Pirmā raķete Saturn-5: apskats, raksturlielumi un interesanti fakti

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Pamatojoties uz 21. gadsimta pirmās desmitgades notikumiem, Saturn-5 raķete (izgatavota Amerikā) ir visspēcīgākā starp saviem brāļiem. Tās trīspakāpju struktūra tika izstrādāta pagājušā gadsimta sešdesmitajos gados un bija paredzēta, lai nogādātu cilvēku uz Mēness virsmu. Tam bija jāpievieno visi nepieciešamie kuģi, kuriem tika uzticēta mūsu planētas dabiskā pavadoņa izpēte.

Saskaņā ar Apollo programmu Mēness modulis tika piestiprināts pie raķetes, ievietots tās adaptera iekšpusē, un tai tika piestiprināts orbītas korpuss. Šāda vienas palaišanas shēma veica divas lietas vienlaikus. Tiesa, bija arī divpakāpju modelis, kas tika izmantots tikai vienu reizi Amerikas Savienoto Valstu pašas pirmās kosmosa stacijas - Skylab - palaišanas orbītā laikā.

Mēness programma: mīts vai patiesība?

Ir pagājis gandrīz pusgadsimts,bet runas par safabricētu Mēness programmu turpinās nemitīgi. Kāds ir pārliecināts, ka astronautu sūtīšana uz Mēnesi, izmantojot raķeti Saturn-5, ir mānīšana. Šādiem cilvēkiem jebkādi pierādījumi par amerikāņu lielajiem sasniegumiem ir sveši, un, pēc viņu domām, video tika uzņemti, neizlidojot ārpus planētas Zeme.

Dažreiz klīst baumas, ka skaisti uzbūvētais Saturns ir pārāk ideāls, lai būtu īsts. Pat ja Saturna programma patiešām notika, kāpēc amerikāņi to neturpināja, atsaucoties uz visas raķetes Saturn-5 projektēšanas dokumentācijas nozaudēšanu, un sāka ražot atspoles, kas maksā daudzkārt dārgāk? Kāpēc bija nepieciešams sākt visu līdzīgas raķetes izstrādes darbplūsmu no nulles? Un kā gan varētu būt iespējams pazaudēt raķetes Saturn-5 ražošanas tehnoloģisko karti? Galu galā tas nav smilšu grauds smilšu pludmalē.

Kopumā Saturn-5 raķete ir pirmā šāda veida raķete, kas paredzēta ne tikai astronautu nogādāšanai uz Mēness, bet arī veiksmīgai to atgriešanai mājās. Turklāt nosēšanās ar visu aprīkojumu, ieskaitot Mēness moduli ar diviem dzīviem pasažieriem, bija ļoti gluda un mīksta, pretējā gadījumā tas būtu bijis viņu pēdējais lidojums. Daļu masas izdevās atdalīt, atvienojot Mēness moduli no komandkuģa, kas, savukārt, palika Mēness orbītā un gaidīja visu darbu pabeigšanu.

Amerikāņu raķete "Saturn-5" varētu pacelties un nostādīt orbītā līdz 140tonnu kravas. Bet, piemēram, visvairāk izmantotā smagā raķete "Proton" uz sava "ķermeņa" spēj nest tikai 22 tonnas. Iespaidīga atšķirība, vai ne?

Kā zināms, tika ražoti vairāki Saturni, un pēdējais palaida kosmosa staciju Skylab, kas sver 77 tonnas. Tas bija tik milzīgs, ka, ja atskaites punkts tika pazaudēts iekšā, astronauts vairākas minūtes karājās gaisā, gaidot vēju no ventilācijas sistēmas. Patiesībā šo rekordu pārspēja tikai Mir, kas sastāvēja no vairākiem moduļiem. Taču tieši raķete Saturn-5 joprojām ir vērienīgākais projekts pasaulē un jaudīgākā kosmosa mašīna - rekords, ko neviena cita nesējraķete vēl nav spējusi pārspēt.

Saturna vēsture V

Pašā dzīves sākumā kuģis saskaras ar grūtībām, kas izpaužas kā neveiksmīga palaišana, kurā piedalās bezpilota, slikti pielāgota sistēma. Tam sekoja atteikšanās atkārtot bezpilota izmēģinājumu, taču viss beidzās ar "laimīgām" beigām, jo no 1968. līdz 1973. gadam veiksmīgi tika palaisti desmit Apollo kosmosa programmas un iepriekš minētā kosmosa stacija Skylab. Un tad nesējraķete Saturn-5 kļūst par muzeja eksponātu, un tās ražošana un turpmākā darbība tiek pilnībā pārtraukta. Šis periods turpinās līdz pat šai dienai.

Interesanti fakti

Amerikas Savienotās Valstis sāka izstrādāt Saturna raķeti tālajā 1962. gadā, un četrus gadus vēlāk veica pirmo izmēģinājumulidojums. Precīzāk sakot, tests pilnībā neizdevās, jo raķetes otrā pakāpe, kas bija paredzēta izmēģinājumu poligonā netālu no Sentluisas, vienkārši uzsprāga un sadragāja gabalos. Kā liecina vēsturiskie ieraksti, raķetes bezpilota lidojums nepārtraukti aizkavējās nebeidzamu bojājumu un nepilnību dēļ, taču 1967. gada rudenī amerikāņiem tomēr izdevās gūt panākumus. Taču programmas Apollo 6 otrajā testa posmā bezpilota pilotēšanas mēģinājums atkal cieta neveiksmi. No pieciem pieejamajiem dzinējiem pirmajā posmā tika iedarbināti tikai trīs, trešajā posmā dzinējs vispār neieslēdzās, un pēc tam visiem negaidīti izjuka visa konstrukcija.

Neskatoties uz to, desmit dienas vēlāk tika pieņemts bezprecedenta lēmums nosūtīt nesējraķeti Saturn V bez atkārtotas pārbaudes uz Mēnesi. Galu galā neaizmirstiet par auksto karu ar PSRS un bruņošanās sacensību. Visi steidzās un, pat baidoties no nelabojamām traģiskām sekām, tomēr nolēma iekarot Zemes dabisko pavadoni bez trešās pārbaudes palaišanas.

Augstāk tika runāts par mistisku raķetes Saturn-5 tehniskās dokumentācijas un raksturlielumu pazušanu, taču patiesībā amerikāņi šo informāciju atspēko un sauc par velosipēdu. Šis stāsts parādījās tālajā 1996. gadā zinātniskā grāmatā par astronautikas veidošanās vēsturi. Vienkārši sakot, autore savās rindās ziņoja, ka NASA vienkārši pazaudēja rasējumus. Bet saskaņā ar NASA darbinieka Pola Šokrosa teikto, kurš ieņēma amatu nodaļā pariekšējā apskate, rasējumi tiešām nepalika, bet pieredze un inženiertehniskās “smadzenes” palika neskartas: visi dati tika ievietoti nelielos fotofilmu gabaliņos – mikrofilmā.

Specifikācijas

Kādi ir raķetes Saturn-5 galvenie tehniskie parametri? Sāksim ar to, ka tā augstums sasniedza 110 metrus, bet diametrs - desmit, un ar tādiem parametriem tas varētu palaist kosmosā līdz 150 tonnām kravas, atstājot to Zemes orbītā.

Klasiskajā versijā tam ir trīs soļi: pirmajos divos pa pieciem dzinējiem katrā un trešajā - viens. Pirmajā posmā degviela bija RP-1 petroleja ar šķidro skābekli kā oksidētāju, bet otrajai un trešajai pakāpei tā bija šķidrā ūdeņraža veidā ar šķidro skābekli kā oksidētāju. Raķetes Saturn-5 dzinēju palaišanas vilce bija 3500 tonnas.

Raķešu dizains

Raķetes konstrukcijas iezīme ir šķērsvirziena sadalījums trīs pakāpēs, tas ir, katrs posms ir uzlikts iepriekšējam. Visos posmos bija pārvadāšanas cisternas. Pakāpieni tika savienoti, izmantojot īpašus adapterus. Apakšējā daļa tika atdalīta kopā ar pirmā posma virsbūvi, bet augšējā gredzenveida daļa tika atdalīta pāris desmitus sekunžu pēc otrās pakāpes dzinēju iedarbināšanas. Šeit nostrādāja posmu atdalīšanas "aukstā shēma", proti, kamēr nepazudīs iepriekšējais, nākamā nevarēs iedarbināt dzinējus.

Papildus palaišanas dzinējiem uz pakāpieniem bija bremžu cietās degvielas dzinējinesējraķete "Saturn-5". Tās dizainers Vernhers fon Brauns tos izmantoja, lai pakāpieniem piešķirtu pašnosēšanās funkciju. Arī trešās pakāpes nodalījumā atradās instrumentālais bloks, kurā tika vadīta raķete.

Pirmā posma dizains

Pasaulē slavenais Boeing kļuva par tā ražotāju. No visiem trim augstākais bija pirmais pakāpiens, kura garums bija 42,5 metri. Darbības laiks - apmēram 165 sekundes. Ja ņemam vērā posmu no apakšas uz augšu, tad tā dizainā jūs varat tieši atrast pašu nodalījumu ar pieciem dzinējiem, degvielas tvertni ar petroleju, starptvertņu nodalījumu, tvertni ar oksidētāju šķidrā skābekļa veidā un priekšējie svārki.

Dzinēja nodalījumā atradās lielākie Saturn-V dzinēji - F-1, ko ražoja amerikāņu kompānija Rocketdyne. Pati piedziņas sistēma sastāvēja tieši no jaudas struktūras, stabilizatoriem un termiskās aizsardzības. Viens no dzinējiem tika fiksēts centrā fiksētā stāvoklī, bet pārējie četri tika piekārti uz kardāna. Tāpat sānu spēkstacijās tika uzstādīti apvalki, lai pasargātu dzinējus no aerodinamiskām slodzēm.

Degvielas nodalījumā bija piecas caurules, kas veda oksidētāju uz galveno degvielu, kas jau gatavā veidā tika piegādāta, izmantojot desmit cauruļvadus uz dzinējiem. Svārkiem bija pirmā un otrā pakāpiena savienošanas funkcija. Kad tika veikti ceturtā un sestā Apollona lidojumi,konstrukcijā tika piestiprinātas kameras, lai uzraudzītu spēkstacijas darbību, posmu atdalīšanu un šķidrā skābekļa kontroli.

Otrā posma dizains

Tā ražotājs bija uzņēmums, kas šodien ir daļa no Ziemeļamerikas Boeing holdinga. Konstrukcijas garums bija nedaudz vairāk par 24 metriem, un darbības laiks bija četrsimt sekundes. Otrā posma sastāvdaļas tika sadalītas augšējā adapterī, degvielas tvertnēs, nodalījumā ar J-2 dzinējiem un apakšējā adapterī, kas savieno to ar pirmo posmu. Augšējais adapteris bija aprīkots ar četriem papildu cietās degvielas dzinējiem, kas paredzēti tādam pašam palēninājumam kā pirmajā posmā. Tie tika palaisti pēc trešā posma atdalīšanas. Elektrostacijas nodalījumā bija arī viens centrālais dzinējs un četri perifērie.

Trešās skatuves noformējums

Trešo, gandrīz astoņpadsmit metru garo konstrukciju izgatavoja McDonnel Douglas. Tās mērķis bija palaist orbītu un nolaist Mēness moduli uz Mēness virsmu. Trešais posms tika ražots divās sērijās - 200 un 500. Pēdējam bija liela priekšrocība palielinātā hēlija padevē dzinēja restartēšanas gadījumā.

Trešais posms sastāvēja no diviem adapteriem - augšējā un apakšējā, nodalījuma ar degvielu un spēkstacijas. Sistēma, kas regulē degvielas padevi dzinējiem, ir aprīkota ar sensoriem, kas mēra degvielas bilanci, tie tieši pārraidīja datus uz borta datoru. pašimotorus varēja izmantot gan nepārtrauktā režīmā, gan impulsa režīmā. Starp citu, amerikāņu kosmosa stacija Skylab tika izveidota, pamatojoties uz šo trešo posmu.

Rīku bloks

Visas elektroniskās sistēmas tika ievietotas instrumentu kastē, kas bija nedaudz zem metra augsta un aptuveni 6,6 metrus diametrā. Tas ir uzlikts trešajā solī. Gredzena iekšpusē atradās bloki, kas kontrolēja raķetes palaišanu, tās orientāciju kosmosā, kā arī lidojumu pa noteiktu trajektoriju. Bija arī navigācijas un avārijas sistēmu ierīces.

Vadības sistēmu pārstāvēja borta dators un inerciālā platforma. Visā vadības blokā bija temperatūras kontroles un termoregulācijas sistēma. Pilnīgi visa raķete bija izkaisīta ar sensoriem, kas atklāj jebkādus darbības traucējumus. Atrastos datus par viena vai otra elektroniskā objekta avārijas stāvokli viņi iesniedza astronautu kabīnes vadības pultī.

Gatavošanās palaišanai

Visu raķetes Saturn-5 un kosmosa kuģa Apollo pārbaudi pirms lidojuma veica īpaša komisija piecsimt cilvēku sastāvā. Kanaveralas zemesraga palaišanā un apmācībās piedalījās tūkstošiem strādnieku. Vertikālā montāža notika Kosmosa centrā, kas atrodas piecus kilometrus no palaišanas vietas.

Aptuveni desmit nedēļas pirms izlidošanas visas raķetes daļas tika nogādātas uz palaišanas vietu. Tik smagiem priekšmetiem tika izmantoti kāpurķēžu transportlīdzekļi. Kad visas raķetes daļas bija savienotas kopā untika pieslēgtas visas elektroierīces, pārbaudīti sakari, tostarp radio sistēma - gan borta, gan zemes.

Turpmāk sākās imobilizētie raķešu vadības testi, notika lidojuma simulācija. Mēs pārbaudījām kosmodroma un misijas vadības centra darbību Hjūstonā. Un pēdējais pārbaudes darbs jau tika veikts ar tiešu degvielas uzpildīšanu tvertnēs līdz periodam, kas saistīts ar pirmā posma palaišanu.

Sākt darbību

Pirmspalaišanas laiks sākas sešas dienas pirms raķetes palaišanas kosmosā. Šī ir standarta procedūra, kas tika veikta ar Saturn-5. Šajā periodā tika veiktas vairākas pauzes, lai izvairītos no kļūmēm un sekojošas izbraukšanas kavēšanās. Pēdējā atpakaļskaitīšana sākās 28 stundas pirms palaišanas.

Pirmā posma aizpildīšana aizņēma divpadsmit stundas. Turklāt tika ielieta tikai petroleja, un četras stundas pirms palaišanas cisternām tika piegādāts šķidrais skābeklis. Pirms degvielas uzpildīšanas visas tvertnes izgāja dzesēšanas procedūru. Oksidētājs vispirms tika piegādāts otrā posma tvertnēm par četrdesmit procentiem, pēc tam uz trešās pakāpes tvertnēm par simts. Tālāk otrā dizaina konteineri tika piepildīti līdz galam, un tikai tad oksidētājs nokļuva pirmajā. Pateicoties tik interesantai procedūrai, strādnieki pārliecinājās, ka no otrās kārtas tvertnēm nav notikusi skābekļa noplūde. Kopējais kriogēnās degvielas piegādes laiks degvielas uzpildes laikā bija 4,5 stundas.

Pēc visu sistēmu sagatavošanas raķete tika pārslēgta uz automātisko režīmu. No pieciem pirmā posma dzinējiem vispirms tika palaists centrālais fiksētais un tikai pēc tam perifērie saskaņā ar pretējo shēmu. Nākamais iekšāpiecas sekundes raķete bija aizturēta, un tad uzmanīgi izkāpa no turētājiem, kas to atbrīvoja, novirzoties uz sāniem.

Dators, kas atrodas instrumentālajā blokā, kontrolēja raķetes augstumu un gājienu. Visi manevri beidzās 31 sekundē pēc lidojuma, bet programma turpināja pulsēt, līdz pirmais posms tika pilnībā atvienots.

Dinamisks spiediens sākās septiņdesmitajā sekundē. Perifērie dzinēji strādāja līdz degvielas beigām tvertnēs, un vidējais izslēdzās vēl 131 sekundi pēc pacelšanās, lai novērstu lielas raķetes korpusa pārslodzes. Pirmā posma atdalīšanās notika aptuveni 65 kilometru augstumā virs zemes virsmas, un raķetes ātrums uz šo brīdi jau bija 2,3 kilometri sekundē.

Bet atdaloties, skatuve ne uzreiz nokrita. Saskaņā ar konstrukcijas iezīmēm tas turpināja kāpt līdz simts kilometriem un tikai tad iegāja Atlantijas okeāna ūdeņos 560 kilometru attālumā no palaišanas vietas.

Otrā ātrumposma dzinēju iedarbināšana sākās sekundi pēc pirmā posma atvienošanas. Visas piecas spēkstacijas tika iedarbinātas vienlaicīgi, un pēc 23 sekundēm otrā posma apakšējā adapteris tika atiestatīts. Pēc tam ekipāža ņēma lietas savās rokās, izmantojot borta datoru. Otrā posma atdalīšana notika 190 kilometru augstumā virs zemes virsmas, un darbs tika nodots galvenajam dzinējam. Par to bija atbildīgi astronauti. Unpēc kosmosa kuģa palaišanas Mēness orbītā trešā pakāpe atdalījās no vadāmā moduļa, kad dzinējs pēc astoņdesmit minūtēm tika manuāli izslēgts. Tādējādi "Saturn-5" spēja nogādāt astronautus uz Mēness un ļaut amerikāņiem kļūt par pirmajiem Zemes dabiskā pavadoņa iekarotājiem.