Prva raketa Saturn-5: pregled, karakteristike i zanimljivosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Na osnovu razvoja prve decenije 21. veka, raketa Saturn-5 (američke proizvodnje) je najmoćnija među svojom braćom. Njegova trostepena konstrukcija dizajnirana je šezdesetih godina prošlog veka i bila je namenjena da dovede osobu na površinu Meseca. Svi potrebni brodovi, kojima je povjerena misija istraživanja prirodnog satelita naše planete, trebali su biti priključeni na njega.

Prema programu Apollo, lunarni modul je pričvršćen za raketu, smešten u njen adapter, a telo orbitera je pričvršćeno za njega. Takva shema s jednim lansiranjem izvodila je dvije stvari odjednom. Istina, postojao je i dvostepeni model, koji je korišćen samo jednom prilikom lansiranja prve svemirske stanice Sjedinjenih Američkih Država u orbitu - Skylab.

Lunarni program: mit ili istina?

Prošlo je skoro pola veka,ali priča o izmišljenom lunarnom programu nastavlja se nesmanjenom količinom. Neko 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, po njima, snimci su napravljeni bez letenja van planete Zemlje.

Ponekad se priča da je lijepo konstruirani 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, i počeli proizvoditi višestruko skuplje šatlove? Zašto je bilo potrebno započeti cijeli proces 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.

Uopšteno govoreći, raketa Saturn-5 je prva te vrste, dizajnirana ne samo da isporuči astronaute na Mjesec, već i da ih uspješno vrati kući. Plus, sletanje sa svom opremom, uključujući lunarni modul sa dva živa putnika, moralo je da bude veoma glatko i meko, inače bi to bio njihov poslednji let. Dio mase je uspio da se odvoji isključivanjem lunarnog modula sa komandnog 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. Ali, na primjer, najčešće korištena teška raketa "Proton" na svom "telu" 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 je, ako se referentna tačka izgubi unutra, astronaut nekoliko minuta visio u zraku, čekajući vjetar iz ventilacionog sistema. Zapravo, samo je Mir, koji se sastojao od nekoliko modula, oborio ovaj rekord. Ali raketa Saturn-5 je i dalje najambiciozniji projekat na svijetu i najmoćnija svemirska mašina, rekord koji nijedna druga lansirna raketa još nije uspjela oboriti.

Istorija Saturna V

Na samom početku svog života, brod se suočava sa poteškoćama u vidu neuspelog lansiranja uz učešće bespilotnog, loše prilagođenog sistema. Uslijedilo je odbijanje da se ponovi testiranje bez posade, ali se sve završilo "srećnim" završetkom, budući da je od 1968. do 1973. godine bilo uspješnih lansiranja deset svemirskih programa Apollo i gore spomenute svemirske stanice Skylab. I tada raketa-nosač Saturn-5 postaje muzejski eksponat, a njegova proizvodnja i daljnji rad su potpuno zaustavljeni. Ovaj period traje do danas.

Zanimljive činjenice

Sjedinjene Države su počele da razvijaju raketu Saturn još 1962. godine, a četiri godine kasnije prvi testlet. Tačnije, test je potpuno propao, jer je druga faza rakete, predviđena za lansiranje na poligonu u blizini St. Louisa, jednostavno eksplodirala i razbila se u komade. Prema istorijskim zapisima, bespilotni let rakete je stalno odlagao 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 ponovo je propao. Od pet raspoloživih motora u prvoj fazi, samo tri su puštena u rad, motor u trećoj fazi se uopšte nije upalio, a nakon toga se čitava konstrukcija neočekivano raspala za sve.

Uprkos 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 trku u naoružanju. Svi su žurili i, čak i u strahu od nepopravljivih tragičnih posljedica, ipak su odlučili da osvoje prirodni satelit Zemlje bez trećeg probnog lansiranja.

Iznad je rečeno o mističnom nestanku tehničke dokumentacije i karakteristika rakete Saturn-5, ali u stvari Amerikanci pobijaju ovu informaciju i nazivaju je biciklom. Ova priča se pojavila davne 1996. godine u naučnoj knjizi o istoriji nastanka astronautike. Jednostavno rečeno, autorka je u svojim redovima izvijestila da je NASA jednostavno izgubila nacrte. Ali prema zaposleniku NASA-e Paulu Shawcrossu, koji je bio na poziciji u odjelu zainternom inspekcijom, crteži zaista nisu ostali, ali su iskustvo i inženjerski "mozak" ostali netaknuti: svi podaci stavljeni su u male komadiće fotografskog filma - mikrofilm.

Specifikacije

Koje su glavne tehničke karakteristike rakete Saturn-5? Počnimo s činjenicom da je njegova visina dostigla 110 metara, a prečnik deset, i sa takvim parametrima mogao je 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 stepen je bilo u obliku kerozina RP-1 sa tečnim kiseonikom kao oksidatorom, a za drugi i treći stepen u obliku tečnog vodonika sa tečnim kiseonikom kao oksidatorom. Lansirni potisak za motore rakete Saturn-5 bio je 3.500 tona.

Dizajn rakete

Konstruktivna karakteristika rakete je poprečna podjela na tri stepena, odnosno svaki stepen je superponiran na prethodni. U svim fazama su bili prisutni tenkovi. Stepenice su spojene pomoću posebnih adaptera. Donji dio je odvojen zajedno sa karoserijom prvog stepena, a gornji prstenasti dio je odvojen nekoliko desetina sekundi nakon pokretanja motora drugog stepena. Ovdje je funkcionirala "hladna shema" razdvajanja faza, odnosno dok ne nestane prethodni, motori na slijedećoj neće moći da se pokrenu.

Pored startnih motora, na stepenicama su se nalazili i kočioni motori na čvrsto gorivoraketa-nosač "Saturn-5". Njegov dizajner, Wernher von Braun, koristio ih je kako bi stepenicama dao funkciju samoslijetanja. Takođe u odjeljku trećeg stepena 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 je bila 42,5 metara. Vrijeme rada - oko 165 sekundi. Ako razmotrimo pozornicu odozdo prema gore, onda u njegovom dizajnu možete direktno pronaći sam odjeljak s pet motora, spremnik za gorivo s kerozinom, odjeljak između spremnika, spremnik s oksidantom u obliku tekućeg kisika i prednja suknja.

U motornom prostoru bili su najveći Saturn-V motori - F-1, proizvedene od strane američke kompanije Rocketdyne. Sam pogonski sistem se sastojao direktno od energetske strukture, stabilizacionih jedinica i termičke zaštite. Jedan od motora bio je fiksiran u sredini u fiksnom položaju, a ostala četiri su bila okačena na kardanu. Takođe, na bočnim elektranama su postavljeni i 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 gotovo po 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 faza i kontrolu tečnog kiseonika.

Dizajn druge faze

Njen proizvođač bila je kompanija, danas dio holdinga "Boeing" - Sjevernoamerički. Dužina konstrukcije bila je nešto više od 24 metra, a vrijeme rada četiri stotine sekundi. Komponente drugog stepena bile su podeljene na gornji adapter, rezervoare za gorivo, odeljak sa J-2 motorima i donji adapter koji ga povezuje sa prvim stepenom. Gornji adapter je bio opremljen sa četiri dodatna motora na čvrsto gorivo dizajnirana za isto usporavanje kao u slučaju prvog stepena. Pokrenute su nakon odvajanja treće etape. Odjeljak elektrane imao je i jedan centralni motor i četiri periferna.

Dizajn treće faze

Treću strukturu od skoro osamnaest metara napravio je McDonnel Douglas. Njegova svrha je bila lansiranje orbitera i spuštanje lunarnog modula na površinu Mjeseca. Treći stepen je proizveden u dvije serije - 200 i 500. Potonji je imao solidnu prednost u povećanom zalihu helijuma u slučaju ponovnog pokretanja motora.

Treći stepen se sastojao od dva adaptera - gornjeg i donjeg, odjeljka sa gorivom i elektrane. Sistem koji reguliše dovod goriva u motore opremljen je senzorima koji mere balans goriva, oni direktno prenose podatke na kompjuter na vozilu. sebemotori se mogu koristiti iu kontinuiranom i u impulsnom načinu rada. Inače, američka svemirska stanica Skylab stvorena je na osnovu ovog trećeg stepena.

Blok alata

Svi elektronski sistemi bili su smešteni u kutiji za alate koja je bila visoka nešto ispod metra i oko 6,6 metara u prečniku. Postavljen je na treći korak. Unutar prstena nalazili su se blokovi koji su kontrolisali lansiranje rakete, njenu orijentaciju u prostoru, kao i let duž zadate putanje. Postojali su i uređaji za navigaciju i sistem hitne pomoći.

Upravljački sistem predstavljali su kompjuter na vozilu i inercijalna platforma. Cijela kontrolna jedinica je imala sistem za kontrolu temperature i termoregulaciju. Apsolutno cijela raketa bila je posuta senzorima koji detektuju bilo kakve kvarove. Pronađene podatke o vanrednom stanju jednog ili drugog elektronskog objekta dostavili su kontrolnoj tabli u kabini astronauta.

Priprema za lansiranje

Cijelu provjeru prije leta rakete Saturn-5 i svemirske letjelice Apollo izvršila je posebna komisija od pet stotina ljudi. Hiljade radnika učestvovalo je u lansiranju i obuci na Cape Canaveralu. Vertikalna montaža se odvijala u Svemirskom centru, koji se nalazi pet kilometara od mjesta lansiranja.

Približno deset sedmica prije polaska, svi dijelovi rakete su prevezeni na mjesto lansiranja. Za takve teške objekte korištena su gusjeničarska vozila. Kada su svi dijelovi rakete spojeni zajedno ipriključeni su svi električni uređaji, provjerene su komunikacije, uključujući i radio sistem - i na brodu i na zemlji.

Dalje, započeli su imobilizirani testovi kontrole projektila, održana je simulacija leta. Provjerili smo rad svemirske luke i kontrolnog centra misije u Hjustonu. A posljednji probni rad je već obavljen sa direktnim punjenjem rezervoara gorivom do perioda lansiranja prve faze.

Pokreni operacije

Vrijeme prije lansiranja počinje šest dana prije lansiranja rakete u svemir. Ovo je standardna procedura koja je sprovedena sa Saturnom-5. Tokom ovog perioda napravljeno je nekoliko pauza kako bi se izbjegli kvarovi i kasnija odgoda polaska. Završno odbrojavanje je počelo 28 sati prije lansiranja.

Punjenje prve faze trajalo je dvanaest sati. Štaviše, sipan je samo kerozin, a tečni kiseonik je isporučen u rezervoare četiri sata pre lansiranja. Prije punjenja gorivom, svi rezervoari su prošli proceduru hlađenja. Oksidator je prvo doveden u rezervoare druge faze za četrdeset posto, zatim u rezervoare treće za stotinu. Zatim su posude drugog dizajna napunjene do kraja, a tek tada je oksidant ušao u prvi. Zahvaljujući ovako zanimljivoj proceduri, radnici su se uvjerili da nema curenja kiseonika iz rezervoara druge faze. Ukupno vrijeme isporuke kriogenog goriva tokom dopunjavanja goriva bilo je 4,5 sata.

Nakon pripreme svih sistema, raketa je prebačena u automatski režim. Od pet motora prve faze, prvo je pušten centralni fiksni, a tek onda periferni po suprotnoj shemi. Sljedeći upet sekundi, raketa je bila na čekanju, a zatim je lagano izašla iz držača koji su je pustili, odstupajući u stranu.

Kompjuter, koji se nalazi u instrumentalnoj jedinici, kontrolisao je nagib i kotrljanje rakete. Svi manevri nagiba završili su se na 31 sekundi leta, ali je program nastavio da pulsira sve dok prva faza nije potpuno prekinuta.

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

Ali odvajajući se, bina nije odmah pala. Prema dizajnerskim karakteristikama, nastavio je da se penje do stotinu kilometara i tek tada je otišao u vode Atlantskog okeana na udaljenosti od 560 kilometara od mjesta lansiranja.

Pokretanje motora druge etape počelo je sekundu nakon što je prva faza otkačena. Svih pet elektrana pokrenuto je istovremeno, a nakon 23 sekunde je resetovan donji adapter drugog stepena. Nakon toga, posada je preuzela stvari u svoje ruke koristeći kompjuter na brodu. 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 stepen se odvojio od kontrolisanog 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 prirodnog satelita Zemlje.