Сатурн-5

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы покане проверялась опытными участниками и может значительно отличаться отверсии, проверенной 9 декабря 2021 года; проверки требуют37 правок.
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Сатурн-5
Сатурн-5
Первая ракета «Сатурн-5» (AS-501) на стартовой площадке, перед запуском «Аполлон-4». ФотоНАСА
Общие сведения
Страна США
СемействоСатурн
Назначениеракета-носитель
РазработчикВернер Фон Браун
ИзготовительBoeing (S-IC)
North American (S-II)
Douglas (S-IVB)
Основные характеристики
Количество ступеней3
Длина (с ГЧ)110,6м (363фт)
Диаметр10,1 м
Стартовая масса2965т при запуске Аполлона-16[1]
Масса полезной нагрузки
 • на НОО≈140 т (связка корабля Аполлон и третьей ступени носителя с остатком топлива). Третья ступень являлась полезной нагрузкой, так как выводила корабль к Луне.
 • на траекторию кЛуне43,5т[2]
История запусков
СостояниеИсторическое: программа закрыта
Места запускастартовый комплексLC-39,Космический центр имени Джона Ф. Кеннеди
Число запусков13
 • успешных12
 • неудачных0
 • частично
00неудачных
1 (Аполлон-6)
Первый запуск9 ноября1967
Последний запуск14 мая1973
Первая ступень —S-IC
Стартовая масса2290 тонн
Маршевые двигатели5 ×F-1
Тяга34 343кН (суммарная у земли)
Удельный импульс263 c (2580 Н·с/кг)
Время работы165 с
Горючеекеросин
Окислительжидкий кислород
Вторая ступень —S-II
Стартовая масса496,2 тонн
Маршевые двигатели5 ×J-2
Тяга5096кН (суммарная ввакууме)
Удельный импульс421 с (4130 Н·с/кг)
Время работы360 с
Горючеежидкий водород
Окислительжидкий кислород
Третья ступень —S-IVB
Стартовая масса132 тонны[источник не указан 2704 дня]
Маршевый двигательJ-2
Тяга1019,2кНвакууме)
Удельный импульс421 с (4130 Н·с/кг)
Время работы165 + 335 с (2 включения)
Горючеежидкий водород
Окислительжидкий кислород
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Сатурн-5 (англ. Saturn V) —американскаясверхтяжёлаяракета-носитель семействаСатурн. Использовалась для реализации пилотируемой посадки на Луну и подготовки к ней попрограмме «Аполлон», а также, в двухступенчатом варианте, для выведения на околоземную орбитуорбитальной станции «Скайлэб». Главный конструктор —Вернер фон Браун.

С 1967 года ракета «Сатурн-5» оставалась крупнейшей по величине, массе, мощности и грузоподъёмности из созданных человечеством ракет, выводившихполезную нагрузку на орбиту, превосходя более поздние «Спейс Шаттл», «Энергию» и «Falcon Heavy»[3][4]. Ракета выводила нанизкую околоземную орбиту 141 т по официальным данным (что включает в себя корабль «Аполлон» и последнюю ступень с остатками топлива для разгона межпланетного полёта), и на траекторию кЛуне 47 т полезного груза (65,5 т вместе с 3-й ступенью носителя). Полная масса, выведенная на орбиту при запуске станции Скайлэб, составила 147,36 т, в том числе станция Скайлэб с головным обтекателем — 88,5 т и вторая ступень с остатком топлива и неотделившимся переходником. В 2018 году этот рекорд побила ракетаИлона МаскаSpaceX Starship, у которой только одна первая ступеньSuper Heavy (Сверхтяжёлая) превосходит по стартовой массе всю ракету Сатурн-5.

Ракета-носитель выполнена потрёхступенчатой схеме, с последовательным расположением ступеней.

На первой ступени устанавливались пять кислородно-керосиновых ЖРДF-1, которые по сей день остаются самыми мощными однокамерными ракетными двигателями из когда-либо летавших.

На второй устанавливались пять двигателейJ-2, работающих на топливной паре жидкий водород-жидкий кислород, на третьей ступени — один водородно-кислородный ЖРД, аналогичный использованному на второй ступени.

Содержание

Разработка

[править |править код]

От C-1 к C-4

[править |править код]
Saturn 5 rocket

С 1960 по начало 1962 гг. вЦентре космических полётов им. Джорджа МаршаллаНАСА 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 наЛуну[5].

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[англ.]» 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[6].

По проекту «Сатурн C-3[англ.]» предусматривалось создание трёхступенчатой ракеты-носителя, на первой ступени которой должны были быть установлены два двигателяF-1, на второй — четыре двигателяJ-2, а третья ступень представляла собой вторую ступень ракеты-носителя «Сатурн-1» —S-IV[англ.]. «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[7].

«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 былаS-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[8].

C-5

[править |править код]

10 января1962 годаНАСА опубликовала планы строительства ракеты-носителя «Сатурн C-5». На первой её ступени должны были быть установлены пять двигателей F-1, на второй ступени — пять двигателейJ-2, и на третьей — один J-2[9]. С-5 должна была выводить на траекторию кЛуне полезную нагрузку массой 47 тонн.

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

Технические данные

[править |править код]
Схема ракеты-носителя «Сатурн-5».
Зависимость высоты, скорости (с учётом вращения Земли в точке старта) иперегрузки 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

[править |править код]

«Сатурн-5» состояла из трёх ступеней:S-IC — первая ступень,S-II — вторая иS-IVB — третья. Все три ступени использовалижидкий кислород какокислитель.Горючим в первой ступени былкеросин, а во второй и третьей —жидкий водород

Первая ступень, S-IC

[править |править код]
Основная статья:S-IC
Первая ступень, использованная в запуске «Аполлона-8» вкорпусе вертикальной сборки на космодроме

S-IC производилась компанией «Боинг». На ступени было установлено пять кислородно-керосиновыхдвигателейF-1, суммарная тяга которых была более 34 000кН. 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[10]. 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

[править |править код]
Основная статья:S-II

S-II производилась компанией «Норт Америкэн». Ступень использовала пять кислородно-водородныхдвигателейJ-2, общая тяга которых составляла около 5100кН. 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[11].

Третья ступень, S-IVB

[править |править код]
Основная статья:S-IVB

S-IVB производилась компанией «Дуглас» (с 1967 года — компанией «Мак-Доннэл Дуглас»). На ступени был установлен один двигательJ-2, который использовал жидкий кислород в качестве окислителя и жидкий водород в качестве горючего (аналогично второй ступениS-II). Ступень развивала тягу более 1000кН. Размеры ступени: высота 17,85 метра, диаметр 6,6 метра. Во время полётов наЛуну 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.

Программа отработки надёжности

[править |править код]
Огневые технологические испытания первой ступени S-IC в сборе с пятью ЖРД F-1 на стендеКосмического центра Маршалла. 1967 год.

Особенностью предполётной отработки «Сатурна-5» стал беспрецедентный объём наземных испытаний ракетного комплекса. Один изруководителей Управления пилотируемых полётов НАСАДжордж Эдвин Миллер[англ.], ответственный по этому вопросу, сделал ставку на наземную стендовую отработку всех ракетных систем и в первую очередьЖРД. Он наглядно и убедительно показал, что только чёткое разделение отработки на наземные и лётные этапы позволит уложиться в сроки полёта на Луну. Для этого были построены дорогостоящиестендовые сооружения, необходимые для проведенияогневых технологических испытаний (ОТИ) как отдельных двигателей F-1 и J-2, так и целиком первых и вторых ступеней ракеты[12][13][14].

Сборка

[править |править код]

Из-за колоссальных габаритов, сборка ракеты в горизонтальном положении оказалась нерациональной, т.к. её крайне сложно было бы установить в вертикальное положение. Для этой цели было построеноздание вертикальной сборки, высотой 160 метров со 139-метровыми воротами. Ракета собирается с помощью мостовых кранов и устанавливается на мобильную пусковую платформу, предварительно установленную на гусеничный транспортёр. Заправка ракеты осуществляется на стартовом комплексе.

Транспортировка

[править |править код]
Основная статья:Гусеничный транспортёр НАСА
Гусеничный транспортёр перевозит «Сатурн-5» на стартовую площадку

Для перевозки ракет «Сатурн-5» к стартовой площадке использовались специальные гусеничные транспортёры (англ. crawler-transporter). В то время (1965—1969 годы; до появления в 1969 годушагающего экскаватора4250-W) они являлись крупнейшими и наиболее тяжёлыми образцами наземной самоходной техники в мире. Эти транспортёры также оставались самыми большими и тяжёлымигусеничными машинами в мире до 1978 года (когда появилсяэкскаваторBagger 288).


Скайлэб

[править |править код]
Последний запуск «Сатурн-5», выводящий на низкую околоземную орбиту орбитальную станцию «Скайлэб»
Основная статья:Скайлэб

Орбитальная станция «Скайлэб» была изготовлена из неиспользованной второй ступени ракеты-носителя «Сатурн-1Б» —S-IVB. Первоначально планировалось, что ступень будет преобразована в орбитальную станцию уже непосредственно на околоземной орбите: после того как она вместе с наружным полезным грузом будет выведена на орбиту в качестве действующей ракетной ступени, освободившийся бак жидкого водорода прибывшие космонавты переоборудовали бы в жилой орбитальный модуль безиллюминаторов. Однако после отмены (в 1970 году, вследствие резкого урезания перспективного бюджетаНАСА) миссии «Аполлон-20», а затем и отмены (в том же году) полётов «Аполлонов −18 и −19» кЛуне, НАСА отказалось от этого плана — теперь в их распоряжении оставалось три неиспользованных ракеты-носителя «Сатурн-5», которые могли вывести на орбиту полностью оснащённую орбитальную станцию без необходимости использования её в качестве ракетной ступени.

Орбитальная станция «Скайлэб» была запущена 14 мая 1973 года с помощью двухступенчатой модификации ракеты-носителя «Сатурн-5».

Запуски Сатурна 5

[править |править код]

В 1967-73 годах произведено 13 пусков ракеты-носителя «Сатурн-5». Все признаны успешными[15].

Коллаж запусков ракеты-носителя «Сатурн-5»
Серийный номерПолезная нагрузкаДата стартаОписание
SA-501
Аполлон-49 ноября 1967Первый испытательный полёт
SA-502
Аполлон-64 апреля 1968Второй испытательный полёт
SA-503
Аполлон-821 декабря 1968Первый пилотируемый облётЛуны.
SA-504
Аполлон-93 марта 1969Околоземная орбита. Испытаниялунного модуля.
SA-505
Аполлон-1018 мая 1969Лунная орбита. Испытания лунного модуля.
SA-506
Аполлон-1116 июля 1969Первый пилотируемый полёт с посадкой на Луне вМоре Спокойствия[16].
SA-507
Аполлон-1214 ноября 1969Прилунение околоавтоматической межпланетной станции «Сервейер-3» вОкеане Бурь.
SA-508
Аполлон-1311 апреля 1970Авария в полёте. Облёт Луны. Команда спасена.
SA-509
Аполлон-1431 января 1971Прилунение около кратераФра Мауро.
SA-510
Аполлон-1526 июля 1971Прилунение вБолоте Гниения на юго-восточной окраинеМоря Дождей. Первый «Лунный Ровер» (американский транспортный луноход).
SA-511
Аполлон-1616 апреля 1972Прилунение укратера Декарт.
SA-512
Аполлон-177 декабря 1972Первый и единственный ночной старт. Прилунение вМоре Ясностидолины Тавр-Литтров. Последний лунный полёт по программе «Аполлон».
SA-513
Скайлэб14 мая 1973Изготовлена для «Аполлонов-18/19/20». Затем модернизирована в двухступенчатый вариант. На орбиту выведена станция «Скайлэб»
SA-514
--Изготовлена для «Аполлонов-18/19/20», но никогда не использовалась.
SA-515
--Изготовлена для «Аполлонов-18/19/20», также предназначалась в качестве резервной для запуска «Скайлэб», но никогда не использовалась.

Стоимость

[править |править код]

С 1964 по 1973 год изфедерального бюджета США было выделено на программу «Сатурн-5» 6,5 миллиардадолларов. Максимум пришёлся на 1966 год — 1,2 миллиарда[17]. С учётоминфляции на программу «Сатурн-5» было за этот период потрачено 47,25 миллиарда долларов в ценах2014 года[18]. Приблизительная стоимость одного запуска «Сатурн-5» составляла 1,19 миллиарда долларов в ценах 2014 года.

Одна из главных причин досрочного прекращениялунной 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 % тогдашнегоВВП США).

Оценки

[править |править код]
Этот разделнужно дополнить.
Пожалуйста,улучшите и дополните раздел.(4 октября 2019)

<В>ЦК КПСС — товарищуУСТИНОВУ Д.Ф

Докладываю основные соображения, связанные с осуществлением ракетно-космических программ в СССР в свете последних событий.

1. СССР открыл в 1957 г. космическую эру и впервые сделал много замечательных основополагающих шагов в освоении космоса. Однако за последние несколько лет мы сдавали США одну позицию за другой, по мере того как эта страна продвигалась вперед в развитии космонавтики.

В настоящее время мировое общественное мнение оценивает положение США как ведущих в этой области человеческой деятельности.

Основным достижением США, производящем наиболее сильное впечатление на народы всех стран, является наличие у них успешно летающей самой мощной в мире ракеты-носителя (РН) с грузоподъемностью 127 тонн на опорной орбите ИСЗ и облет Луны тремя космонавтами с помощью этой РН на космическом корабле «Аполлон» в конце 1968 г. Более того, в мае — июне 1969 г. США намереваются высадиться на Луне. <…>

Академик Глушко; 29.01.1969; арх. №2583 (9-13)[19]
Военно-промышленное руководство СССР о Сатурн-5

<В>ЦК КПСС <…> Максимальный полезный груз, выводимый отечественной ракетой-носителем УР-500 на орбиту ИСЗ, составляет 20 т, в то время как США располагают ракетоносителем «Сатурн-5» с полезным грузом на орбите ИСЗ до 135 т. Наличие у США тяжелого носителя позволило создать уникальную орбитальную станцию «Скайлэб», масса которой вместе с кораблем составляет 91 тонну. Используя ракету-носитель «Сатурн-5», США реализовали программу лунных экспедиций «Аполлон» и добились в области пилотируемых полетов на Луну убедительного превосходства. Помимо престижных задач американская программа «Сатурн-Аполлон» имела сильный политический резонанс и значительно повысила научный и технический потенциал США <…>

Конструкторская документация

[править |править код]

Чертежи "Сатурна-5" хранятся вЦентре космических полетов имени Маршалла на микроплёнках. В федеральном архиве вИст-Пойнте[англ.], штат Джорджия, хранится 2900 кубических футов (~82м³) бумажной документации[21].

См. также

[править |править код]

Примечания

[править |править код]
  1. Hitt, David.What Was The Saturn V? (англ.).Rocketry. Washington: NASA Educational Technology Services. Дата обращения: 1 мая 2014. Архивировано изоригинала 11 октября 2012 года.
  2. NASA - Saturn V (англ.).www.nasa.gov. Дата обращения: 18 января 2022.Архивировано 14 января 2022 года.
  3. Советская ракета-носительН-1 имела тягу 1-й ступени от 45 до более чем 50МН — 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.
  4. Максимальная полезная масса для Сатурна-5 учтена с массой последней ступени, при этом, ракетаЭнергия выводила на орбиту полезный груз105 тонн сболее северного космодрома
  5. Железняков, 2017, Ракеты-носители серии «Сатурн», с. 33.
  6. Сатурн C-2 в Encyclopedia Astronautica  (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2008.Архивировано 17 июня 2012 года.
  7. Сатурн C-4 в Encyclopedia Astronautica  (неопр.). Дата обращения: 21 июля 2008.Архивировано 17 июня 2012 года.
  8. Сатурн C-3 в Encyclopedia Astronautica  (неопр.). Дата обращения: 19 июля 2008.Архивировано 24 августа 2015 года.
  9. Bilstein, Roger E.Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch (англ.). — DIANE Publishing, 1999. — P. 59—61.Архивировано 2 февраля 2017 года.
  10. Saturn V News Reference: First Stage Fact Sheet
  11. Saturn V News Reference: Second Stage Fact Sheet
  12. Рахманин, 2013, с. 38.
  13. Мозжорин, 2000: «...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».
  14. Логотип YouTube Огневые технологические испытания первой ступени S-IC. Видеоролик NASA's Marshall Space Flight Center. 6 мин.
  15. В. П. Глушко (ред.). Космонавтика энциклопедия. — Москва: Советская энциклопедия, 1985. — 585 с.
  16. Saturn V launch vehicle flight evaluation report - AS-506 Apollo 11 mission (англ.) // George C. Marshall space flight center : Научно-технический отчёт / Saturn flight evaluation working group. — 1969. — 20 сентябрь. —P. 1-280.Архивировано 5 августа 2022 года.
  17. Apollo Program Budget Appropriations  (неопр.).NASA. Дата обращения: 16 января 2008.Архивировано 9 февраля 2012 года.
  18. The Inflation Calculator  (неопр.). Дата обращения: 16 декабря 2008. Архивировано изоригинала 21 июля 2007 года.
  19. Письма и документы В. П. Глушко из архивов РКК «Энергия» им. С. П. Королёва (1944-1980). Письмо от 29.01.1969 //Избранные работы академика В.П.Глушко / Судаков В. С. — Химки: НПО «Энергомаш», 2008. — Т. 1. — С. 106. — 129 с. —250 экз.Архивировано 27 сентября 2022 года.
  20. Письма и документы В. П. Глушко из архивов РКК «Энергия» им. С. П. Королёва (1974-1988). Письмо от 04.11.1974 //Избранные работы академика В.П.Глушко / Судаков В. С. — Химки: НПО «Энергомаш», 2008. — Т. 3. — 139 с. —250 экз.Архивировано 25 октября 2017 года.
  21. Michael Paine.Saturn 5 Blueprints Safely in Storage. space.com. 13 марта 2000 года.

Литература

[править |править код]

Ссылки

[править |править код]
Перейти к шаблону «Американская ракетно-космическая техника»
ЭксплуатируемыеРН
Разрабатываемые РН
Устаревшие РН
Разгонные блоки
Ускорители
* — японские проекты, использующие американские ракеты или ступени;курсив — проекты, отменённые до первого полёта
Перейти к шаблону «Ракеты-носители тяжёлого и сверхтяжёлого класса»
Ракеты-носителитяжёлого исверхтяжёлого класса
США
СССР /Россия
Китай
Евросоюз (ЕКА)
Япония
Индия
(СТ) — ракеты-носители сверхтяжёлого класса;     * — в разработке;    курсив — не эксплуатировались;    полужирное начертание — эксплуатируются в настоящее время.
Источник —https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Сатурн-5&oldid=145692896
Категории:
Скрытые категории: