Pirmoji raketa Saturn-5: apžvalga, charakteristikos ir įdomūs faktai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Remiantis pirmojo XXI amžiaus dešimtmečio raida, raketa Saturn-5 (pagaminta Amerikoje) yra galingiausia tarp savo brolių. Jo trijų pakopų struktūra buvo suprojektuota praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje ir buvo skirta nugabenti žmogų į mėnulio paviršių. Prie jo turėjo būti pritvirtinti visi reikalingi laivai, kuriems buvo patikėta tyrinėti natūralų mūsų planetos palydovą.

Pagal Apollo programą, Mėnulio modulis buvo pritvirtintas prie raketos, įdėtas į jos adapterį, o prie jos buvo pritvirtintas orbiterio korpusas. Tokia vieno paleidimo schema vienu metu atliko du dalykus. Tiesa, buvo ir dviejų pakopų modelis, kuris buvo panaudotas tik vieną kartą paleidžiant į orbitą pačią pirmąją Jungtinių Amerikos Valstijų kosminę stotį Skylab.

Mėnulio programa: mitas ar tiesa?

Praėjo beveik pusė amžiaus,tačiau kalbos apie išgalvotą Mėnulio programą nesiliauja. Kažkas įsitikinęs, kad astronautų siuntimas į Mėnulį naudojant raketą Saturn-5 yra apgaulė. Tokiems žmonėms bet kokie didžiulių amerikiečių pasiekimų įrodymai yra svetimi, ir, pasak jų, vaizdo įrašai buvo padaryti neskridus už Žemės planetos ribų.

Kartais sklando gandai, kad gražiai sukonstruotas Saturnas yra per tobulas, kad būtų tikras. Net jei Saturno programa ir buvo vykdoma, kodėl amerikiečiai jos netęsė, nurodydami, kad buvo prarasta visa raketos Saturn-5 projektinė dokumentacija, ir pradėjo gaminti daug kartų brangiau kainuojančius šautuvus? Kodėl reikėjo pradėti visą panašios raketos kūrimo darbo eigą nuo nulio? O kaip galima būtų pamesti technologinį žemėlapį raketos Saturn-5 gamybai? Juk tai ne smėlio grūdelis smėlio paplūdimyje.

Apskritai, Saturn-5 raketa yra pirmoji tokio tipo raketa, skirta ne tik nugabenti astronautus į Mėnulį, bet ir sėkmingai grąžinti juos namo. Be to, nusileidimas su visa įranga, įskaitant Mėnulio modulį su dviem gyvais keleiviais, turėjo būti labai sklandus ir minkštas, kitaip tai būtų buvęs paskutinis jų skrydis. Dalį masės pavyko atskirti atjungus Mėnulio modulį nuo komandinio laivo, kuris savo ruožtu liko Mėnulio orbitoje ir laukė visų darbų pabaigos.

Amerikietiška raketa „Saturn-5“gali pakilti ir iškelti į orbitą iki 140tonų krovinių. Bet, pavyzdžiui, dažniausiai naudojama sunkioji raketa „Proton“ant savo „kėbulo“gali nešti tik 22 tonas. Įspūdingas skirtumas, ar ne?

Kaip žinote, buvo pagaminti keli Saturnai, o paskutinis paleido kosminę stotį Skylab, sveriančią 77 tonas. Jis buvo toks didžiulis, kad jei viduje buvo prarastas atskaitos taškas, astronautas kelias minutes pakibo ore, laukdamas vėjo iš vėdinimo sistemos. Tiesą sakant, šį rekordą sumušė tik „Mir“, kurį sudarė keli moduliai. Tačiau būtent raketa „Saturn-5“vis dar yra ambicingiausias projektas pasaulyje ir galingiausia kosminė mašina – rekordas, kurio dar nesugebėjo įveikti jokia kita raketa.

Saturno istorija V

Pačioje savo gyvavimo pradžioje laivas susiduria su sunkumais – nepavyko paleisti, dalyvaujant nepilotuojamai, prastai sureguliuotai sistemai. Po to buvo atsisakyta kartoti nepilotuojamą bandymą, tačiau viskas baigėsi „laiminga“pabaiga, nes 1968–1973 metais sėkmingai buvo paleista dešimt „Apollo“kosminių programų ir minėtoji „Skylab“kosminė stotis. Ir tada raketa „Saturn-5“tampa muziejaus eksponatu, o jos gamyba ir tolesnė eksploatacija visiškai sustabdoma. Šis laikotarpis tęsiasi iki šiol.

Įdomūs faktai

Jungtinės Valstijos pradėjo kurti Saturno raketą dar 1962 m., o po ketverių metų - pirmasis bandymasskrydis. Tiksliau, bandymas buvo visiškai nesėkmingas, nes antroji raketos pakopa, kuri turėjo būti paleista bandymų poligone netoli Sent Luiso, tiesiog sprogo ir subyrėjo į dalis. Remiantis istoriniais įrašais, bepilotis raketos skrydis nuolat vėlavo dėl nesibaigiančių gedimų ir trūkumų, tačiau 1967 metų rudenį amerikiečiams vis tiek pavyko. Tačiau antrajame „Apollo 6“programos bandymo etape bandymas bepilotis pilotuoti vėl nepavyko. Iš penkių galimų pirmojo etapo variklių buvo pradėti eksploatuoti tik trys, trečiojo etapo variklis visai neužsivedė, o po to visiems netikėtai subyrėjo visa konstrukcija.

Nepaisant to, po dešimties dienų buvo priimtas precedento neturintis sprendimas pasiųsti nešančiąją raketą Saturn V be pakartotinio bandymo į Mėnulį. Juk nepamirškite apie Š altąjį karą su SSRS ir ginklavimosi varžybas. Visi skubėjo ir, net bijodami nepataisomų tragiškų pasekmių, vis tiek nusprendė užkariauti natūralų Žemės palydovą be trečio bandomojo paleidimo.

Aukščiau buvo pasakyta apie mistišką raketos Saturn-5 techninės dokumentacijos ir charakteristikų dingimą, tačiau iš tikrųjų amerikiečiai paneigia šią informaciją ir vadina ją dviračiu. Ši istorija pasirodė dar 1996 metais mokslinėje knygoje apie astronautikos formavimosi istoriją. Paprasčiau tariant, autorė savo eilutėse pranešė, kad NASA tiesiog pametė brėžinius. Tačiau, pasak NASA darbuotojo Paulo Shawcrosso, kuris užėmė pareigas skyriujevidinės apžiūros, brėžinių tikrai neliko, bet patirtis ir inžinerinės „smegenys“liko nepažeistos: visi duomenys buvo sutalpinti į mažas fotojuostos – mikrofilmo gabalėlius.

Specifikacijos

Kokios yra pagrindinės raketos Saturn-5 techninės charakteristikos? Pradėkime nuo to, kad jo aukštis siekė 110 metrų, o skersmuo – dešimt, ir su tokiais parametrais jis galėtų į kosmosą paleisti iki 150 tonų krovinių, palikdamas jį artimoje Žemės orbitoje.

Klasikinėje versijoje jis turi tris etapus: pirmuose du – po penkis variklius, o trečiame – po vieną. Pirmojo etapo degalai buvo RP-1 žibalo pavidalo su skystu deguonimi kaip oksidatorius, o antrajam ir trečiajam etapams – skysto vandenilio pavidalu su skystu deguonimi kaip oksidatorius. Raketos Saturn-5 variklių paleidimo trauka buvo 3500 tonų.

Raketos dizainas

Raketos konstrukcijos bruožas yra skersinis padalijimas į tris etapus, tai yra, kiekviena pakopa yra uždėta ant ankstesnės. Visuose etapuose buvo gabenimo tankai. Žingsniai buvo sujungti specialiais adapteriais. Apatinė dalis buvo atskirta kartu su pirmosios pakopos kėbulu, o viršutinė žiedinė dalis buvo atskirta praėjus porai dešimčių sekundžių nuo antrojo etapo variklių užvedimo. Čia veikė „š alta pakopų atskyrimo schema“, tai yra, kol ankstesnis neišnyks, kito varikliai negalės užvesti.

Be paleidžiamųjų variklių, ant laiptų buvo stabdomi kietojo kuro varikliainešėja „Saturn-5“. Jo dizaineris Wernheris von Braunas panaudojo juos, kad laiptams suteiktų savaiminio nusileidimo funkciją. Taip pat trečiosios pakopos skyriuje buvo instrumentinis blokas, kuriame buvo valdoma raketa.

Pirmojo etapo dizainas

Jo gamintoju tapo visame pasaulyje žinomas „Boeing“. Iš visų trijų aukščiausias buvo pirmasis laiptelis, kurio ilgis siekė 42,5 metro. Veikimo laikas – apie 165 sekundės. Jei atsižvelgsime į etapą iš apačios į viršų, tada jo konstrukcijoje galite tiesiogiai rasti patį skyrių su penkiais varikliais, degalų baką su žibalu, skyrių tarp bakų, baką su oksidatoriumi skysto deguonies pavidalu ir priekinis sijonas.

Variklio skyriuje buvo didžiausi Saturn-V varikliai – F-1, kuriuos gamino amerikiečių kompanija Rocketdyne. Pati varomoji sistema tiesiogiai susideda iš jėgos struktūros, stabilizavimo blokų ir šiluminės apsaugos. Vienas iš variklių buvo užfiksuotas centre fiksuotoje padėtyje, o kiti keturi buvo pakabinti ant kardaninių sijų. Be to, ant šoninių jėgainių buvo sumontuoti gaubtai, siekiant apsaugoti variklius nuo aerodinaminių apkrovų.

Kuro skyriuje buvo penki vamzdžiai, vedantys oksidatorių į pagrindinį kurą, kuris jau buvo tiekiamas paruoštas, naudojant dešimt vamzdynų į variklius. Sijonas turėjo pirmojo ir antrojo žingsnių sujungimo funkciją. Kai buvo vykdomi ketvirtojo ir šeštojo Apolono skrydžiai,prie konstrukcijos buvo pritvirtintos kameros, skirtos stebėti elektrinės darbą, pakopų atskyrimą ir skysto deguonies valdymą.

Antrojo etapo dizainas

Jos gamintojas buvo bendrovė, kuri šiandien priklauso Šiaurės Amerikos „Boeing“holdingui. Konstrukcijos ilgis siekė kiek daugiau nei 24 metrus, o veikimo laikas – keturi šimtai sekundžių. Antrojo etapo komponentai buvo suskirstyti į viršutinį adapterį, kuro bakus, skyrių su J-2 varikliais ir apatinį adapterį, jungiantį jį su pirmąja pakopa. Viršutiniame adapteryje buvo sumontuoti keturi papildomi kietojo kuro varikliai, sukurti tokiam pačiam lėtėjimui kaip ir pirmojo etapo atveju. Jie buvo paleisti po trečiojo etapo atskyrimo. Jėgainės skyriuje taip pat buvo vienas centrinis variklis ir keturi periferiniai.

Trečios scenos dizainas

Trečią, beveik aštuoniolikos metrų konstrukciją pagamino McDonnel Douglas. Jo tikslas buvo paleisti orbitą ir nuleisti Mėnulio modulį į Mėnulio paviršių. Trečiasis etapas buvo gaminamas dviem serijomis – 200 ir 500. Pastaroji turėjo tvirtą pranašumą padidindama helio tiekimą varikliui paleidus iš naujo.

Trečiąjį etapą sudarė du adapteriai – viršutinis ir apatinis, skyrius su kuru ir elektrinė. Degalų tiekimą į variklius reguliuojančioje sistemoje sumontuoti davikliai, matuojantys degalų balansą, jie duomenis tiesiogiai perduodavo į borto kompiuterį. patysvarikliai gali būti naudojami tiek nuolatiniu, tiek impulsiniu režimu. Beje, Amerikos kosminė stotis Skylab buvo sukurta remiantis šiuo trečiuoju etapu.

Įrankių blokas

Visos elektroninės sistemos buvo patalpintos įrankių dėžėje, kurios aukštis buvo kiek mažesnis nei metras ir maždaug 6,6 metro skersmens. Jis dedamas ant trečiojo žingsnio. Žiedo viduje buvo blokai, valdantys raketos paleidimą, jos orientaciją erdvėje, taip pat skrydį tam tikra trajektorija. Taip pat buvo navigacijos ir avarinės sistemos įrenginiai.

Valdymo sistemą reprezentavo borto kompiuteris ir inercinė platforma. Visas valdymo blokas turėjo temperatūros reguliavimo ir termoreguliacijos sistemą. Absoliučiai visa raketa buvo išbarstyta jutikliais, kurie nustato bet kokius gedimus. Jie rastus duomenis apie vieno ar kito elektroninio objekto avarinę būklę pateikė į valdymo pultą astronautų kabinoje.

Ruošiamasi paleidimui

Visą raketos Saturn-5 ir erdvėlaivio Apollo patikrinimą prieš skrydį atliko speciali penkių šimtų žmonių komisija. Tūkstančiai darbuotojų dalyvavo paleidime ir mokymuose Kanaveralo kyšulyje. Vertikalus surinkimas vyko Kosmoso centre, esančiame penki kilometrai nuo paleidimo vietos.

Likus maždaug dešimčiai savaičių iki išvykimo, visos raketos dalys buvo nugabentos į paleidimo vietą. Tokiems sunkiems objektams buvo naudojamos vikšrinės transporto priemonės. Kai visos raketos dalys buvo sujungtos kartu irbuvo prijungti visi elektros prietaisai, patikrinti ryšiai, įskaitant radijo sistemą – ir borto, ir žemės.

Toliau prasidėjo imobilizuoti raketų valdymo bandymai, vyko skrydžio modeliavimas. Patikrinome kosmodromo ir misijos valdymo centro Hiustone veikimą. Ir paskutinis bandomasis darbas jau buvo atliktas su tiesioginiu degalų papildymu į bakus iki laikotarpio, apimančio pirmojo etapo paleidimą.

Pradėti veiklą

Laikas prieš paleidimą prasideda likus šešioms dienoms iki raketos paleidimo į kosmosą. Tai yra standartinė procedūra, kuri buvo atlikta su Saturn-5. Per šį laikotarpį buvo padarytos kelios pauzės, kad būtų išvengta gedimų ir vėluojančio išvykimo. Paskutinis atgalinis skaičiavimas prasidėjo likus 28 valandoms iki paleidimo.

Pirmojo etapo užpildymas užtruko dvylika valandų. Be to, buvo pilamas tik žibalas, o skystas deguonis į cisternas tiekiamas keturias valandas prieš paleidimą. Prieš pilant degalus, visi bakai buvo aušinami. Oksidatorius pirmiausia buvo tiekiamas į antrojo etapo rezervuarus keturiasdešimt procentų, paskui į trečiojo – šimtą. Toliau antrojo dizaino konteineriai buvo užpildyti iki galo ir tik tada oksidatorius pateko į pirmąjį. Tokios įdomios procedūros dėka darbuotojai įsitikino, kad iš antrojo etapo bakų deguonies nenutekėjo. Bendras kriogeninio kuro pristatymo laikas degalų papildymo metu buvo 4,5 valandos.

Paruošus visas sistemas, raketa buvo perjungta į automatinį režimą. Iš penkių pirmosios pakopos variklių pirmiausia buvo paleistas centrinis fiksuotas, o tik po to periferiniai pagal priešingą schemą. Kitaspenkias sekundes raketa buvo sulaikyta, o tada švelniai išėjo iš laikiklių, kurie ją paleido, nukrypdama į šonus.

Kompiuteris, esantis instrumentiniame bloke, valdė raketos žingsnį ir riedėjimą. Visi žingsnio manevrai baigėsi po 31 skrydžio sekundės, tačiau programa ir toliau pulsavo, kol pirmasis etapas buvo visiškai atjungtas.

Dinaminis spaudimas prasidėjo septyniasdešimtą sekundę. Periferiniai varikliai dirbo iki kuro bakuose pabaigos, o vidurinis išsijungdavo dar 131 sekundę po pakilimo, kad būtų išvengta didelių raketos korpuso perkrovų. Pirmosios pakopos atsiskyrimas įvyko maždaug 65 kilometrų aukštyje virš žemės paviršiaus, o raketos greitis šiuo momentu jau buvo 2,3 kilometro per sekundę.

Tačiau atsiskyrus scena ne iš karto nukrito. Pagal konstrukcijos ypatybes jis toliau kopė iki šimto kilometrų ir tik tada pateko į Atlanto vandenyno vandenis 560 kilometrų atstumu nuo paleidimo vietos.

Antrojo etapo variklių paleidimas prasidėjo sekundę po pirmojo etapo atjungimo. Visos penkios elektrinės buvo paleistos vienu metu, o po 23 sekundžių buvo iš naujo nustatytas antros pakopos apatinis adapteris. Po to į savo rankas įgula ėmėsi naudodamiesi borto kompiuteriu. Antrojo etapo atskyrimas vyko 190 kilometrų aukštyje virš žemės paviršiaus, o darbai buvo perkelti į pagrindinį variklį. Už tai buvo atsakingi astronautai. Irpo erdvėlaivio paleidimo į Mėnulio orbitą trečioji pakopa atsiskyrė nuo valdomo modulio, kai po aštuoniasdešimties minučių rankiniu būdu buvo išjungtas variklis. Taigi „Saturnas-5“sugebėjo nugabenti astronautus į Mėnulį ir leisti amerikiečiams tapti pirmaisiais natūralaus Žemės palydovo užkariautojais.