Първата ракета Сатурн-5: преглед, характеристики и интересни факти

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Въз основа на развитието през първото десетилетие на 21-ви век, ракетата Сатурн-5 (произведена в Америка) е най-мощната сред своите събратя. Неговата тристепенна структура е проектирана през шейсетте години на миналия век и е предназначена да достави човек до лунната повърхност. Към него трябваше да бъдат прикрепени всички необходими кораби, на които беше поверена мисията да изследват естествения спътник на нашата планета.

Съгласно програмата Apollo, лунният модул е прикрепен към ракетата, поставен вътре в нейния адаптер, а тялото на орбиталния апарат е прикрепено към него. Такава схема с едно изстрелване изпълняваше две неща наведнъж. Вярно е, че имаше и двустепенен модел, който беше използван само веднъж по време на изстрелването на първата космическа станция на Съединените американски щати в орбита - Skylab.

Лунна програма: мит или истина?

Измина почти половин век,но разговорите за измислена лунна програма продължават неотслабващо. Някой е сигурен, че изпращането на астронавти на Луната с помощта на ракетата Сатурн-5 е измама. За такива хора всяко доказателство за големите постижения на американците е чуждо и според тях клиповете са направени без летене извън планетата Земя.

Понякога се говори, че красиво конструираният Сатурн е твърде съвършен, за да бъде истински. Дори и програмата „Сатурн“да се осъществи, защо американците не я продължиха, позовавайки се на загубата на цялата конструкторска документация за ракетата „Сатурн-5“и започнаха да произвеждат совалки, струващи в пъти повече? Защо беше необходимо целият работен процес по разработването на подобна ракета да започне от нулата? И как е възможно да се загуби технологичната карта за производството на ракетата Сатурн-5? В крайна сметка това не е песъчинка на пясъчен плаж.

Като цяло ракетата Сатурн-5 е първата по рода си, предназначена не само да достави астронавти до Луната, но и да ги върне успешно у дома. Освен това кацането с цялото оборудване, включително лунния модул с двама живи пътници, трябваше да бъде много плавно и меко, в противен случай това щеше да е последният им полет. Част от масата успя да бъде отделена чрез изключване на лунния модул от командния кораб, който от своя страна остана в лунна орбита и изчака завършването на цялата работа.

Американската ракета "Сатурн-5" може да вдигне и изведе в орбита до 140тона товари. Но например най-използваната тежка ракета „Протон” може да носи само 22 тона на „тялото си”. Впечатляваща разлика, нали?

Както знаете, бяха произведени няколко Сатурна, а последният изстреля космическата станция Skylab с тегло 77 тона. Беше толкова огромен, че ако референтната точка се загуби вътре, астронавтът висеше във въздуха за няколко минути, чакайки вятъра от вентилационната система. Всъщност само Mir, който се състоеше от няколко модула, счупи този рекорд. Но ракетата Сатурн-5 все още е най-амбициозният проект в света и най-мощната космическа машина, рекорд, който никоя друга ракета-носител все още не е успяла да победи.

История на Сатурн V

В самото начало на живота си корабът се сблъсква с трудности под формата на неуспешен старт с участието на безпилотна, лошо настроена система. Последва отказ за повторение на безпилотния тест, но всичко завършва с „хепи“край, тъй като от 1968 до 1973 г. има успешни изстрелвания на десет космически програми „Аполо“и гореспоменатата космическа станция „Скайлаб“. И тогава ракетата-носител „Сатурн-5“се превръща в музеен експонат и нейното производство и по-нататъшна експлоатация са напълно спрени. Този период продължава и до днес.

Интересни факти

Съединените щати започнаха да разработват ракетата Сатурн през 1962 г., а четири години по-късно първият тестполет. По-точно тестът беше напълно провален, тъй като вторият етап на ракетата, който трябваше да бъде изстрелян на полигон близо до Сейнт Луис, просто избухна и се разби на парчета. Според историческите записи безпилотният полет на ракетата непрекъснато се отлага поради безкрайни повреди и недостатъци, но през есента на 1967 г. американците все пак успяват да успеят. Въпреки това, на втория тестов етап на програмата Аполо 6 опитът за безпилотно пилотиране отново се провали. От петте налични двигателя в първия етап само три бяха пуснати в експлоатация, двигателят на третия етап изобщо не стартира и след това цялата конструкция неочаквано се разпадна за всички..

Въпреки това, десет дни по-късно беше взето безпрецедентно решение за изпращане на ракетата-носител Сатурн V без повторно тестване на Луната. В крайна сметка не забравяйте за Студената война със СССР и надпреварата във въоръжаването. Всички бързаха и дори се страхувайки от непоправими трагични последици, те все пак решиха да завладеят естествения спътник на Земята без трето тестово изстрелване.

По-горе беше казано за мистичното изчезване на техническата документация и характеристиките на ракетата Сатурн-5, но всъщност американците опровергават тази информация и я наричат велосипед. Тази история се появи през 1996 г. в научна книга за историята на формирането на космонавтиката. Просто казано, авторката съобщава в своите редове, че НАСА просто е загубила чертежите. Но според служителя на НАСА Пол Шоукрос, който заемаше позиция в отдела завътрешна проверка, чертежите наистина не останаха, но опитът и инженерният „мозък“останаха непокътнати: всички данни бяха поставени в малки парчета фотографски филм - микрофилм.

Спецификации

Какви са основните технически характеристики на ракетата Сатурн-5? Нека започнем с факта, че височината му достига 110 метра, а диаметърът - десет и с такива параметри може да изстреля до 150 тона товар в космоса, оставяйки го в околоземна орбита.

В класическата версия има три стъпки: в първите две, по пет двигателя, а в третата - по една. Горивото за първия етап беше под формата на керосин RP-1 с течен кислород като окислител, а за втория и третия етап беше под формата на течен водород с течен кислород като окислител. Стартовата тяга за двигателите на ракетата Сатурн-5 беше 3500 тона.

Дизайн на ракета

Конструктивната характеристика на ракетата е напречно разделяне на три степени, тоест всеки етап се наслагва върху предишния. На всички етапи присъстваха превозни танкове. Стъпките бяха свързани с помощта на специални адаптери. Долната част беше отделена заедно с тялото на първия етап, а горната пръстеновидна част беше отделена няколко десетки секунди след стартирането на двигателите на втория етап. Тук работеше "студената схема" на разделяне на етапите, тоест докато предишната изчезне, двигателите на следващия няма да могат да стартират.

В допълнение към стартовите двигатели, на стъпалата имаше спирачни двигатели с твърдо гориворакета-носител "Сатурн-5". Неговият дизайнер Вернер фон Браун ги използва, за да придаде на стъпалата функцията за самостоятелно кацане. Също така в отделението на третия етап имаше инструментален блок, в който се управляваше ракетата.

Дизайн на първия етап

Световноизвестният Boeing стана негов производител. От трите това беше първото стъпало, което беше най-високо, дължината му беше 42,5 метра. Време за работа - около 165 секунди. Ако разгледаме етапа отдолу нагоре, тогава в неговия дизайн можете директно да намерите самото отделение с пет двигателя, резервоар за гориво с керосин, отделение между резервоарите, резервоар с окислител под формата на течен кислород и предна пола.

В двигателния отсек се намираха най-големите двигатели Saturn-V - F-1, произведени от американската компания Rocketdyne. Самата задвижваща система се състоеше директно от силовата структура, стабилизиращи възли и термична защита. Един от двигателите беше фиксиран в центъра във фиксирано положение, а останалите четири бяха окачени на кардани. Също така са монтирани обтекатели на страничните електроцентрали, за да се предпазят двигателите от аеродинамични натоварвания.

В отделението за гориво имаше пет тръби, отвеждащи окислителя към основното гориво, което вече се доставяше готово по десет тръбопровода към двигателите. Полата имаше функцията да свързва първата и втората стъпка. Когато бяха извършени полетите на четвъртия и шестия Аполос,към конструкцията бяха прикрепени камери за наблюдение на работата на електроцентралата, разделяне на етапите и контрол на течен кислород.

Дизайн на втория етап

Негов производител беше компанията, днес част от холдинга "Боинг" - Северна Америка. Дължината на конструкцията беше малко повече от 24 метра, а времето за работа - четиристотин секунди. Компонентите на втория етап бяха разделени на горен адаптер, резервоари за гориво, отделение с двигатели J-2 и долен адаптер, свързващ го с първата степен. Горният адаптер беше оборудван с четири допълнителни двигателя на твърдо гориво, проектирани за същото забавяне, както в случая на първия етап. Те бяха пуснати след отделянето на третия етап. Отделението на електроцентралата също имаше един централен двигател и четири периферни.

Трети етап дизайн

Третата, почти осемнадесетметрова конструкция е направена от McDonnel Douglas. Целта му беше да изстреля орбиталния апарат и да спусне лунния модул до повърхността на Луната. Третата степен е произведена в две серии - 200 и 500. Последният имаше солидно предимство в увеличеното количество хелий в случай на рестартиране на двигателя.

Третият етап се състоеше от два адаптера - горен и долен, отделение с гориво и електроцентрала. Системата, която регулира подаването на гориво към двигателите, е оборудвана със сензори, които измерват баланса на горивото, те директно предават данни към бордовия компютър. себе сидвигателите могат да се използват както в непрекъснат режим, така и в импулсен режим. Между другото, американската космическа станция Skylab е създадена на базата на този трети етап.

блок с инструменти

Всички електронни системи бяха поставени в кутия с инструменти, която беше малко под метър висока и около 6,6 метра в диаметър. Той се наслагва върху третата стъпка. Вътре в пръстена имаше блокове, които контролираха изстрелването на ракетата, нейната ориентация в пространството, както и полета по дадена траектория. Имаше и устройства за навигация и аварийна система.

Системата за управление беше представена от бордов компютър и инерционна платформа. Целият блок за управление имаше система за контрол на температурата и терморегулация. Абсолютно цялата ракета беше осеяна със сензори, които засичат всякакви неизправности. Те подадоха намерените данни за аварийното състояние на един или друг електронен обект на контролния панел в кабината на астронавтите.

Подготовка за стартиране

Цялата предполетна проверка на ракетата Сатурн-5 и космическия кораб Аполо беше извършена от специална комисия от петстотин души. Хиляди работници взеха участие в изстрелването и обучението на Кейп Канаверал. Вертикалното сглобяване се извършваше в Космическия център, разположен на пет километра от мястото на изстрелване.

Приблизително десет седмици преди заминаването всички части на ракетата бяха транспортирани до мястото на изстрелване. За такива тежки предмети са използвани верижни превозни средства. Когато всички части на ракетата бяха свързани заедно ивсички електрически уреди бяха свързани, комуникациите бяха проверени, включително радиосистемата - както на борда, така и на земята.

Освен това започнаха имобилизирани тестове за управление на ракетите, проведена е симулация на полет. Проверихме работата на космодрума и центъра за управление на мисията в Хюстън. И последната изпитателна работа вече беше извършена с директно зареждане на резервоарите до периода, включващ пускането на първия етап.

Стартиране на операции

Времето за предварително изстрелване започва шест дни преди изстрелването на ракетата в космоса. Това е стандартна процедура, извършена със Сатурн-5. През този период бяха направени няколко паузи, за да се избегнат неуспехи и последващо забавяне на тръгването. Окончателното обратно броене започна 28 часа преди старта.

Попълването на първия етап отне дванадесет часа. Освен това беше излят само керосин и четири часа преди изстрелването в резервоарите се подава течен кислород. Преди зареждането всички резервоари преминаха през процедура на охлаждане. Окислителят първо беше доставен в резервоарите на втория етап с четиридесет процента, след това в резервоарите на третия със сто. След това контейнерите от втория дизайн бяха напълнени до края и едва след това окислителят попадна в първия. Благодарение на такава интересна процедура работниците се убедиха, че няма изтичане на кислород от резервоарите на втория етап. Общото време за доставка на криогенно гориво по време на зареждане е 4,5 часа.

След подготовката на всички системи, ракетата беше превключена в автоматичен режим. От петте двигателя на първия етап първо беше пуснат централният фиксиран, а едва след това периферните по обратната схема. Следващият вза пет секунди ракетата беше задържана и след това леко излезе от държачите, които я пуснаха, отклонявайки се встрани.

Компютърът, разположен в инструменталния блок, контролираше наклона и наклона на ракетата. Всички маневри при наклон приключваха на 31 секунди полет, но програмата продължи да пулсира, докато първият етап не беше напълно изключен.

Динамичното налягане започва на седемдесетата секунда. Периферните двигатели работеха до края на горивото в резервоарите, а средният се изключи още 131 секунди след излитането, за да предотврати големи претоварвания на корпуса на ракетата. Разделянето на първия етап стана на около 65 километра над земната повърхност, а скоростта на ракетата към този момент вече беше 2,3 километра в секунда.

Но отделяйки се, сцената не падна веднага. Според конструктивните характеристики той продължи да се изкачва до сто километра и едва след това влезе във водите на Атлантическия океан на разстояние 560 километра от мястото на изстрелване.

Стартирането на двигателите на втория етап започна секунда след откачането на първия етап. И петте електроцентрали бяха пуснати едновременно и след 23 секунди долният адаптер на втората степен беше нулиран. След това екипажът пое нещата в свои ръце с помощта на бордовия компютър. Отделянето на втория етап се проведе на височина 190 километра над земната повърхност и работата беше прехвърлена на главния двигател. Астронавтите отговаряха за това. Ислед изстрелването на космическия кораб в лунна орбита, третата степен се отдели от управлявания модул, когато двигателят беше изключен ръчно след осемдесет минути. Така "Сатурн-5" успя да достави астронавти до Луната и да позволи на американците да станат първите завоеватели на естествения спътник на Земята.