua etapă de testare a programului Apollo 6, încercarea de pilotare fără pilot a eșuat din nou. Din cele cinci motoare disponibile în prima etapă, doar trei au fost puse în funcțiune, motorul din a treia etapă nu a pornit deloc și, după aceea, întreaga structură s-a prăbușit în mod neașteptat pentru toată lumea.

În ciuda acestui fapt, zece zile mai târziu a fost luată o decizie fără precedent de a trimite vehiculul de lansare Saturn V fără retestare pe Lună. La urma urmei, nu uita de Războiul Rece cu URSS și de cursa înarmărilor. Toată lumea se grăbea și, chiar și temându-se de consecințe tragice ireparabile, totuși au decis să cucerească satelitul natural al Pământului fără o a treia lansare de probă.

Mai sus s-a spus despre dispariția mistică a documentației tehnice și a caracteristicilor rachetei Saturn-5, dar de fapt americanii infirmă această informație și o numesc o bicicletă. Această poveste a apărut în 1996 într-o carte științifică despre istoria formării astronauticii. Mai simplu spus, autoarea a raportat în rândurile ei că NASA a pierdut pur și simplu planurile. Dar conform angajatului NASA Paul Shawcross, care a ocupat o poziție în divizia pentruinspecția internă, desenele chiar nu au rămas, dar experiența și „creierul” ingineresc au rămas intacte: toate datele au fost plasate în bucăți mici de film fotografic - microfilm.

Specificații

Care sunt principalele caracteristici tehnice ale rachetei Saturn-5? Să începem cu faptul că înălțimea sa a atins 110 de metri, iar diametrul - zece, iar cu astfel de parametri ar putea lansa până la 150 de tone de marfă în spațiu, lăsând-o pe orbită apropiată de Pământ.

În versiunea clasică, are trei trepte: în primele două, câte cinci motoare și în al treilea, câte unul. Combustibilul pentru prima etapă a fost sub formă de kerosen RP-1 cu oxigen lichid ca oxidant, iar pentru a doua și a treia etapă a fost sub formă de hidrogen lichid cu oxigen lichid ca oxidant. Forța de lansare pentru motoarele rachetei Saturn-5 a fost de 3.500 de tone.

Design rachetă

Caracteristica de proiectare a rachetei este o împărțire transversală în trei etape, adică fiecare etapă este suprapusă celei anterioare. Tancuri de transport au fost prezente în toate etapele. Treptele au fost conectate prin intermediul unor adaptoare speciale. Partea inferioară a fost separată împreună cu corpul primei etape, iar partea inelară superioară a fost separată la câteva zeci de secunde după pornirea motoarelor din a doua etapă. Aici a funcționat „schema rece” de separare a treptelor, adică până când cea anterioară nu va dispărea, motoarele de pe următoarea nu vor putea porni.

Pe lângă motoarele de pornire, pe trepte erau motoare cu combustibil solid de frânăvehicul de lansare „Saturn-5”. Designerul său, Wernher von Braun, le-a folosit pentru a dota treptele cu funcția de auto-aterizare. Tot în compartimentul etapei a treia se afla un bloc instrumental în care era controlată racheta.

Proiectarea primei etape

Renumitul Boeing a devenit producătorul său. Dintre toate trei, a fost prima treaptă care a fost cea mai în altă, lungimea ei era de 42,5 metri. Timp de funcționare - aproximativ 165 de secunde. Dacă luăm în considerare etapa de jos în sus, atunci în designul său puteți găsi direct compartimentul însuși cu cinci motoare, un rezervor de combustibil cu kerosen, un compartiment inter-tanc, un rezervor cu un oxidant sub formă de oxigen lichid și un fusta din față.

În compartimentul motorului se aflau cele mai mari motoare Saturn-V - F-1, fabricate de compania americană Rocketdyne. Sistemul de propulsie în sine consta direct din structura de putere, unități de stabilizare și protecție termică. Unul dintre motoare era fixat în centru într-o poziție fixă, iar celel alte patru erau suspendate pe cardan. De asemenea, s-au montat carene pe centralele laterale pentru a proteja motoarele de sarcini aerodinamice.

În compartimentul de combustibil existau cinci conducte care conduc oxidantul către combustibilul principal, care era deja furnizat gata făcut folosind zece conducte către motoare. Fusta avea funcția de a conecta primul și al doilea pas. Când au fost efectuate zborurile celui de-al patrulea și al șaselea Apolo,camerele au fost atașate structurii pentru a monitoriza funcționarea centralei, separarea treptelor și controlul oxigenului lichid.

Proiectarea celei de-a doua etape

Producătorul său a fost compania, astăzi parte a holdingului „Boeing” - nord-american. Lungimea structurii a fost puțin mai mare de 24 de metri, iar timpul de funcționare a fost de patru sute de secunde. Componentele celei de-a doua etape au fost împărțite într-un adaptor superior, rezervoare de combustibil, un compartiment cu motoare J-2 și un adaptor inferior care îl conectează la prima etapă. Adaptorul superior a fost echipat cu patru motoare suplimentare cu combustibil solid proiectate pentru aceeași decelerație ca și în cazul primei etape. Au fost lansate după separarea etapei a treia. Compartimentul centralei avea, de asemenea, un motor central și patru periferice.

Proiectare a treia etapă

A treia structură, de aproape optsprezece metri, a fost realizată de McDonnel Douglas. Scopul său a fost să lanseze orbiterul și să coboare modulul lunar la suprafața Lunii. A treia etapă a fost produsă în două serii - 200 și 500. Acesta din urmă a avut un avantaj solid în ceea ce privește o aprovizionare crescută de heliu în cazul unei reporniri a motorului.

A treia etapă a constat din două adaptoare - superior și inferior, un compartiment cu combustibil și o centrală electrică. Sistemul care reglează alimentarea cu combustibil a motoarelor este echipat cu senzori care măsoară bilanţul combustibilului, aceştia transmitând direct datele computerului de bord. înșișimotoarele ar putea fi utilizate atât în regim continuu cât și în regim de impulsuri. Apropo, stația spațială americană Skylab a fost creată pe baza acestei a treia etape.

Bloc de instrumente

Toate sistemele electronice erau găzduite într-o cutie de instrumente care avea puțin sub un metru înălțime și aproximativ 6,6 metri în diametru. Se suprapune treptei a treia. În interiorul inelului se aflau blocuri care controlau lansarea rachetei, orientarea acesteia în spațiu, precum și zborul de-a lungul unei traiectorii date. Existau și dispozitive de navigație și sisteme de urgență.

Sistemul de control a fost reprezentat de un computer de bord și o platformă inerțială. Întreaga unitate de control avea un sistem de control al temperaturii și termoreglare. Absolut întreaga rachetă a fost presărată cu senzori care detectează orice defecțiuni. Ei au transmis datele găsite despre starea de urgență a unuia sau altuia obiect electronic la panoul de control din cabina astronauților.

Pregătirea pentru lansare

Întreaga verificare înainte de zbor a rachetei Saturn-5 și a navei spațiale Apollo a fost efectuată de o comisie specială de cinci sute de oameni. Mii de muncitori au participat la lansarea și formarea de la Cape Canaveral. Asamblarea verticală avea loc la Centrul Spațial, situat la cinci kilometri de locul de lansare.

Cu aproximativ zece săptămâni înainte de plecare, toate părțile rachetei au fost transportate la locul de lansare. Pentru astfel de obiecte grele au fost folosite vehicule cu șenile. Când toate părțile rachetei au fost conectate între ele șitoate aparatele electrice au fost conectate, comunicațiile au fost verificate, inclusiv sistemul radio - atât la bord, cât și la sol.

În continuare, au început testele imobilizate de control al rachetelor, a avut loc o simulare de zbor. Am verificat funcționarea portului spațial și a centrului de control al misiunii din Houston. Iar ultima lucrare de probă a fost deja efectuată cu realimentarea directă a rezervoarelor până în perioada de lansare a primei etape.

Începe operațiuni

Timpul de pre-lansare începe cu șase zile înainte de lansarea rachetei în spațiu. Aceasta este o procedură standard care a fost efectuată cu Saturn-5. În această perioadă au fost efectuate mai multe pauze pentru a evita eșecurile și o întârziere ulterioară a plecării. Numărătoarea inversă finală a început cu 28 de ore înainte de lansare.

Umplerea primei etape a durat douăsprezece ore. Mai mult, s-a turnat doar kerosen, iar tancurilor a fost furnizat oxigen lichid cu patru ore înainte de lansare. Înainte de realimentare, toate rezervoarele au trecut printr-o procedură de răcire. Oxidantul a fost furnizat mai întâi rezervoarelor din a doua etapă cu patruzeci la sută, apoi rezervoarelor din a treia cu o sută. Apoi, containerele celui de-al doilea design au fost umplute până la capăt și abia apoi oxidantul a intrat în primul. Datorită unei proceduri atât de interesante, muncitorii au fost convinși că nu există scurgeri de oxigen din rezervoarele din a doua etapă. Timpul total de livrare a combustibilului criogenic în timpul realimentării a fost de 4,5 ore.

După pregătirea tuturor sistemelor, racheta a fost trecută în modul automat. Dintre cele cinci motoare ale primei etape s-a lansat mai întâi cea centrală fixă și abia apoi cele periferice după schema inversă. Următorul întimp de cinci secunde, racheta a fost în așteptare, apoi a ieșit ușor din suporturile care au eliberat-o, deviând în lateral.

Computerul, situat în unitatea instrumentală, controla înclinarea și ruliul rachetei. Toate manevrele de tanar s-au încheiat la 31 de secunde de zbor, dar programul a continuat să pulseze până când prima etapă a fost complet deconectată.

Presiunea dinamică a început în a șaptezecea secundă. Motoarele periferice au funcționat până la capătul combustibilului din rezervoare, iar cel din mijloc s-a oprit încă la 131 de secunde după decolare pentru a preveni supraîncărcările mari asupra corpului rachetei. Separarea primei etape a avut loc la aproximativ 65 de kilometri deasupra suprafeței pământului, iar viteza rachetei în acest moment era deja de 2,3 kilometri pe secundă.

Dar despărțindu-se, scena nu a căzut imediat. Conform caracteristicilor de proiectare, a continuat să urce până la o sută de kilometri și abia apoi a intrat în apele Oceanului Atlantic, la o distanță de 560 de kilometri de locul de lansare.

Pornirea motoarelor din a doua etapă a început la o secundă după ce prima etapă a fost dezamoată. Toate cele cinci centrale electrice au fost lansate simultan și, după 23 de secunde, adaptorul inferior al etapei a doua a fost resetat. După aceea, echipajul a luat problema în propriile mâini folosind computerul de bord. Separarea etapei a doua a avut loc la o altitudine de 190 de kilometri deasupra suprafeței pământului, iar munca a fost transferată la motorul principal. Astronauții erau responsabili de asta. Șidupă lansarea navei spațiale pe orbita lunară, a treia etapă s-a separat de modulul controlat când motorul a fost oprit manual după optzeci de minute. Astfel, „Saturn-5” a reușit să livreze astronauți pe Lună și să le permită americanilor să devină primii cuceritori ai satelitului natural al Pământului.