Сатурн-v

Технические данные

Схема ракеты-носителя «Сатурн-5».

Зависимость высоты, скорости и перегрузки от времени на активном участке траектории ракеты «Сатурн-5» миссии «Аполлон-17». Вертикальными пунктирными линиями между разными цветами отмечены времена отделения первой и второй ступени.

Ступени

«Сатурн-5» состояла из трёх ступеней: S-IC — первая ступень, S-II — вторая и S-IVB — третья. Все три ступени использовали жидкий кислород как окислитель. Горючим в первой ступени был керосин, а во второй и третьей — жидкий водород

Первая ступень, S-IC

Первая ступень, использованная в запуске «Аполлона-8» в корпусе вертикальной сборки на космодроме

S-IC производилась компанией «Боинг». На ступени было установлено пять кислородно-керосиновых двигателей F-1, суммарная тяга которых была более 34 000 кН. Первая ступень работала около 160 секунд, разгоняла последующие ступени и полезную нагрузку до скорости около 2,7 км/с (в инерциальной системе отсчёта; 2,3 км/с относительно земли), и отделялась на высоте около 70 километров. После разделения ступень поднималась до высоты около 100 км, затем падала в океан. Один из пяти двигателей был зафиксирован в центре ступени, четыре других симметрично расположены по краям под обтекателями и могли поворачиваться для управления вектором тяги. В полёте центральный двигатель выключался раньше, чтобы уменьшить перегрузки. Диаметр первой ступени 10 метров (без обтекателей и аэродинамических стабилизаторов), высота 42 метра.

Вторая ступень, S-II

S-II производилась компанией «Норт Америкэн». Ступень использовала пять кислородно-водородных двигателей J-2, общая тяга которых составляла около 5100 кН. Как и на первой ступени, один двигатель был в центре и на внешнем круге четыре остальных, которые могли поворачиваться для управления вектором тяги. Высота второй ступени 24,9 метра, диаметр 10 метров, как и у первой ступени. Вторая ступень работала приблизительно 6 минут, разгоняя ракету-носитель до скорости 6,84 км/с и выводя её на высоту 185 км.

Третья ступень, S-IVB

S-IVB производилась компанией «Дуглас» (с 1967 года — компанией «Мак-Доннэл Дуглас»). На ступени был установлен один двигатель J-2, который использовал жидкий кислород в качестве окислителя и жидкий водород в качестве горючего (аналогично второй ступени S-II). Ступень развивала тягу более 1000 кН. Размеры ступени: высота 17,85 метра, диаметр 6,6 метра. Во время полётов на Луну ступень включалась дважды, первый раз на 2,5 минуты для довыведения «Аполлона» на околоземную орбиту и во второй раз — для вывода «Аполлона» на траекторию к Луне.

Ретроградный Сатурн в 5-м доме

Если в натальной карте присутствует ретроградный Сатурн в 5-м доме, то натив будет ответственным, трудолюбивым, с серьезным отношением к жизни. Это типичные трудоголики, которые без работы чувствуют себя некомфортно. Они не умеют расслабляться и плыть по течению, полагаясь на волю случая.

Сам по себе Сатурн – планета холодная и мрачная, эти свойства она передает и обладателю натальной карты. Нативы не понимают, что хорошего в праздном времяпровождении и вечеринках. С самого детства они отличаются серьезностью и нелюбовью к развлечениям. Во взрослом возрасте продолжают придерживаться той же позиции.

Для проработки аспекта обладателю гороскопа стоит ослабить хватку, научиться наслаждаться моментом и расслабляться. Конечно, поначалу ему сложно будет воспринимать шумные компании веселящихся людей, они, скорее, будут вызывать раздражение.

Для нативов с ретроградной планетой в 5-м доме натальной карты не свойственны проявления романтики, им важнее прагматичный аспект отношений. Знакомятся обладатели гороскопа с трудом, однако встреча с человеком с похожим отношением к жизни, вероятнее всего, закончится серьезными отношениями и браком. Лучшая совместимость у нативов с людьми, в карте которых также присутствует Сатурн в 5-м доме.

Обладатели натальной карты серьезно и ответственно подходят к рождению и воспитанию детей. При этом часто сталкиваются со сложностями, связанными с появлением потомства на свет, начиная с отсутствия желания становиться родителями и заканчивая физиологическими проблемами при зачатии и во время беременности. Если же натив не хочет иметь детей, то проблемы с зачатием, беременностью, рождением и последующим их воспитанием могут усилиться под воздействием Сатурна.

Человек, в карте которого присутствует Сатурн в 5-м доме, практически не имеет шансов прославиться, добиться известности. Он не азартен, и если по какой-то причине играет в азартные игры, то потом страдает от чувства вины. При этом такие люди обладают мудростью, которую к тому же развивают, в то время как их знакомые предпочитают праздно проводить время.

Обладатели карты с ретроградным Сатурном в 5-м доме могут достичь определенных успехов в выбранной сфере, завоевать репутацию сильных специалистов. Вероятность этого повышается, если в карте имеются связи с 10-ю или 6-ю домами. Очень часто нативы – настоящие трудоголики. Потребность много работать, не привязываться к другим людям, демонстрировать холодность тянутся из детства, когда им казалась, что их не любят и не ценят. Рассказывать о своих любовных отношениях обладатели гороскопа точно не будут.

Людям, в натальной карте которых присутствует Сатурн в 5-м доме, сложно вызвать всеобщую любовь и обожание, поскольку они слишком серьезны, не любят праздники и веселые компании. На вечеринки их приглашают очень редко. Впрочем, обладатели гороскопа тоже отдыхают, просто им интереснее проводить свободное время иначе, например, в компании близких. Им доставляет удовольствие общество людей зрелых, серьезных, с похожими ценностями и отношением к жизни.

Выбирая увлечение по душе, нативы будут ориентироваться на его практическую пользу. Они не любят дарить и получать подарки (что также не способствует любви к ним со стороны окружающих). Это, по их мнению, бесполезная трата денег. Впрочем, подарки они могут расценивать и как проявление лицемерия. Если без презента обойтись не удастся, обладатель гороскопа продемонстрирует своим видом, насколько глупым и бессмысленным считает это занятие, особенно, когда есть более интересные и полезные вещи.

Третья ступень S-IVB

Основная статья: Третья ступень «Сатурна-5»

Производитель: «McDonnell Douglas»
Высота: 17,8 метра
Диаметр: 6,6 метр (с нижним переходником — 10,1 метр)
Сухая масса: около 15,5 тонн (включая нижний переходник 3,8 тонн)
Полная масса: 122,5 тонны
Двигательная установка:     1 жидкостный реактивный двигатель J-2
Тяга: 91 — 104 тонны
Управление: двигатель на кардановом подвесе; автономная система управления с двигателями на монометилгидразине и четырехокиси азота N2O4
Топливо: жидкий водород H2 / жидкий кислород O2

Ступень S-IVB предназначена для завершения вывода орбитального корабля и лунного модуля на геоцентрическую орбиту и последующего перевода на траекторию полета к Луне. Таким образом, ступень используется и для довывода полезного груза, и в качестве разгонного блока.

Выпускалось два типа ступени: для ракеты-носителя «Сатурн-1Б» (серия 200) и для ракеты «Сатурн-5» (серия 500). Серия 500 имела следующие отличия от серии 200:

  • нижний переходник с большим нижним диаметром для стыковки с 10,1-метровой второй ступенью (диаметр первой ступени «Сатурна-1Б» совпадал с базовым диаметром S-IVB, и расширенный переходник не был нужен);
  • увеличенный запас гелия для повторного запуска двигателя J-2;
  • два твердотопливных двигателя осадки топлива вместо трех у серии 200;
  • отсутствовал четвертый двигатель автономной системы управления (см. ниже).

Ступень состоит из верхнего и нижнего переходников, отсека топливных баков и двигательной установки. Водородный и кислородный баки алюминиевые, имеют общее днище. Водородный бак покрыт внутренней теплоизоляцией. Силовая установка ступени имеет системы прокачки компонентов, которая обеспечивает охлаждение магистральных агрегатов (насосы, клапаны, трубопроводы) перед включением двигателя. Охлаждение ведется жидким водородом и кислородом, которые подаются из баков в коммуникации двигателя, охлаждают их и возвращаются в баки. Для наддува бака окислителя используют гелий, который хранится в восьми титановых баллонах под давлением 210 ат. Баллоны расположены в водородном баке. Гелий нагревается в теплообменнике двигателя. Давление в баке окислителя поддерживается в пределах 2,6 — 2,8 атмосфер. Бак горючего до старта наддувается гелием, а во время работы двигателя — газообразным водородом, который отбирается на выходе из рубашки двигателя. В баке поддерживается давление наддува 1,9 — 2,2 атмосфер.

Система регулирования подачи топлива имеет датчики уровня топлива, расположенные в баках и связанные с бортовым компьютером, который вырабатывает команды регулирования подачи окислителя. Система поддерживает соотношение компонентов окислителя и горючего 5:1.

Для управления по каналам тангажа и курса ЖРД, укрепленный на кардановом подвесе, может отклоняться гидравлической системой на ±7°. В течение всего полета ступени управление по крену осуществляется тремя вспомогательными жидкостными реактивными двигателями. Двигатели работают на монометилгидразине и четырехокиси азота, развивают тягу 68 кг. Двигатели могут работать в режиме непрерывной тяги и в импульсном режиме. Четвертый вспомогательный ЖРД (ускоряющий) аналогичен трем первым, расположен также на нижнем переходнике, и его вектор тяги такой же, как у маршевого двигателя. Он развивает тягу до 32 кг. Подача компонентов в двигатели вытеснительная. В полете четвертый ускоряющий ЖРД работает дважды для осадки топлива: первый раз — после отделения второй ступени от S-IVB перед первым включением маршевого двигателя, и второй раз — перед запуском ЖРД J-2 для выхода на траекторию полета к Луне (на ступенях серии 200, стоявших на «Сатурне-1Б», этот двигатель отсутствовал). На ступени также располагались 2 твердотопливных двигателя осадки топлива (вместо трех на ступенях серии 200), включавшихся после отделения от второй ступени.

На базе ступени S-IVB была создана первая американская орбитальная станция «Скайлэб», запущенная в мае 1973 года на ракете «Сатурн ИНТ-21», двухступенчатом варианте «Сатурна-5».

История миссии

Не было приборного блока для ускорителей Saturn I Block I (от SA-1 до SA-4). Аппаратура наведения и управления находилась в контейнерах на верхней части первой ступени СИ и включала стабилизированную платформу ST-90, изготовленную Ford Instrument Company и использовавшуюся в ракете Jupiter .

IU дебютировал с SA-5, первым запуском Saturn I Block II. Первая версия IU была 154 дюйма (3900 мм) в диаметре и 58 дюймов (1500 мм) в высоту, и обе были разработаны и изготовлены MSFC. Компоненты наведения, телеметрии, слежения и питания находились в четырех герметичных цилиндрических контейнерах, прикрепленных как спицы к центральной втулке.

MSFC использовала версию 2 IU на SA-8, 9 и 10. Версия 2 была того же диаметра, что и версия 1, но высотой всего 34 дюйма (860 мм). Вместо емкостей под давлением компоненты были подвешены на внутренней части цилиндрической стенки, что позволило снизить вес.

Последняя версия, номер 3, имела диаметр 260 дюймов (6600 мм) и высоту 36 дюймов (910 мм). Он был разработан MSFC, но произведен IBM на их заводе в Хантсвилле и использовался на всех запусках Saturn IB и Saturn V. Это версия , которая будет экспонироваться в Вашингтоне, Хантсвилле, Хьюстон, и Сатурн V Центр Apollo / .

История запусков Сатурна
Программа Транспортное средство Миссия Дата запуска Pad Версия IU
Сатурн I SA-1 SA-1 27 октября 1961 г. 34
Сатурн I SA-2 SA-2 25 апреля 1962 г. 34
Сатурн I SA-3 SA-3 16 нояб.1962 г. 34
Сатурн I SA-4 SA-4 28 марта 1963 г. 34
Сатурн I SA-5 SA-5 29 января 1964 г. 37B 1
Сатурн I SA-6 AS-101 28 мая 1964 года 37B 1
Сатурн I SA-7 AS-102 18 сентября 1964 г. 37B 1
Сатурн I SA-9 AS-103 16 февраля 1965 г. 37B 2
Сатурн I SA-8 AS-104 25 мая 1965 г. 37B 2
Сатурн I SA-10 AS-105 30 июля 1965 г. 37B 2
Сатурн IB SA-201 AS-201 26 февраля 1966 г. 34 3
Сатурн IB SA-203 AS-203 5 июля 1966 г. 37B 3
Сатурн IB SA-202 AS-202 25 августа 1966 г. 34 3
Сатурн V SA-501 Аполлон 4 9 нояб.1967 г. 39А 3
Сатурн IB SA-204 Аполлон 5 22 января 1968 г. 37B 3
Сатурн V SA-502 Аполлон 6 4 апреля 1968 г. 39А 3
Сатурн IB SA-205 Аполлон 7 11 октября 1968 г. 34 3
Сатурн V SA-503 Аполлон 8 21 декабря 1968 г. 39А 3
Сатурн V SA-504 Аполлон 9 3 марта 1969 г. 39А 3
Сатурн V SA-505 Аполлон 10 18 мая 1969 года 39B 3
Сатурн V SA-506 Аполлон-11 16 июля 1969 г. 39А 3
Сатурн V SA-507 Аполлон-12 14 нояб.1969 г. 39А 3
Сатурн V SA-508 Аполлон-13 11 апреля 1970 г. 39А 3
Сатурн V SA-509 Аполлон 14 31 января 1971 г. 39А 3
Сатурн V SA-510 Аполлон 15 26 июля 1971 г. 39А 3
Сатурн V SA-511 Аполлон-16 16 апреля 1972 г. 39А 3
Сатурн V SA-512 Аполлон-17 7 декабря 1972 г. 39А 3
Сатурн V SA-513 Скайлэб 1 14 мая 1973 года 39А 3
Сатурн IB SA-206 Скайлаб 2 25 мая 1973 года 39B 3
Сатурн IB SA-207 Скайлаб 3 28 июля 1973 г. 39B 3
Сатурн IB SA-208 Скайлаб 4 16 ноя 1973 39B 3
Сатурн IB SA-210 ASTP 15 июля 1975 г. 39B 3

Разработка[править | править код]

От C-1 к C-4править | править код

С 1960 по начало 1962 гг. в Центре космических полётов им. Джорджа Маршалла НАСА рассматривались проекты ракет-носителей серии «Сатурн C» (Сатурн C-1, C-2, C-3, C-4) для осуществления (кроме «Сатурн C-1», предназначенной только для полётов на околоземную орбиту; проект «Сатурн C-1» был реализован впоследствии в ракете-носителе «Сатурн-1») пилотируемого полёта на Луну.

Ракеты-носители, разрабатывавшиеся по проектам C-2, C-3 и C-4, предполагалось использовать для сборки на орбите Земли лунного корабля, после чего он должен был выйти на траекторию к Луне, прилуниться и взлететь с Луны. Масса такого корабля на околоземной орбите должна была составлять, по разным проектам, от примерно 140 до более чем 300 тонн.

«Сатурн С-2» должна была выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой в 21,5 тонны, по этому проекту предполагалось собрать корабль для полёта на Луну за пятнадцать пусков.

По проекту «Сатурн C-3» предусматривалось создание трёхступенчатой ракеты-носителя, на первой ступени которой должны были быть установлены два двигателя F-1, на второй — четыре двигателя J-2, а третья ступень представляла собой вторую ступень ракеты-носителя «Сатурн-1» — S-IV. «Сатурн C-3» должна была выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 36,3 тонны, и по этому проекту лунный корабль должен был быть собран за четыре или пять пусков.

«Сатурн C-4» также должна была быть трёхступенчатой ракетой, первая ступень которой должна была иметь четыре двигателя F-1, вторая ступень была той же, что и на C-3, и третьей ступенью была S-IVB — увеличенный вариант ступени S-IV. «Сатурн C-4» должна была выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 99 тонн и по этому проекту лунный корабль должен был быть собран за два запуска.

C-5править | править код

10 января 1962 года НАСА опубликовала планы строительства ракеты-носителя «Сатурн C-5». На первой её ступени должны были быть установлены пять двигателей F-1, на второй ступени — пять двигателей J-2, и на третьей — один J-2. С-5 должна была выводить на траекторию к Луне полезную нагрузку массой 47 тонн.

В начале 1963 года НАСА окончательно выбрала схему пилотируемой экспедиции на Луну (основной корабль остаётся на орбите Луны, посадку же на неё совершает специальный лунный модуль) и дало ракете-носителю «Сатурн C-5» новое имя — «Сатурн-5».

Стоимость

С 1964 по 1973 год из федерального бюджета США было выделено на программу «Сатурн-5» 6,5 миллиарда долларов. Максимум пришёлся на 1966 год — 1,2 миллиарда. С учётом инфляции на программу «Сатурн-5» было за этот период потрачено 47,25 миллиарда долларов в ценах 2014 года. Приблизительная стоимость одного запуска «Сатурн-5» составляла 1,19 миллиарда долларов в ценах 2014 года.

Одна из главных причин досрочного прекращения лунной программы США после трёх облётов Луны пилотируемыми кораблями (в том числе один — «Аполлон-13» — аварийный) и шести успешных высадок на Луну (первоначально планировались два облёта пилотируемыми кораблями и 10 высадок) была её высокая стоимость. Так, в 1966 году НАСА получила самый большой (если учитывать инфляцию) бюджет за свою историю — 4,5 миллиарда долларов (что составляло около 0,5 % тогдашнего ВВП США).

Экспонируемые экземпляры

В настоящее время экспонируются три экземпляра ракеты:

  • Экземпляр в Космическом центре им. Джонсона, Хьюстон, Техас. Составлен из первой ступени ракеты SA-514, второй ступени ракеты SA-515 и третьей ступени ракеты SA-513. Единственная ракета, полностью составленная из летных ступеней.
  • В космическом центре им. Кеннеди, мыс Канаверал, Флорида. Составлен из испытательной первой ступени S-IC-T и второй и третьей ступени ракеты SA-514.
  • В Space & Rocket Center, Хантсвилл, Алабама. Составлен из тестовых ступеней S-IC-D, S-II-F/D и S-IVB-D (ни одна не предназначалась для полетов).

В Space & Rocket Center также экспонируется полномасштабная вертикальная модель «Сатурна-5». Первая ступень ракеты SA-515 экспонируется на заводе в Мичуде, Новый Орлеан, Луизиана. Треться ступень ракеты SA-515 была переоборудована в запасной экземпляр станции «Скайлэб». Этот экземпляр экспонируется в Национальном музее аэронавтики, Вашингтон. []

Документы и материалы

Technical Information Summary, AS-501, Apollo Saturn V Flight Vehicle — информация о предстоящем полете «Аполлона-4» (ракета AS-501), Космический центр им. Маршалла, 15 сентября 1967

Технические данные[]

Ступени

Схема ракеты-носителя «Сатурн-5».

«Сатурн-5» состояла из трёх ступеней: S-IC — первая ступень, S-II — вторая и S-IVB — третья. Все три ступени использовали жидкий кислород как окислитель. Горючим в первой ступени был керосин, а во второй и третьей — жидкий водород

Первая ступень, S-IC

Основная статья: S-IC

Первая ступень, использованная в запуске «Аполлона-8» в корпусе вертикальной сборки на космодроме

S-IC производилась компанией «Боинг». На ступени было установлено пять кислородно-керосиновых двигателей F-1, суммарная тяга которых была более 34000 кН. Первая ступень работала 168 секунд, разгоняла последующие ступени и полезную нагрузку до скорости 2,68 км/с (в инерциальной системе отсчета) и 2,3 км/с относительно земли, и выводила их на высоту 68 километров. После разделения ступень поднималась до высоты 100 км, затем падала в океан. Один из пяти двигателей был зафиксирован в центре, четыре других расположены диаметрально и могли поворачиваться для управления вектором тяги. В полете центральный двигатель выключался раньше, чтобы уменьшить перегрузки. Диаметр первой ступени 10 метров, высота 42 метра.

Вторая ступень, S-II

Основная статья: S-II

S-II производилась компанией «Норт Америкэн». Ступень использовала пять кислородно-водородных двигателей J-2, общая тяга которых составляла около 5100 кН. Как и на первой ступени, один двигатель был в центре и на внешнем круге четыре остальных, которые могли поворачиваться для управления вектором тяги. Высота второй ступени 24,9 метра, диаметр 10 метров, как и у первой ступени. Вторая ступень работала приблизительно 6 минут, разгоняя ракету-носитель до скорости 6,84 км/с и выводя её на высоту 185 км.

Третья ступень, S-IVB

Основная статья: S-IVB

S-IVB производилась компанией «Дуглас» (с 1967 г. — компанией «Мак-Доннэл Дуглас»). На ступени был установлен один двигатель J-2, который использовал жидкий кислород и жидкий водород, как окислитель и горючее соответственно (аналогично второй ступени S-II). Ступень развивала тягу более 1000 кН. Размеры ступени: высота 17,85 метра, диаметр 6,6 метра. Во время полётов на Луну ступень включалась дважды, первый раз на 2,5 минуты для довыведения «Аполлона» на околоземную орбиту и во второй раз — для вывода «Аполлона» на траекторию к Луне.

Примечания[править | править код]

  1. Hitt, David  (англ.) (недоступная ссылка). Rocketry. Washington: NASA Educational Technology Services. Дата обращения: 1 мая 2014.

  2. Советская ракета-носитель Н-1 имела тягу 1-й ступени от 45 до более чем 50  — почти в 1,5 раза больше, чем «Сатурн-5» — но все 4 проведённых запуска были неудачными, полезная нагрузка не была выведена на орбиту ни в одном из пусков.
  3. Максимальная полезная масса для Сатурна-5 учтена с массой последней ступени, при этом, ракета Энергия выводила на орбиту полезный груз 105 тонн с более северного космодрома
  4. , Ракеты-носители серии «Сатурн», с. 33.
  5. Saturn V News Reference: First Stage Fact Sheet
  6. Saturn V News Reference: Second Stage Fact Sheet
  7. , с. 38.
  8. : «…американцы так уверенно шесть раз садились на Луну именно потому, что каждый носитель их прошёл огневую обкатку на Земле, и выявленные при этом дефекты были устранены на всех 20 носителях».
  9. В. П. Глушко (ред.). Космонавтика энциклопедия. — Москва: Советская энциклопедия, 1985. — 585 с.
  10. . NASA. Дата обращения: 16 января 2008.
  11.  (недоступная ссылка). Дата обращения: 16 декабря 2008.

Конец

Последние старты

Последний запуск Saturn V состоялся 14 мая 1973 года, когда космическая станция Skylab была выведена на орбиту. Последний старт космического корабля » Сатурн» состоялся 15 июля 1975 года в рамках проекта » Союз Аполлон» .

В конце программы Apollo четыре ракеты Saturn IB (от SA-211 до SA-214) и две ракеты Saturn V (SA-514 и SA-515) все еще находились в стадии строительства. Действующая ракета SA-209 использовалась в качестве замены для проекта « Аполлон-Союз» .

В настоящее время демонстрируются три ракеты «Сатурн-V», но они состоят из частей разных ракет, некоторых летных ступеней, некоторых испытательных образцов. Единственный экспонат, полностью состоящий из летных модулей, находится перед Космическим центром Линдона Б. Джонсона в Хьюстоне с 1977 года . Сейчас он принадлежит Национальному музею авиации и космонавтики .

Saturn IB и Saturn V выставлены в центре для посетителей Космического центра Кеннеди . Saturn IB — это SA-209, на котором был установлен манекен космического корабля Apollo (Facility Verification Vehicle), который использовался до 1968 года для проверки устройств и процессов. Первая ступень Saturn V также является тестовой копией, вторая и третья ступени, однако, происходят от SA-514, который планировался для Apollo 18 .

Третий Saturn V (автомобиль для динамических испытаний, SA-500 D) находится в ракетно — космическом центре США в Центре космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама . Три ступени СА-500 Д использовались там для тестовых зажиганий.

Местонахождение ракет Сатурн

Нет. Тип Назначение (планируется) Местонахождение Сатурна
SA-209 Сатурн IB для спасательной миссии Скайлэб Космический центр Кеннеди
SA-211 Уровень 1: Центр приема гостей Алабамы в Ардморе
SA-212 — (2-я ступень преобразована в Skylab)
SA-213 — (построена только 1-я очередь)
SA-214 — (построена только 1-я очередь)
SA-513 Сатурн v 1-й и 2-й уровень для Skylab 3-й этап: Космический центр Линдона Б. Джонсона
SA-514 (для Аполлона 18) 1-й уровень: Космический центр Линдона Б. Джонсона 2-й и 3-й уровень: Космический центр Кеннеди
SA-515 (для Аполлона 19) 1-й уровень: до июня 2016 года: Сборочный цех Мишуда , с тех пор: Космический центр Джона К. Стенниса 2-й уровень: Космический центр Линдона Б. Джонсона 3-й уровень: Национальный музей авиации и космонавтики
1 этап:

Система снабжения окислителем

Система состоит из бака окислителя, систем заправки и дренажа, магистралей снабжения двигателей, подсистемы наддува, и соответствующего оборудования.

Четыре датчика уровня непрерывно отслеживают уровень окислителя в баке. Они состоят из сенсоров непрерывного показания и сенсоров дискретного показания.

Две магистрали заправки/дренажа (диаметром около 12,4 см) входят в нижнюю часть бака. Помимо основных магистралей, заправка возможна через нижнюю часть ракеты, через магистраль снабжения двигателя. Заправка производится с переменной скоростью: до уровня 6,5 % — ~ 5700 литов в минуту, чтоб избежать повреждения танка из-за плескания, затем до 95 % — ~37800 литров в минуту, последние 5 % — снова ~ 5700 литров в минуту. Кислород непрерывно кипит, оставаясь при температуре -183º C, и восполняется в промежутках между заправкой и дренажом через магистрали заправки/дренажа. Перед дренажом бака давление в гелиевых баллонах должно быть снижено с 210 до 110 атмосфер. Для полного слива окислителя требуется дренаж двигателей (или нужно ждать, пока кислород выкипет сам). Дренаж может быть ускорен с помощью газа наддува, обычно азота.

Пять магистралей подачи окислителя проходят сквозь туннели в баке горючего к двигателям, каждая магистраль снабжена аварийным клапаном для прекращения подачи (клапаны располагаются в двигательном отсеке). В верхней части магистралей, идущих к периферийным двигателям, находятся датчики отсечки двигателей по исчерпанию окислителя (полным числом 4 штуки). Их расположение обеспечивает минимизацию остатков не использованного окислителя. Исчерпание окислителя регистрируется при срабатывании минимум 2 из 4 датчиков.

Система кондиционирования окислителя уменьшает проблемы, связанные с кипением жидкого кислорода. При увеличении теплопотока к окислителю его кипение усиливается; особенно интенсивным оно может быть в магистралях подачи вследствие их большой площади. Возможно фонтанирование окислителя в магистралях, что может повредить конструкцию, а слишком высокая температура кислорода на входах в насосы двигателей может вызвать кавитацию и помешать нормальному запуску двигателей. Система кондиционирования направляет во все пять магистралей подачи гелий из наземной магистрали, что позволяет быстро охладить окислитель. Также в магистрали подачи закачивается холодный окислитель из бака.

Наддув бака осуществляется гелием, газообразным кислородом и азотом. За 45 секунд до зажигания требуется предварительный наддув для обеспечения достаточного давления перед запуском двигателя и при нарастании тяги. Для этого гелий из наземной магистрали подается к разпределителю газообразного кислорода в верхней части бака. Давление наддува поддерживается на уровне около 1,8 атмосферы. Подача гелия возможна до момента подъема ракеты. Во время полета наддув осуществляется газообразным кислородом, сбрасываемым с турбин всех двигателей и направляемым в распределитель газообразного кислорода. Расход газообразного кислорода для наддува — около 18 кг/с, полный расход за полет — около 2,9 тонн, давление наддува — 1,2 — 1,6 атмосфер. Во время хранения и транспортировки ракеты в баке поддерживается слабый наддув азотом для обеспечения чистоты и низкой влажности. Внешний источник азота убирается при подготовке к пуску.

Технические данные[править | править код]

Схема ракеты-носителя «Сатурн-5».

Зависимость высоты, скорости и перегрузки от времени на активном участке траектории ракеты «Сатурн-5» миссии «Аполлон-17». Вертикальными пунктирными линиями между разными цветами отмечены времена отделения первой и второй ступени.

Ступениправить | править код

«Сатурн-5» состояла из трёх ступеней: S-IC — первая ступень, S-II — вторая и S-IVB — третья. Все три ступени использовали жидкий кислород как окислитель. Горючим в первой ступени был керосин, а во второй и третьей — жидкий водород

Первая ступень, S-ICправить | править код

Первая ступень, использованная в запуске «Аполлона-8» в корпусе вертикальной сборки на космодроме

S-IC производилась компанией «Боинг». На ступени было установлено пять кислородно-керосиновых двигателей F-1, суммарная тяга которых была более 34 000 кН. Первая ступень работала около 160 секунд, разгоняла последующие ступени и полезную нагрузку до скорости около 2,7 км/с (в инерциальной системе отсчёта; 2,3 км/с относительно земли), и отделялась на высоте около 70 километров. После разделения ступень поднималась до высоты около 100 км, затем падала в океан. Один из пяти двигателей был зафиксирован в центре ступени, четыре других симметрично расположены по краям под обтекателями и могли поворачиваться для управления вектором тяги. В полёте центральный двигатель выключался раньше, чтобы уменьшить перегрузки. Диаметр первой ступени 10 метров (без обтекателей и аэродинамических стабилизаторов), высота 42 метра.

Вторая ступень, S-IIправить | править код

S-II производилась компанией «Норт Америкэн». Ступень использовала пять кислородно-водородных двигателей J-2, общая тяга которых составляла около 5100 кН. Как и на первой ступени, один двигатель был в центре и на внешнем круге четыре остальных, которые могли поворачиваться для управления вектором тяги. Высота второй ступени 24,9 метра, диаметр 10 метров, как и у первой ступени. Вторая ступень работала приблизительно 6 минут, разгоняя ракету-носитель до скорости 6,84 км/с и выводя её на высоту 185 км.

Третья ступень, S-IVBправить | править код

S-IVB производилась компанией «Дуглас» (с 1967 года — компанией «Мак-Доннэл Дуглас»). На ступени был установлен один двигатель J-2, который использовал жидкий кислород в качестве окислителя и жидкий водород в качестве горючего (аналогично второй ступени S-II). Ступень развивала тягу более 1000 кН. Размеры ступени: высота 17,85 метра, диаметр 6,6 метра. Во время полётов на Луну ступень включалась дважды, первый раз на 2,5 минуты для довыведения «Аполлона» на околоземную орбиту и во второй раз — для вывода «Аполлона» на траекторию к Луне.

Вторая ступень S-II

Основная статья: Вторая ступень «Сатурна-5»

Производитель: North American (сегодня часть «Боинга»)
Высота: 24,9 метра
Диаметр баков: 10,1 метр
Сухая масса: около 44 тонн
Полная масса: около 460 тонн (в разных полетах несколько различалась)
Двигательная установка: 5 жидкостных реактивных двигателей J-2
Вакуумная тяга: около 520 тонн
Горючее: жидкий водород H2
Окислитель: жидкий кислород O2
Соотношение окислитель/топливо:     4,5 — 5,5
Вакуумный удельный импульс: около 425 секунд (в разных полетах несколько различался)
Управление: периферийные двигатели на кардановых подвесах
Время работы: 400 секунд (в разных полетах несколько различалось)

[]

Вторая ступень состоит из верхнего переходника, топливных баков, двигательного отсека с пятью ЖРД J-2, нижнего переходника между первой и второй ступенью. На верхнем переходнике длиной 3,5 метра установлено 4 , которые запускаются после отделения третьей ступени и тормозят вторую ступень.

Топливный отсек включает в себя баки жидкого кислорода и жидкого водорода. Днище и стенки водородного бака покрыты теплоизоляцией, сокращающей потери водорода на испарение на стартовой позиции и в полете. Толщина теплоизоляции стенок 4 см, верхнего днища около 1 см. Для обеспечения пожаробезопасности теплоизоляция продувается гелием. Баки имеют смежное днище (перегородку), которое состоит из двух оболочек, пространство между которыми заполнено теплоизоляцией. Общая перегородка позволяет значительно уменьшить массу конструкции. Нижний переходник обеспечивает жесткое соединение первой и второй ступени. Вокруг наружной поверхности переходника установлены твердотопливные двигатели осадки, они запускаются после отделения первой ступени, чтобы осадить топливо перед запуском двигателей (в пусках «Аполлона-4» и «Аполлона-6» было 8 двигателей осадки, затем их число уменьшили до 4, а начиная с пуска «Аполлона-15» их убрали вовсе). Через 23 сек после запуска двигателей переходник сбрасывается пиротолкателями.

В двигательном отсеке установлены четыре ЖРД J-2: четыре периферийных на кардановых подвесах (отклоняются в пределах ±7° двумя сервоприводами, имеющими автономные турбонасосные системы) и неподвижный центральный. Теплозащитный экран крепится внутри нижнего переходника и вокруг камер двигателя, он защищает дно ступени от нагрева при работе двигателей. В топливную систему, кроме трубопроводов и арматуры, входят перегородки для демпфирования колебаний топлива, устройства, препятствующие воронкообразованию на входе в трубопровод, датчики расхода компонентов. Система позволяет регулировать подачу компонентов в необходимом соотношении. В полете производится программное переключение соотношения компонентов топлива (с 4,5 на 5,5), что позволяет увеличить удельный импульс при уменьшении тяги. Для наддува водородного бака используется газообразный водород, отбираемый из трубопровода двигателя. Кислородный бак наддувается газообразным кислородом, поступающим от магистрали жидкого кислорода.

Двигатели второй ступени включаются, когда расстояние между первой и второй ступенями увеличится до 2 — 3 метров. Это повышает надежность разделения и позволяет уменьшить теплозащиту ступени. Система управления полетом второй ступени запускается после отделения первой ступени и получает команды от инструментального блока. Управление осуществляется путем отклонения 4 периферийных двигателей, что обеспечивает контроль по всем каналам.

[]