Az első Saturn-5 rakéta: áttekintés, jellemzők és érdekességek

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A 21. század első évtizedének fejleményei alapján a Saturn-5 (amerikai gyártmányú) rakéta a legerősebb testvérei között. Háromlépcsős szerkezetét a múlt század hatvanas éveiben tervezték, és az embert a Hold felszínére akarták juttatni. Az összes szükséges hajót, amelyeket bolygónk természetes műholdjának feltárásával bíztak meg, hozzá kellett csatolni.

Az Apollo-program szerint a holdmodult a rakétához erősítették, az adapter belsejébe helyezték, és a keringő testét hozzáerősítették. Egy ilyen egyszeri indításos séma két dolgot hajtott végre egyszerre. Igaz, volt egy kétlépcsős modell is, amelyet csak egyszer használtak az Amerikai Egyesült Államok legelső űrállomásának, a Skylabnak a pályára bocsátásakor.

Holdprogram: mítosz vagy igazság?

Majdnem fél évszázad telt el,de a kitalált holdprogramról szóló szóbeszéd töretlenül folytatódik. Valaki biztos abban, hogy űrhajósokat küldeni a Holdra a Saturn-5 rakétával csalás. Az ilyen emberek számára idegen az amerikaiak nagyszerű eredményeinek bizonyítéka, és szerintük a videók a Föld bolygón kívüli repülés nélkül készültek.

Néha azt pletykálják, hogy a gyönyörűen felépített Szaturnusz túl tökéletes ahhoz, hogy valódi legyen. Még ha a Saturn-program meg is valósult, az amerikaiak miért nem folytatták azt a Saturn-5 rakéta tervdokumentációjának elvesztésére hivatkozva, és miért nem kezdték el sokszorosan drágább siklókat gyártani? Miért kellett egy hasonló rakéta fejlesztésének teljes munkafolyamatát a nulláról kezdeni? És hogyan lehet elveszíteni a technológiai térképet a Saturn-5 rakéta gyártásához? Végül is ez nem egy homokszem egy homokos tengerparton.

Általában elmondható, hogy a Saturn-5 rakéta az első ilyen típusú rakéta, amelyet nemcsak arra terveztek, hogy űrhajósokat szállítson a Holdra, hanem sikeresen haza is vigye őket. Ráadásul a leszállásnak az összes felszereléssel, beleértve a holdmodult is két élő utassal, nagyon finomnak és lágynak kellett lennie, különben ez lett volna az utolsó repülésük. A tömeg egy részét le tudták választani a holdmodulnak a parancsnoki hajóról való leválasztásával, amely viszont a Hold körüli pályán maradt, és megvárta az összes munka befejezését.

A "Saturn-5" amerikai rakéta akár 140 magasságig képes felemelni és pályára állnitonna rakomány. De például a leggyakrabban használt nehézrakéta "Proton" csak 22 tonnát képes szállítani a "testén". Lenyűgöző különbség, nem igaz?

Mint tudod, több Szaturnuszt is gyártottak, és az utolsó a 77 tonnás Skylab űrállomást indította útjára. Olyan hatalmas volt, hogy ha a referenciapont elveszett benne, az űrhajós percekig a levegőben lógott, és várta a szellőzőrendszer felől érkező szelet. Valójában csak a több modulból álló Mir döntötte meg ezt a rekordot. De még mindig a Saturn-5 rakéta a világ legambiciózusabb projektje és a legerősebb űrgép, amely rekordot még egyetlen más hordozórakéta sem tudott megdönteni.

A Szaturnusz története V

A hajó élete kezdetén nehézségekkel néz szembe, például egy pilóta nélküli, rosszul beállított rendszer részvételével történt sikertelen kilövés formájában. Ezt követte a pilóta nélküli teszt megismétlésének megtagadása, de minden "boldog" véget ért, hiszen 1968-tól 1973-ig tíz Apollo űrprogram és a fent említett Skylab űrállomás sikeres kilövésére került sor. És akkor a Saturn-5 hordozórakéta múzeumi kiállítássá válik, gyártása és további működése pedig teljesen leáll. Ez az időszak a mai napig tart.

Érdekes tények

Az Egyesült Államok 1962-ben kezdte meg a Saturn rakéta fejlesztését, négy évvel később pedig az első tesztetrepülési. Pontosabban a teszt teljesen kudarcot vallott, hiszen a rakéta második fokozata, amelyet a St. Louis melletti tesztterületen indítottak volna, egyszerűen felrobbant és darabokra tört. Történelmi feljegyzések szerint a rakéta pilóta nélküli repülése a végtelen meghibásodások és hiányosságok miatt folyamatosan késett, de 1967 őszén az amerikaiaknak így is sikerült. Az Apollo 6 program második tesztszakaszában azonban ismét kudarcot vallott a pilóta nélküli pilótakísérlet. Az első szakaszban rendelkezésre álló öt motorból csak hármat helyeztek üzembe, a harmadik fokozatban lévő motor egyáltalán nem indult be, és ezt követően mindenki számára váratlanul szétesett az egész szerkezet.

Ennek ellenére tíz nappal később példátlan döntés született a Saturn V hordozórakéta újbóli tesztelés nélküli Holdra küldése mellett. Végül is ne feledkezzünk meg a Szovjetunióval vívott hidegháborúról és a fegyverkezési versenyről. Mindenki sietett, és még a helyrehozhatatlan tragikus következményektől tartva is úgy döntöttek, hogy harmadik próbakilövés nélkül meghódítják a Föld természetes műholdját.

Fentebb a Saturn-5 rakéta műszaki dokumentációjának és jellemzőinek misztikus eltűnéséről volt szó, de valójában az amerikaiak cáfolják ezt az információt, és biciklinek nevezik. Ez a történet 1996-ban jelent meg egy tudományos könyvben, amely az űrhajózás kialakulásának történetéről szól. Egyszerűen fogalmazva, a szerző beszámolt soraiban arról, hogy a NASA egyszerűen elvesztette a tervrajzokat. De a NASA alkalmazottja, Paul Shawcross szerint, aki a részlegben töltött be pozíciótbelső ellenőrzés, a rajzok valóban nem maradtak meg, de a tapasztalat és a mérnöki „agy” sértetlen maradt: az összes adatot kis fotófilm-mikrofilm-darabkákba helyezték.

Műszaki adatok

Melyek a Saturn-5 rakéta fő műszaki jellemzői? Kezdjük azzal, hogy a magassága elérte a 110 métert, az átmérője pedig a tízet, és ilyen paraméterekkel akár 150 tonna rakományt is képes volt az űrbe bocsátani, így a Föld-közeli pályán marad.

A klasszikus változatban három lépésből áll: az első kettőben öt-öt motor, a harmadikban pedig egy. Az első fokozat tüzelőanyaga RP-1 kerozin volt, oxidálószerként folyékony oxigénnel, a második és harmadik fokozatban pedig folyékony hidrogén, oxidálószerként folyékony oxigénnel. A Saturn-5 rakéta hajtóműveinek kilövési tolóereje 3500 tonna volt.

Rakétatervezés

A rakéta tervezési jellemzője a három fokozatra való keresztirányú felosztás, vagyis minden fokozat az előzőre van ráhelyezve. Szállítótartályok minden szakaszban jelen voltak. A lépcsőket speciális adapterekkel kötötték össze. Az alsó rész az első fokozat karosszériájával együtt, a felső gyűrűs rész pedig pár tíz másodperccel a második fokozat motorjainak indulása után vált le. Itt működött a szakaszelválasztás "hideg sémája", vagyis amíg az előző el nem tűnik, addig a következőn nem tudnak elindulni a motorok.

Az indítómotorok mellett fékező szilárd hajtóanyagú motorok is voltak a lépcsőn"Saturn-5" hordozórakéta. Tervezője, Wernher von Braun ezek segítségével ruházta fel a lépcsőket önleszállás funkcióval. Szintén a harmadik fokozat rekeszében volt egy műszerblokk, amelyben a rakétát irányították.

Az első szakasz tervezése

A világhírű Boeing lett a gyártója. Mindhárom közül az első lépcsőfok volt a legmagasabb, hossza 42,5 méter. Működési idő - körülbelül 165 másodperc. Ha a szakaszt alulról felfelé vesszük figyelembe, akkor a kialakításában közvetlenül megtalálhatja magát a rekeszt öt motorral, egy kerozinos üzemanyagtartállyal, egy tartályok közötti rekesszel, egy tartályt oxidálószerrel folyékony oxigén formájában és egy első szoknya.

A motortérben voltak a legnagyobb Saturn-V motorok - F-1, amelyeket az amerikai Rocketdyne cég gyártott. Maga a meghajtórendszer közvetlenül az erőszerkezetből, a stabilizáló egységekből és a hővédelemből állt. Az egyik motort középen rögzítették fix helyzetbe, a másik négyet kardántengelyre függesztették. Ezenkívül burkolatokat szereltek fel az oldalsó erőművekre, hogy megvédjék a motorokat az aerodinamikai terhelésektől.

Az üzemanyagkamrában öt cső vezette az oxidálószert a fő tüzelőanyaghoz, amelyet már készen, tíz vezetéken szállítottak a motorokhoz. A szoknyának az volt a funkciója, hogy összekapcsolja az első és a második lépcsőfokot. Amikor a negyedik és a hatodik Apollós repülését végrehajtották,kamerákat rögzítettek a szerkezetre az erőmű működésének, a fokozatok leválasztásának és a folyékony oxigén szabályozásának ellenőrzésére.

A második szakasz tervezése

Gyártója az a cég volt, amely ma az észak-amerikai "Boeing" holding része. A szerkezet hossza valamivel több mint 24 méter, üzemideje pedig négyszáz másodperc volt. A második fokozat alkatrészeit egy felső adapterre, üzemanyagtartályokra, egy J-2-es motorokkal ellátott rekeszre és egy alsó adapterre osztották, amely összeköti az első fokozatot. A felső adapter négy további szilárd hajtóanyagú motorral volt felszerelve, amelyeket ugyanolyan lassulásra terveztek, mint az első fokozat esetében. A harmadik szakasz szétválása után indultak. Az erőmű rekeszében egy központi motor és négy periféria is volt.

Harmadik színpadterv

A harmadik, csaknem tizennyolc méteres szerkezetet McDonnel Douglas készítette. Célja az volt, hogy elindítsa a keringőt és leengedje a holdmodult a Hold felszínére. A harmadik fokozatot két sorozatban gyártották - 200-as és 500-as. Az utóbbi komoly előnyt jelentett a megnövekedett héliumellátásban a motor újraindítása esetén.

A harmadik szakasz két adapterből állt - felső és alsó, egy rekesz üzemanyaggal és egy erőmű. A motorok üzemanyag-ellátását szabályozó rendszer az üzemanyag egyensúlyt mérő szenzorokkal van felszerelve, ezek közvetlenül továbbították az adatokat a fedélzeti számítógépnek. maguka motorok folyamatos és impulzus üzemmódban is használhatók. Egyébként a Skylab amerikai űrállomás ennek a harmadik szakasznak az alapján jött létre.

Eszközblokk

Az összes elektronikus rendszer egy szerszámosládában volt elhelyezve, amely alig egy méter magas és körülbelül 6,6 méter átmérőjű. A harmadik lépésre van ráhelyezve. A gyűrű belsejében blokkok voltak, amelyek szabályozták a rakéta kilövését, az űrben való tájolását, valamint a repülést egy adott pályán. Voltak navigációs és segélyhívó eszközök is.

A vezérlőrendszert egy fedélzeti számítógép és egy inerciális platform képviselte. A teljes vezérlőegység hőmérséklet- és hőszabályozó rendszerrel rendelkezett. Abszolút az egész rakéta tele volt érzékelőkkel, amelyek észlelik az esetleges meghibásodásokat. Beküldték az űrhajósok kabinjában lévő vezérlőpultra az egyik vagy másik elektronikus objektum vészhelyzetére vonatkozó talált adatokat.

Felkészülés az indulásra

A Saturn-5 rakéta és az Apollo űrszonda teljes repülés előtti ellenőrzését egy ötszáz fős különbizottság végezte el. Dolgozók ezrei vettek részt a Cape Canaveral vízre bocsátásában és kiképzésében. A függőleges összeszerelés az Űrközpontban zajlott, amely öt kilométerre található az indítóhelytől.

Körülbelül tíz héttel az indulás előtt a rakéta minden részét a kilövőhelyre szállították. Az ilyen nehéz tárgyakhoz lánctalpas járműveket használtak. Amikor a rakéta minden részét összekapcsolták ésminden elektromos készülék csatlakoztatva volt, a kommunikációt ellenőrizték, beleértve a rádiórendszert is - mind a fedélzeten, mind a földön.

Továbbá megkezdődtek a rakétairányítás immobilizált tesztjei, repülésszimuláció zajlott. Ellenőriztük az űrrepülőtér és a houstoni küldetésirányító központ működését. Az utolsó próbamunkát pedig már a tartályok közvetlen tankolásával végezték az első fokozat elindításával járó időszakig.

Műveletek megkezdése

A kilövés előtti idő hat nappal a rakéta űrbe való kilövése előtt kezdődik. Ez egy szabványos eljárás, amelyet a Saturn-5-tel hajtottak végre. Ebben az időszakban több szünetet tartottak a meghibásodások és az azt követő indulási késések elkerülése érdekében. A végső visszaszámlálás 28 órával indulás előtt kezdődött.

Az első szakasz kitöltése tizenkét órát vett igénybe. Ráadásul csak kerozint öntöttek, és folyékony oxigént juttattak a tartályokba négy órával az indulás előtt. Tankolás előtt minden tartály hűtési eljáráson ment keresztül. Az oxidálószert először a második fokozat tartályaiba szállították negyven százalékkal, majd a harmadik fokozat tartályaiba százzal. Ezután a második kivitelű tartályokat a végéig megtöltötték, és csak ezután került az elsőbe az oxidálószer. Egy ilyen érdekes eljárásnak köszönhetően a dolgozók meg voltak győződve arról, hogy a második szakasz tartályaiból nem szivárog oxigén. A teljes kriogén üzemanyag-szállítási idő tankolás közben 4,5 óra volt.

Az összes rendszer előkészítése után a rakétát automata üzemmódba kapcsolták. Az első fokozat öt motorja közül először a központi fixet, majd az ellenkező séma szerint a perifériásokat indították el először. Következő beöt másodpercig a rakéta tartásban volt, majd óvatosan kilépett a tartókból, amelyek kiengedték, oldalra térve.

A műszeregységben található számítógép szabályozta a rakéta dőlésszögét. Minden emelkedési manőver a repülés 31 másodperce után véget ért, de a program addig pulzált, amíg az első fokozatot teljesen le nem kapcsolták.

A dinamikus nyomás a hetvenedik másodpercben kezdődött. A perifériás hajtóművek a tartályokban lévő üzemanyag végéig működtek, a középső pedig további 131 másodperccel a felszállás után lekapcsolt, hogy elkerülje a rakétatest nagy túlterhelését. Az első fokozat szétválása a földfelszín felett körülbelül 65 kilométerrel történt, és a rakéta sebessége ekkor már 2,3 kilométer/s volt.

De elválva a színpad nem esett le azonnal. A tervezési jellemzők szerint tovább kúszott száz kilométerre, és csak ezután ment az Atlanti-óceán vizébe, 560 kilométerre a kilövés helyétől.

A második fokozat motorjainak indítása egy másodperccel az első szakasz kioldása után kezdődött. Mind az öt erőművet egyszerre indították be, és 23 másodperc elteltével a második fokozat alsó adapterét visszaállították. Ezt követően a legénység a fedélzeti számítógép segítségével vette kezébe az ügyet. A második szakasz leválasztása a földfelszín felett 190 kilométeres magasságban történt, és a munka a főgépre került. Az űrhajósok irányították. Ésaz űrrepülőgép holdpályára állítása után a harmadik fokozat elvált a vezérelt modultól, amikor a motort nyolcvan perc után manuálisan leállították. Így a „Saturn-5” űrhajósokat tudott eljuttatni a Holdra, és lehetővé tette, hogy az amerikaiak a Föld természetes műholdjának első meghódítói lehessenek.