De eerste Saturn-5-raket: beoordeling, kenmerken en interessante feiten

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Op basis van de ontwikkelingen van het eerste decennium van de 21e eeuw is de Saturn-5-raket (van Amerikaanse makelij) de krachtigste onder zijn broeders. De drietrapsstructuur is ontworpen in de jaren zestig van de vorige eeuw en was bedoeld om een persoon naar het maanoppervlak te brengen. Alle noodzakelijke schepen, die de opdracht hadden gekregen om de natuurlijke satelliet van onze planeet te verkennen, moesten eraan worden vastgemaakt.

Volgens het Apollo-programma was de maanmodule aan de raket bevestigd, in de adapter geplaatst en werd het lichaam van de orbiter eraan bevestigd. Zo'n single-launch-schema deed twee dingen tegelijk. Toegegeven, er was ook een tweetrapsmodel, dat slechts één keer werd gebruikt tijdens de lancering van het allereerste ruimtestation van de Verenigde Staten van Amerika in een baan om de aarde - Skylab.

Maanprogramma: mythe of waarheid?

Het is bijna een halve eeuw geleden,maar de geruchten over een verzonnen maanprogramma gaan onverminderd door. Iemand is er zeker van dat het een hoax is om astronauten naar de maan te sturen met behulp van de Saturn-5-raket. Voor zulke mensen is elk bewijs van de grote prestaties van de Amerikanen vreemd, en volgens hen zijn de video's gemaakt zonder buiten de planeet aarde te vliegen.

Soms gaat het gerucht dat de prachtig geconstrueerde Saturnus te perfect is om echt te zijn. Zelfs als het Saturn-programma heeft plaatsgevonden, waarom hebben de Amerikanen het dan niet voortgezet, daarbij verwijzend naar het verlies van alle ontwerpdocumentatie voor de Saturn-5-raket, en zijn ze shuttles gaan produceren die vele malen duurder zijn? Waarom was het nodig om de hele workflow van het ontwikkelen van een vergelijkbare raket helemaal opnieuw te beginnen? En hoe zou het mogelijk zijn om de technologische kaart voor de productie van de Saturn-5-raket te verliezen? Dit is tenslotte geen zandkorrel op een zandstrand.

Over het algemeen is de Saturn-5-raket de eerste in zijn soort, niet alleen ontworpen om astronauten naar de maan te brengen, maar ook om ze met succes naar huis terug te brengen. Bovendien moest de landing met alle apparatuur, inclusief de maanmodule met twee levende passagiers, heel soepel en zacht zijn, anders zou het hun laatste vlucht zijn geweest. Een deel van de massa kon worden gescheiden door de maanmodule los te koppelen van het commandoschip, dat op zijn beurt in een baan om de maan bleef en wachtte op de voltooiing van al het werk.

De Amerikaanse raket "Saturn-5" kan tot 140. worden opgetild en in een baan om de aarde worden gebrachtton vracht. Maar de meest gebruikte zware raket "Proton" kan bijvoorbeeld slechts 22 ton op zijn "lichaam" dragen. Indrukwekkend verschil, niet?

Zoals u weet, werden er verschillende Saturnus geproduceerd, en de laatste lanceerde het Skylab-ruimtestation met een gewicht van 77 ton. Het was zo enorm dat als het referentiepunt binnenin verloren ging, de astronaut enkele minuten in de lucht hing, wachtend op de wind van het ventilatiesysteem. Eigenlijk brak alleen Mir, die uit meerdere modules bestond, dit record. Maar het is de Saturn-5-raket die nog steeds het meest ambitieuze project ter wereld is en de krachtigste ruimtemachine, een record dat nog geen ander lanceervoertuig heeft kunnen verslaan.

Geschiedenis van Saturnus V

Aan het begin van zijn leven wordt het schip geconfronteerd met moeilijkheden in de vorm van een mislukte lancering met de deelname van een onbemand, slecht afgesteld systeem. Dit werd gevolgd door een weigering om de onbemande test te herhalen, maar alles eindigde met een "gelukkig" einde, want van 1968 tot 1973 waren er succesvolle lanceringen van tien Apollo-ruimteprogramma's en het bovengenoemde Skylab-ruimtestation. En dan wordt het Saturn-5-lanceervoertuig een museumexpositie en worden de productie en verdere werking ervan volledig stopgezet. Deze periode duurt voort tot op de dag van vandaag.

Interessante feiten

De Verenigde Staten begonnen in 1962 met de ontwikkeling van de Saturn-raket, en vier jaar later de eerste testvlucht. Om precies te zijn, de test was volledig mislukt, aangezien de tweede trap van de raket, die zou worden gelanceerd op een testlocatie in de buurt van St. Louis, eenvoudig explodeerde en in stukken uiteenviel. Volgens historische gegevens werd de onbemande vlucht van de raket voortdurend vertraagd door eindeloze storingen en tekortkomingen, maar in de herfst van 1967 wisten de Amerikanen nog steeds te slagen. In de tweede testfase van het Apollo 6-programma mislukte de poging om onbemand te besturen echter opnieuw. Van de vijf beschikbare motoren in de eerste trap werden er slechts drie in gebruik genomen, de motor in de derde trap startte helemaal niet en daarna viel de hele constructie voor iedereen onverwachts uit elkaar.

Desalniettemin werd tien dagen later een ongekende beslissing genomen om het Saturn V-lanceervoertuig zonder opnieuw testen naar de maan te sturen. Vergeet tenslotte de Koude Oorlog met de USSR en de wapenwedloop niet. Iedereen had haast en, zelfs uit angst voor onherstelbare tragische gevolgen, besloten ze toch om de natuurlijke satelliet van de aarde te veroveren zonder een derde testlancering.

Hierboven werd gezegd over de mystieke verdwijning van de technische documentatie en kenmerken van de Saturn-5 raket, maar in feite weerleggen de Amerikanen deze informatie en noemen het een fiets. Dit verhaal verscheen in 1996 in een wetenschappelijk boek over de geschiedenis van de vorming van de ruimtevaart. Simpel gezegd, de auteur meldde in haar regels dat NASA gewoon de blauwdrukken was kwijtgeraakt. Maar volgens NASA-medewerker Paul Shawcross, die een functie bekleedde in de divisie voor:interne inspectie, de tekeningen bleven echt niet, maar de ervaring en het technische "brein" bleven intact: alle gegevens werden in kleine stukjes fotografische film - microfilm geplaatst.

Specificaties

Wat zijn de belangrijkste technische kenmerken van de Saturn-5-raket? Laten we beginnen met het feit dat zijn hoogte 110 meter bereikte, en zijn diameter - tien, en met dergelijke parameters kon het tot 150 ton vracht de ruimte in lanceren, waardoor het in een bijna-baan om de aarde zou blijven.

In de klassieke versie heeft het drie stappen: in de eerste twee, vijf motoren elk en in de derde, één. De brandstof voor de eerste trap was in de vorm van RP-1 kerosine met vloeibare zuurstof als oxidatiemiddel, en voor de tweede en derde trap was het in de vorm van vloeibare waterstof met vloeibare zuurstof als oxidatiemiddel. De lanceerkracht voor de motoren van de Saturn-5-raket was 3.500 ton.

Raketontwerp

Het ontwerpkenmerk van de raket is een transversale verdeling in drie fasen, dat wil zeggen dat elke fase bovenop de vorige wordt geplaatst. In alle stadia waren draagtanks aanwezig. De treden werden verbonden door middel van speciale adapters. Het onderste deel werd samen met de carrosserie van de eerste trap afgescheiden en het bovenste ringvormige deel werd enkele tientallen seconden na de start van de motoren van de tweede trap afgescheiden. Het "koude schema" van fasescheiding werkte hier, dat wil zeggen, totdat de vorige verdwijnt, kunnen de motoren van de volgende niet starten.

Naast de startmotoren waren er remmotoren met vaste stuwstof op de trappendraagraket "Saturn-5". De ontwerper, Wernher von Braun, gebruikte ze om de treden de functie van zelflanding te geven. Ook in het compartiment van de derde trap was er een instrumentaal blok waarin de raket werd bestuurd.

Ontwerp van de eerste trap

De wereldberoemde Boeing werd de fabrikant. Van alle drie was het de eerste trede die de hoogste was, de lengte was 42,5 meter. Bedrijfstijd - ongeveer 165 seconden. Als we het podium van onder naar boven bekijken, dan kun je in het ontwerp direct het compartiment zelf vinden met vijf motoren, een brandstoftank met kerosine, een tussentankcompartiment, een tank met een oxidatiemiddel in de vorm van vloeibare zuurstof en een voorrok.

In het motorcompartiment bevonden zich de grootste Saturn-V-motoren - F-1, vervaardigd door het Amerikaanse bedrijf Rocketdyne. Het voortstuwingssysteem zelf bestond rechtstreeks uit de krachtstructuur, stabilisatie-eenheden en thermische beveiliging. Een van de motoren was in het midden op een vaste positie bevestigd en de andere vier waren op cardanische ophangingen opgehangen. Ook werden stroomlijnkappen geïnstalleerd op de zijkrachtcentrales om de motoren te beschermen tegen aerodynamische belastingen.

In het brandstofcompartiment waren vijf leidingen die de oxidator naar de hoofdbrandstof voerden, die al kant-en-klaar met tien leidingen naar de motoren werd aangevoerd. De rok had de functie om de eerste en tweede trap met elkaar te verbinden. Toen de vluchten van de vierde en zesde Apollos werden uitgevoerd,camera's werden aan de structuur bevestigd om de werking van de energiecentrale, de scheiding van de trappen en de regeling van vloeibare zuurstof te bewaken.

Ontwerp van de tweede fase

De fabrikant was het bedrijf, tegenwoordig onderdeel van de holding "Boeing" - Noord-Amerika. De lengte van de constructie was iets meer dan 24 meter en de bedrijfstijd was vierhonderd seconden. De componenten van de tweede trap waren verdeeld in een bovenste adapter, brandstoftanks, een compartiment met J-2-motoren en een onderste adapter die deze met de eerste trap verbond. De topadapter was uitgerust met vier extra motoren met vaste stuwstof die waren ontworpen voor dezelfde vertraging als bij de eerste trap. Ze werden gelanceerd na de scheiding van de derde fase. Het compartiment van de energiecentrale had ook één centrale motor en vier perifere motoren.

Derde fase ontwerp

De derde constructie van bijna achttien meter is gemaakt door McDonnel Douglas. Het doel was om de orbiter te lanceren en de maanmodule naar het oppervlak van de maan te laten zakken. De derde trap werd geproduceerd in twee series - 200 en 500. De laatste had een solide voordeel in een verhoogde aanvoer van helium in het geval van een herstart van de motor.

De derde trap bestond uit twee adapters - boven en onder, een compartiment met brandstof en een krachtcentrale. Het systeem dat de brandstoftoevoer naar de motoren regelt, is uitgerust met sensoren die de brandstofbalans meten, deze geven de gegevens direct door aan de boordcomputer. zichde motoren konden zowel in continue modus als in pulsmodus worden gebruikt. Overigens is op basis van deze derde trap het Amerikaanse ruimtestation Skylab tot stand gekomen.

Gereedschapsblok

Alle elektronische systemen waren ondergebracht in een gereedschapskist van iets minder dan een meter hoog en ongeveer 6,6 meter in diameter. Het wordt gesuperponeerd op de derde stap. In de ring bevonden zich blokken die de lancering van de raket, de oriëntatie in de ruimte en de vlucht langs een bepaald traject regelden. Er waren ook apparaten voor navigatie en noodsystemen.

Het besturingssysteem werd vertegenwoordigd door een boordcomputer en een traagheidsplatform. De gehele regeleenheid had een temperatuurregeling en thermoregulatiesysteem. Absoluut de hele raket was bezaaid met sensoren die eventuele storingen detecteren. Ze stuurden de gevonden gegevens over de noodtoestand van een of ander elektronisch object naar het controlepaneel in de astronautencabine.

Lancering voorbereiden

De volledige controle voorafgaand aan de vlucht van de Saturn-5-raket en het Apollo-ruimtevaartuig werd uitgevoerd door een speciale commissie van vijfhonderd mensen. Duizenden arbeiders namen deel aan de lancering en training op Cape Canaveral. Verticale montage vond plaats in het Space Center, op vijf kilometer van de lanceerplaats.

Ongeveer tien weken voor vertrek werden alle onderdelen van de raket naar de lanceerplaats getransporteerd. Voor dergelijke zware objecten werden rupsvoertuigen gebruikt. Toen alle delen van de raket met elkaar verbonden waren enalle elektrische apparaten waren aangesloten, de communicatie werd gecontroleerd, inclusief het radiosysteem - zowel aan boord als op de grond.

Verder begonnen geïmmobiliseerde tests van raketcontrole, er vond een vluchtsimulatie plaats. We hebben de werking van de ruimtehaven en het missiecontrolecentrum in Houston gecontroleerd. En het laatste testwerk werd al uitgevoerd met het rechtstreeks bijtanken van de tanks tot de periode rond de lancering van de eerste trap.

Bewerkingen starten

De pre-lanceringstijd begint zes dagen voor de lancering van de raket in de ruimte. Dit is een standaard procedure die werd uitgevoerd met de Saturn-5. Tijdens deze periode zijn er verschillende pauzes ingelast om storingen en een daaropvolgende vertraging bij het vertrek te voorkomen. Het laatste aftellen begon 28 uur voor de lancering.

Het vullen van de eerste etappe duurde twaalf uur. Bovendien werd er alleen kerosine gegoten en werd vier uur voor de lancering vloeibare zuurstof aan de tanks geleverd. Voor het tanken hebben alle tanks een afkoelingsprocedure doorlopen. Het oxidatiemiddel werd eerst met veertig procent aan de tanks van de tweede trap geleverd en vervolgens met honderd procent aan de tanks van de derde. Vervolgens werden de containers van het tweede ontwerp tot het einde gevuld en pas toen kwam het oxidatiemiddel in de eerste. Dankzij zo'n interessante procedure waren de arbeiders ervan overtuigd dat er geen zuurstof lekte uit de tanks van de tweede trap. De totale levertijd van cryogene brandstof tijdens het tanken was 4,5 uur.

Nadat alle systemen waren voorbereid, werd de raket overgeschakeld naar de automatische modus. Van de vijf motoren van de eerste trap werd de centrale vaste eerst gelanceerd, en pas daarna de perifere volgens het tegenovergestelde schema. Volgende ingedurende vijf seconden stond de raket in de wacht en verliet toen voorzichtig de houders die hem loslieten, naar de zijkanten afwijkend.

De computer, die zich in de instrumentale eenheid bevindt, bestuurde de pitch en roll van de raket. Alle pitch-manoeuvres eindigden op 31 seconden vliegen, maar het programma bleef pulseren totdat de eerste trap volledig was losgekoppeld.

Dynamische druk begon op de zeventigste seconde. Perifere motoren werkten tot het einde van de brandstof in de tanks, en de middelste ging nog eens 131 seconden na het opstijgen uit om grote overbelasting van het raketlichaam te voorkomen. De scheiding van de eerste trap vond plaats op ongeveer 65 kilometer boven het aardoppervlak en de snelheid van de raket was op dat moment al 2,3 kilometer per seconde.

Maar bij het scheiden viel het podium niet meteen naar beneden. Volgens de ontwerpkenmerken bleef het klimmen tot honderd kilometer en ging het pas daarna de wateren van de Atlantische Oceaan in op een afstand van 560 kilometer van de lanceerplaats.

De start van de motoren van de tweede etappe begon een seconde nadat de eerste etappe was losgekoppeld. Alle vijf krachtcentrales werden gelijktijdig gelanceerd en na 23 seconden werd de onderste adapter van de tweede trap gereset. Daarna nam de bemanning het heft in eigen handen met behulp van de boordcomputer. De scheiding van de tweede trap vond plaats op een hoogte van 190 kilometer boven het aardoppervlak en het werk werd overgedragen aan de hoofdmotor. Astronauten hadden de leiding. Enna de lancering van het ruimtevaartuig in een baan om de maan, scheidde de derde trap zich van de gecontroleerde module toen de motor na tachtig minuten handmatig werd uitgeschakeld. Zo kon "Saturnus-5" astronauten naar de maan brengen en de Amerikanen in staat stellen de eerste veroveraars van de natuurlijke satelliet van de aarde te worden.