Сатурн V

Сатурн V
Первая ракета «Сатурн V» (AS-501) на стартовой площадке, перед запуском «Аполлон-4». Фото НАСА
Общие сведения
Страна	США
Семейство	Сатурн
Назначение	ракета-носитель
Изготовитель	S-IC) North American (S-IVB)
Основные характеристики
Количество ступеней	3
Длина	110.6 м
Диаметр	10.1 м
Стартовая масса	3 038.5 т
Масса полезной нагрузки
- на НОО	140 тонн(корабль "Аполлон" и 3 ступень с остатком топлива).
- на траекторию к Луне	47 тонн +18 тонн 3 ступень с остатком топлива.
История запусков
Состояние
Места запуска	LC-39, Космический центр Кеннеди
Число запусков	13
- успешных	13
- неудачных	0
Первый запуск	9 ноября 1967
Последний запуск	14 мая 1973
Первая ступень -		5 x F-1
Тяга	33400 кН
Удельный импульс	260 c
Время работы	150 с
Горючее	керосин
Окислитель	жидкий кислород
Вторая ступень —		5 x J-2
Тяга	5,115 кН
Удельный импульс	418 с
Время работы	367 с
Горючее	жидкий водород
Окислитель	жидкий кислород
Третья ступень —		J-2
Тяга	1,001 кН
Удельный импульс	418 с
Время работы	165 + 335 с (2 включения)
Горючее	жидкий водород
Окислитель	жидкий кислород

«Сату́рн V» (англ. Saturn V) — американская ракета-носитель. Ракета «Сатурн V» остаётся наиболее мощной из созданных на данный момент человечеством. Детище выдающегося конструктора ракетно-космической техники Вернера фон Брауна, она могла вывести на низкую околоземную орбиту 140т и на траекторию к Луне 47 тонн полезного груза. «Сатурн V» использовалась для реализации американских лунных миссий (в том числе с её помощью была осуществлена первая посадка на Луну в июле 1969 года), а также для выведения на околоземную орбиту станции «Скайлэб» (в двухступенчатом варианте). Ракета-носитель трёхступенчатая, на первой ступени устанавливались пять кислородно-керосиновых двигателей, на второй — пять двигателей, работающих на жидких водороде и кислороде, на третьей ступени — один кислородно-водородный двигатель, такой же, как и на второй ступени.

Разработка

От C-1 к C-4

С 1960 до 1962 в центре космических полетов им. Маршалла рассматривались проекты ракет-носителей серии Сатурн C (Сатурн C-1, C-2, C-3, C-4), для осуществления пилотируемого полета на Луну. Проект Сатурн C-1 был реализован ракетой-носителем Сатурн I.

Проекты ракет-носителей C-2, C-3 и C-4 предолагалось использовать для сборки на орбите Земли лунного корабля, после чего лунный корабль должен выйти на траекторию к Луне, высадится на Луне и взлететь с нее. Масса такого корабля на земной орбите должна была составлять около 200 тонн.

Сатурн С-2 должен был выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой в 21.5 тонн, по этому проекту предполагалось собрать корабль для полета на Луну за пятнадцать пусков^[1].

По проекту Сатурн C-3 был трехступенчатой ракетой-носителем, на первой ступени были установлены два двигателя F-1, на второй четыре двигателя J-2, и третья ступень — вторая ступень ракеты носителя Сатурн I, S-IV. Сатурн C-3 должен был выводить на низкую околоземную орбиту массой 36,3 тонн, и по этому проекту лунный корабль должен был быть собран за четыре или пять пусков^[2].

Сатурн C-4, так же был трехступенчатой ракетой, первая ступень должна была иметь четыре двигателя F-1, ту же вторую ступень, что и на C-3, и третьей ступенью была [3].

C-5

10 января 1962 года NASA опубликовало планы строительства ракеты-носителя Сатурн C-5, на первой его ступени были установлены пять двигателей F-1, на второй ступени - пять двигателей J-2, и на третьей один J-2.^[4] С-5 должен был выводить на траекторию к Луне полезную нагрузку массой 41 тонны.

В начале 1963 года НАСА окончательно выбрало тип миссии (основной корабль остается на орбите, посадку совершает лунный модуль) и дало ракете-носителю Сатурн C-5 новое имя, Сатурн V.

Технические данные

Ступени

Схема ракеты-носителя «Сатурн V».

Сатурн V состояла из трех ступеней, S-IC, первая ступень, S-II вторая ступень и S-IVB третья. Все три ступени использовали жидкий кислород как окислитель. Топливом в первой ступени был керосин, а во второй и третьей жидкий водород

Первая ступень, S-IC

Основная статья:

Первая ступень, использованная в миссии Аполлон-8 в здании вертикальной сборки

S-IC производилась компанией Боинг. На ней было установлено пять кислородно-керосиновых двигателей F-1, суммарная тяга которых была приблизительно 33,4 МН. Первая ступень работала 2,5 минуты, разгоняла последующие ступени и полезную нагрузку до скорости 2,68 км/сек и выводила их на высоту 61 километр.^[5] Один из пяти двигателей был зафиксирован в центре, четыре других расположены диаметрально и могли поворачиваться, чтобы контролировать вектор тяги. В полете центральный двигатель выключался раньше, чтобы уменьшить тягу и перегрузки. Диаметр первой ступени 10 метров, высота 42 метра.

Вторая ступень, S-II

Основная статья: двигателя J-2. Как и на первой ступени, один двигатель был в центре и четыре остальных на внешнем круге, и могли поворачиваться, чтобы контролировать вектор тяги. Высота второй ступени была 24.9 метров и диаметр 10 метров, такой же как на первой ступени. Тяга ступени была 5.1 МН (в вакууме) и она по сей день является самой мощной ступенью на криогенном топливе. Вторая ступень, J-2, общая тяга которых составляла 5,115 кН. Вторая ступень работала приблизительно 6 минут, разгоняя ракету-носитель до скорости 6.84 км/сек, и выводя его на высоту 185 км. ^[6]

Третья ступень, S-IVB

Основная статья: J-2, и использовала жидкий кислород и жидкий водород как окислитель и топливо, как и вторая ступень S-II. Ступень развивала тягу около 1 МН. Высота ступени составляла 17.85 метров и диаметр 6.6 метров. Во время лунных миссии ступень включалась дважды, первый раз на 2.5 минуты для довыведения Аполлона на орбиту и во-второй раз для вывода Аполлона на траекторию к Луне.

Сборка

Схема запуска лунной миссии

Скайлэб

Основная статья: Скайлэб

Последний запуск Сатурна V, выводящий на низкую земную орбиту космическую станцию «Скайлэб»

Космическая станция «Скайлэб» была изготовлена на земле из неиспользованной второй ступени ракеты носителя Сатурн IB,

Космическая станция «Скайлэб» была запущена 14 мая 1973 года с помощью двухступенчатой модификации ракеты-носителя Сатурн V — Сатурн INT-21.

Цена

С 1964 года по 1973, из бюджета США было выделенно 6.5 миллиардов долларов на Сатурн V, максимум в 1966, 1.2 миллиарда.^[7] С учетом инфляции на Сатурн V было потраченно 32-45 миллиардов долларов в ценах 2007 года.^[8] Приблизительная стоимость одного запуска Сатурна V составляла 2.4-3.5 миллиарда долларов в ценах 2007 года.

Одна из главных причин отмены программы Аполлон после 6 успешных пилотируемых полетов на Луну была её высокая стоимость. В 1966 году NASA получила самый большой бюджет за свою историю - 4.5 миллиарда долларов с учетом инфляции, что составляло около 0.5 процента ВВП США.

Запуски Сатурна 5

Сатурн-5 запускался в дневное и ночное время, при благоприятных и не благоприятных погодных условиях, как показано на коллаже снимков запусков.

Серийный номер	Полет	Дата старта	Описание
SA-501	Аполлон 4	9 Ноября, 1967	Первый испытательный полёт
SA-502	Аполлон 6	4 Апреля, 1968	Второй испытательный полёт
SA-503	Аполлон 8	21 Декабря, 1968	Первый пилотируемый испытательный полёт Сатурна-5 с лунным орбитальным модулем.
SA-504	Аполлон 9	3 Марта, 1969	Земная орбита. Испытания лунного модуля.
SA-505	Аполлон 10	18 Мая, 1969	Лунная орбита. Испытания лунного модуля.
SA-506	Аполлон 11	16 Июля, 1969	Первый пилотируемый полёт с посадкой на Луне.
SA-507	Аполлон 12	14 Ноября, 1969	Прилунение около Сервейора 3 (Surveyor 3).
SA-508	Аполлон 13	11 Апреля, 1970	Полет прерван. Команда спасена.
SA-509	Аполлон 14	31 Января, 1971	Прилунение около Фра Мауро (Fra Mauro).
SA-510	Аполлон 15	26 Июля, 1971	Первый лунный Ровер (луноход).
SA-511	Аполлон 16	16 Апреля, 1972	Прилунение у кратера Декарта (Descartes)
SA-512	Аполлон 17	6 Декабря, 1972	Первый и единственный ночной старт. Последний лунный полет Апполона.
SA-513	Скайлэб 1	14 Мая, 1973	Двухступенчатая модификация (Saturn INT-21). На орбиту выведена станция «Скайлэб»
SA-514			Изготовлена для Аполлонов 18/19, но никогда не использовалась.
SA-515			Изготовлена в качестве резерва для Скайлэб, но никогда не использовалась.

См. также

• Аполлон (КА)
• Таблица пилотируемых полётов по американской программе «Аполлон»
• «Лунный заговор»

Литература

• Akens, David S (1971). Saturn illustrated chronology: Saturn's first eleven years, April 1957 - April 1968. NASA - Marshall Space Flight Center as MHR-5. Also available in PDF format. Retrieved on 2008-02-19.
• Benson, Charles D. and William Barnaby Faherty (1978). Moonport: A history of Apollo launch facilities and operations. NASA. Also available in PDF format. Retrieved on 2008-02-19. Published by University Press of Florida in two volumes: Gateway to the Moon: Building the Kennedy Space Center Launch Complex, 2001, ISBN 0-8130-2091-3 and Moon Launch!: A History of the Saturn-Apollo Launch Operations, 2001 ISBN 0-8130-2094-8
• Bilstein, Roger E. (1996). Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch Vehicles. NASA SP-4206. ISBN 0-16-048909-1. Also available in PDF format. Retrieved on 2008-02-19.
• Lawrie, Alan (2005). Saturn, Collectors Guide Publishing, ISBN 1-894959-19-1
• Orloff, Richard W (2001). Apollo By The Numbers: A Statistical Reference. NASA. Also available in PDF format. Retrieved on 2008-02-19. Published by Government Reprints Press, 2001, ISBN 1-931641-00-5
• Final Report - Studies of Improved Saturn V Vehicles and Intermediate Payload Vehicles (PDF). NASA - George C. Marshall Space Flight Center under Contract NAS&-20266. Retrieved on 2008-02-19.
• Saturn 5 launch vehicle flight evaluation report: AS-501 Apollo 4 mission (PDF). NASA – George C. Marshall Space Flight Center (1968). Retrieved on 2008-02-19.
• Saturn 5 launch vehicle flight evaluation report: AS-508 Apollo 13 mission (PDF). NASA – George C. Marshall Space Flight Center (1970). Retrieved on 2008-02-19.
• Saturn V Flight Manual - SA-503 (PDF). NASA – George C. Marshall Space Flight Center (1968). Retrieved on 2008-02-19.
• Saturn V Press Kit. Marshall Space Flight Center History Office. Retrieved on 2008-02-19.

Ссылки

Сайты NASA

• Apollo Lunar Surface Journal
• Saturn launch vehicles (PDF)
• Launch complex 39 facility description (PDF)

Другие сайты

• Apollo Saturn Reference Page
• Project Apollo Archive
• Apollo/Saturn V Development ApolloTV.net Video

Симуляторы

• 3D Saturn V Explorer and Launch Simulation Program
• 3D Apollo Simulator with Saturn V Simulation Program
• Saturn V/Saturn IB simulation for Orbiter spaceflight sim

Примечания

1. ↑ Сатурн C-2 в Encyclopedia Astronautica
2. ↑ Сатурн C-4 в Encyclopedia Astronautica
3. ↑ Сатурн C-3 в Encyclopedia Astronautica
4. ↑ Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch. — DIANE Publishing, 1999. — С. 59-61.
5. ↑ Saturn V News Reference: First Stage Fact Sheet
6. ↑ Saturn V News Reference: Second Stage Fact Sheet
7. ↑ Apollo Program Budget Appropriations. NASA. Проверено 16 января 2008.
8. ↑ The Inflation Calculator

Wikimedia Foundation. 2010.