Перейти до вмісту

Сатурн V

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Сатурн.
Сатурн V
Перша ракета «Сатурн V» (AS-501) на стартовому майданчику, перед запуском «Аполлон-4». Фото НАСА
Перша ракета «Сатурн V» (AS-501) на стартовому майданчику, перед запуском «Аполлон-4». Фото НАСА
Перша ракета «Сатурн V» (AS-501) на стартовому майданчику, перед запуском «Аполлон-4». Фото НАСА
Призначення ракета-носій
Виробник Boeing (S-IC)
North American (S-II)
Douglas (S-IVB)
Країна США
Розміри
Висота 110,6 м
Діаметр 10,1 м
Маса 2 963 500 кг
Ступенів 3
Вантаж
Вантаж на
ННО 		100 000 кг
Споріднені ракети
Родина Сатурн-1, -1Б
Історія запусків
Статус Недіюча
Космодроми LC-39, Космічний центр Кеннеді
Всього запусків 13
Успішних 13
Невдалих 0
Перший запуск 9 листопада 1967
Останній запуск 14 травня 1973
Відомий вантаж КК «Аполлон»

«Сатурн V», також «Сатурн-5»[1] (англ. Saturn V) — американська ракета-носій, розроблена НАСА. Належала до класу надважких і залишається найбільш вантажопідіймальною зі створених людством ракет, які виводили корисний вантаж на орбіту[2]. Здійснювала польоти у 1967—1973 роках. Була здатна вивести на низьку навколоземну орбіту 140 т, а на траєкторію до Місяця — 47 т корисного навантаження. Мала три ступені, працювала на рідкому паливі. На першому ступені встановлювалися п'ять киснево-гасових двигунів, на другому — п'ять двигунів, що працювали на рідких водні та кисні, на третьому ступені — один киснево-водневий двигун, такий же, як і на другому ступені.

«Сатурн V» був розрахований на пілотовані польоти. Ракета використовувалася для реалізації програми американських місячних місій[3]. З її допомогою була здійснена перша посадка людей на Місяць в липні 1969 року, а також для виведення на навколоземну орбіту станції «Скайлеб» (у двоступеневому варіанті)[4].

Станом на 2024 рік «Сатурн V» залишається єдиною ракетою-носієм, яка виводила людей за межі низької навколоземної орбіти (НОО)[5]. «Сатурн V» є рекордсменом з виведення корисного навантаження на низьку навколоземну орбіту — 141 136 кг (у цю масу входить паливо, необхідне для відправки Командно-службового модуля «Аполлон» і Місячного модуля на Місяць)[6][7].

«Сатурн V», найбільша серійна модель ракети сімейства «Сатурн», була розроблена під керівництвом видатного конструктора ракетно-космічної техніки Вернера фон Брауна в Центрі космічних польотів імені Маршалла в Гантсвіллі, штат Алабама[8][9]. Основними підрядниками будівництва ракети були компанії Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft Company та IBM. Було побудовано 15 придатних до польоту апаратів, ще три використовувалися для наземних випробувань. Загалом з Космічного центру Кеннеді було запущено 13 ракет «Сатурн V», дев'ять із яких доставили на Місяць 24 астронавти — від «Аполлона-8» (грудень 1968 року) до «Аполлона-17» (грудень 1972 року).

Історія

[ред. | ред. код]
Докладніше: Космічні перегони

Передумови

[ред. | ред. код]

У вересні 1945 року уряд США в рамках операції «Скріпка» (Paperclip)[10][11], санкціонованої тодішнім президентом США Гаррі Труменом[12], перевіз із Німеччини до США німецького ракетного технолога Вернера фон Брауна та понад 1500 німецьких ракетних інженерів і техніків. Фон Брауна, який брав участь у створенні німецької ракети «Фау-2» (V-2), передали до відділу ракетного проєктування армії США[13]. У період з 1945 по 1958 рік його робота полягала переважно в переданні американським інженерам ідей і методів, які лежали в основі розробки «Фау-2»[14]; крім того, він писав книги та статті для популярних журналів[15].

Цей підхід довелося змінити в 1957 році, коли Радянський Союз запустив «Супутник-1» — перший штучний супутник Землі, створений на базі міжконтинентальної балістичної ракети (МБР) Р-7, здатної доставити термоядерну боєголовку до території США[16][17][18]. Армія та уряд США почали докладати зусиль для того, щоб відправити американців у космос раніше за Радянський Союз. Для цього вони залучили команду фон Брауна, яка в 1956 році створила сімество ракет «Юпітер»[19][20]. У січні 1958 року ракета «Юнона-1[en]» запустила в космос перший американський супутник[21][22]. Фон Браун вбачав серію ракет «Юпітер» прототипом майбутнього сімейства ракет і називав її «немовля Сатурн»[23].

Розробка сімейства ракет «Сатурн»

[ред. | ред. код]
Докладніше: Сатурн (сімейство ракет-носіїв)
Конфігурації випробувальних версій "Сатурн V та літальних апаратів.
Вернер фон Браун на фоні двигунів F-1 першого ступеня ракети-носія «Сатурн V» у Ракетно-космічному центрі США[en].

Ракети сімейства «Сатурн» конструювалися на основі сімейства ракет «Юпітер», і з огляду на це отримали назву на честь планети Сонячної системи, наступної за Юпітером, — Сатурна[24].

Між 1960 і 1962 роками в Центрі космічних польотів імені Маршалла (MSFC) розробляли сімейство ракет «Сатурн», придатних для польотів на навколоземну орбіту та пілотованого польоту на Місяць, — «Сатурн C-1», «Сатурн C-2[en]», «Сатурн C-3[en]», «Сатурн C-4[en]»)[25][26].

Проєкти ракет-носіїв C-2, C-3 і C-4 передбачалося використовувати для складання на навколоземній орбіті корабля для польоту на Місяць, після чого цей корабель мав вийти на траєкторію до Місяця, висадитися на ньому і злетіти з нього. Маса такого корабля на навколоземній орбіті повинна була становити близько 200 тонн.

«Сатурн C-2» мав виводити на низьку навколоземну орбіту корисне навантаження масою 21,5 тонни. За цим проєктом передбачалося зібрати корабель для польоту на Місяць за 15 пусків[27].

«Сатурн C-3» планувався для виконання зустрічі на навколоземній орбіті[en] (EOR) як частини місячної місії, причому для однієї посадки на Місяць потрібно було здійснити щонайменше два або навіть три запуски[28]. «Сатурн C-3» був триступеневою ракетою-носієм: перший був обладнаний двома двигунами F-1, другий — чотирма двигунами J-2, а третій ступінь являв собою другий ступінь ракети «Сатурн C-1» — S-IV[en]. «Сатурн C-3» повинен був виводити на низьку навколоземну орбіту корисне навантаження масою 36,3 тонни[29].

Однак у Центрі космічних польотів імені Маршалла запланували ще більшу ракету, C-4, перший ступінь якої мав бути обладнаний чотирма двигунами F-1, другий являв собою збільшений C-3, а третій — S-IVB, ступінь з одним двигуном J-2. Для виконання місячної місії із зустріччю на навколоземній орбіті достатньо було здійснити лише два запуски ракети C-4[30].

Четверта ракета сімейства «Сатурн», «Сатурн C-4[en]», теж була триступеневою: перший ступінь був обладнаний чотирма двигунами F-1, другий ступінь був таким же, як і на C-3, а третім ступенем був S-IVB — збільшений варіант ступеня S-IV[en]. «Сатурн C-4» мав виводити на низьку навколоземну орбіту корисне навантаження масою 99 тонн, і за цим проєктом місячний корабель можна було б зібрати за два запуски[31][32].

10 січня 1962 року НАСА оголосило про плани створення наступної ракети серії — C-5. Вона планувалася триступеневою: перший ступінь — S-IC із п'ятьма двигунами F-1, другий — S-II з п'ятьма двигунами J-2, а третій — S-IVB з одним двигуном J-2[33]. С-5 мала виводити на траєкторію до Місяця корисне навантаження масою 41 тонна.

Ракета C-5 мала прийти випробування компонентів ще до побудови першої моделі. Третій ступінь S-IVB мав використовуватися як другий ступінь для моделі C-1B, тим самим продемонструвавши життєздатність концепції і можливість створення моделі C-5, а також надавши польотні дані, критично важливі для розробки C-5[23][34]. Було вирішено випробувати не кожен з основних компонентів моделі C-5 поодинці, а всю ракету в зборі: уже в першому випробувальному польоті ракета мала складатися з повних версій усіх трьох ступенів. Випробування всіх компонентів одночасно дало б змогу радикально зменшити кількість випробувальних польотів перед запуском з екіпажем[35].

На початку 1962 року НАСА остаточно вибрало C-5 як основну модель програми «Аполлон», а ракети перейменували: модель C-1 отримала назву «Сатурн I», C-1B — «Сатурн IB», а C-5 — «Сатурн V»[36][34]. Команду розробників у Центрі космічних польотів імені Маршалла (MSFC), якій була поставлена задача створити ракету, здатну доставити пілотований космічний корабель до Місяця і назад, очолив Вернер фон Браун[37]. Під час доопрацювань команда відмовилася від конструкції «Фау-2» з одним двигуном і почала розробляти модель із кількома двигунами[37].

Остаточна конструкція «Сатурна V» мала кілька ключових особливостей. Для першого ступеня було обрано двигуни F-1[38][39], а для другого і третього — J-2[40], новий двигун на рідкому водні[41][42]. НАСА остаточно визначилося зі своїми планами щодо продовження роботи над проеєктом «Сатурн» фон Брауна, і космічна програма «Аполлон» набрала обертів[43].

Проєктуванням ступенів займався Центр космічних польотів ім. Маршалла в Гантсвіллі, а для будівництва були обрані зовнішні підрядники[44]:

Вибір схеми польоту на Місяць для програми «Аполлон»

[ред. | ред. код]
Див. також: Аполлон (космічна програма)#Вибір концепції місії

Розробляючи схему пілотованого польоту на Місяць, НАСА розглядало три варіанти:

Для польоту за схемою прямого зльоту була потрібна надзвичайно велика ракета, здатна доставити космічний корабель із трьома астронавтами безпосередньо на поверхню Місяця. Схема зустрічі на навколоземній орбіті (EOR) потребувала двох запусків, під час яких на орбіту навколо Землі виводилися дві окремі частини космічного корабля, які потім стикувалися одна з одною, утворюючи один великий корабель для прямого приземлення. Схема зустрічі на навколомісячній орбіті передбачала запуск однією ракетою двох космічних апаратів: корабля-носія і меншого, двомісного посадкового модуля, який після посадки на Місяці та злету з нього стикувався з основним космічним апаратом на навколомісячній орбіті. Після цього астронавти мали перейти в основний корабель, посадковий модуль відкидався для зменшення загальної маси, а корабель-носій повертався на Землю[46][47].

Спочатку НАСА відкидало схему із зустріччю на навколомісячній орбіті, тому що вважало її найризикованішим варіантом, адже на той час стикування ще не здійснювали навіть на навколоземній орбіті, а тим більше на навколомісячній. Але кілька посадовців НАСА, зокрема інженер Дослідного центру імені Ленглі[en] Джон Губолт та адміністратор НАСА Джордж Лоу[en], були переконані, що стикування на навколомісячній орбіті спростить посадку на Місяць, оскільки буде найбільш економічно ефективним для ракети-носія, і що це буде найкращий шанс здійснити висадку на Місяць протягом десятиліття[48]. У цьому вдалося переконати й інших посадовців НАСА, і 7 листопада 1962 року адміністратор НАСА Джеймс Вебб офіційно затвердив зустріч на навколомісячній орбіті як схему польоту для програми «Аполлон», про що було оголошено 7 листопада 1962 року[48].

У серпні 1963 року директором проєкту з розробки ракети-носія «Сатурн V» був обраний Артур Рудольф. Він розробив вимоги до ракетної системи та план польоту для програми «Аполлон». Перша ракета-носій «Сатурн V» стартувала з Космічного центру імені Кеннеді 9 листопада 1967 року, у день народження Рудольфа. Політ пройшов бездоганно[49]. У травні 1968 року Рудольфа було призначено спеціальним помічником директора Центру космічних польотів імені Маршалла, а 1 січня 1969 року він пішов у відставку з НАСА[50]. 16 липня 1969 року ракета «Сатурн V» підняла у космос «Аполлон-11», який доставив перших людей на Місяць[51].

Список запусків

[ред. | ред. код]
Серійний
номер[a] 		Місія Дата запуску
(UTC) 		Пусковий
майданчик 		Примітки
SA-500F[en] Перевірка компонування складників Перевірка надійності з'єнання компонентів та роботи випробувального обладнання на пусковому майданчику 39А[en] до того, як була готова льотна модель. Перший ступінь утилізовано, другий перетворено на S-II-F/D, третій виставлено в Космічному центрі імені Кеннеді[52].
SA-500D[en] Динамічне випробування Оцінка реакції апарата на вібрації. Виставлено в Ракетно-космічному центрі США[en] в Гантсвіллі, штат Алабама[52].
S-IC-T[en] Перевірка роботи всіх систем Перший ступінь використовувався для статичних випробувань у Центрі космічних польотів імені Маршалла. Експонується в Космічному центрі імені Кеннеді[52].
SA-501 «Аполлон-4» 09.11.1967
12:00:01 		39А[en] Перший випробувальний 8,5-годинний політ ракети «Сатурн V», виведення безпілотного космічного апарата на високу навколоземну орбіту; демонстрація повторного запуску двигуна S-IVB; перевірка теплового екрана з моделюванням швидкості й кута траєкторії повернення з Місяця. Успішне випробування[53].
SA-502 «Аполлон-6» 04.04.1968
12:00:01 		39A Другий безпілотний запуск за програмою «Аполлон». 10-годинна місія з метою визначити, у яких умовах відбуватимуться пілотовані польоти. Оцінювання «Сатурна V» на предмет здійснення пілотованих польотів. Спроба демонстрації переходу на траєкторію польоту до Місяця та переривання польоту з використанням двигуна Службового модуля; три відмови двигуна, зокрема невдалий перезапуск S-IVB. Контролери польоту використовували двигун Службового модуля для повторення профілю польоту «Аполлона-4»[54].
SA-503 «Аполлон-8» 21.12.1968
12:51:00 		39A Перший пілотований політ «Сатурна V». Екіпаж: Френк Борман, Джеймс Ловелл, Вільям Андерс. Перший в історії людства вихід на навколомісячну орбіту. Командно-службовий модуль за 20 годин здійснив 10 обертів навколо Місяця[55].
SA-504 «Аполлон-9» 03.03.1969
16:00:00 		39A Другий пілотований політ «Сатурна V». Екпіжа: Джеймс Макдівітт, Девід Скотт, Рассел Швайкарт. Імітація польоту на Місяць на навколоземній орбіті. Перший пілотований політ Командно-службового і Місячного модулів на навколоземній орбіті. Відпрацювання перебудови корабля і маневрів, які виконуватимуться на навколомісячній орбіті у подальших місіях. Перевірка портативної системи життєзабезпечення, яка використовуватиметься на поверхні Місяця[56].
SA-505 «Аполлон-10» 18.05.1969
16:49:00 		39B Генеральна репетиція першої висадки на Місяць. Екіпаж: Томас Стаффорд, Джон Янг, Юджин Сернан. Другий пілотований вихід на навколомісячну орбіту. Місячний модуль пролетів на висоті 15 км над поверхнею Місяця[57].
SA-506 «Аполлон-11» 16.07.1969
13:32:00 		39A Перша посадка людей на поверхню Місяця, здійснена на базі Спокою в морі Спокою. Екіпаж: Ніл Армстронг, Майкл Коллінз, Базз Олдрін. Тривалість перебування на поверхні — 2 год 31 хв. Екіпаж привіз на Землю 21,55 кг місячного ґрунту[58].
SA-507 «Аполлон-12» 14.11.1969
16:22:00 		39A Невдовзі після зльоту в апарат двічі влучила блискавка, але серйозних пошкоджень не завдала. Екіпаж: Чарлз Конрад, Річард Гордон, Алан Бін. Друга посадка, здійснена в Океані Бур за 200 м від космічного корабля «Сервеєр-3», який приземлився там за 2,5 року до того. Астронавти демонтували деякі деталі цього апарата і привезли їх на Землю. Крім того, вони зібрали 34,30 кг місячних порід і привезли їх на Землю. Тривалість перебування астронавтів на поверхні Місяця — 7 год 45 хв[59].
SA-508 «Аполлон-13» 11.04.1970
19:13:03 		39A Третя спроба посадки Місяць. Екіпаж: Джеймс Ловелл, Джон Свайгерт, Фред Гейз[en]. 14 квітня на відстані 330 000 км від Землі через низькочастотні вібрації ракети[en] вибухнув кисневий балон і вийшли з ладу два з трьох паливних елементів, які забезпечували електропостачання відсіку екіпажу Командного модуля. Вийшли з ладу маршовий двигун і системи життєзабезпечення Службового модуля. Робочим залишився лише Місячний модуль, і екіпаж використав його як «рятувальну шлюпку» для повернення на Землю: траєкторію польоту вдалося скоригувати за допомогою двигуна цього модуля. Облетівши Місяць, астронавти успішно повернулися на Землю. Місію охарактеризували як «успішна невдача»[60].
SA-509 «Аполлон-14» 31.01.1971
21:03:02 		39A Третя посадка на Місяць. Здійснена у формації Фра Мауро[en], розташованій на північний схід від Океану Бур. Екіпаж: Алан Шепард, Стюарт Руса, Едгар Мітчелл. Упродовж польоту виконана велика дослідна програма, яка переважала за обсягом місії «Аполлон-11» і «Аполлон-12». Тривалість перебування астронавтів на поверхні Місяця — 9 год 21 хв. На Землю привезено 42,80 кг місячних порід[61].
SA-510 «Аполлон-15» 26.07.1971
13:34:00 		39A Перший політ із розширеним Місячним модулем і місячним автомобілем, який потім використовувався також у місіях «Аполлон-16» і «Аполлон-17». Екіпаж: Девід Скотт,

Альфред Ворден[en], Джеймс Ірвін. Місячний модуль приземлився в районі Гедлі-Апенніни[en], розташованому поблизу Моря Дощів. Тривалість перебування астронавтів на поверхні Місяця — 18 год 33 хв. На Землю привезено 76,70 кг місячних порід[62].

SA-511 «Аполлон-16» 16.04.1972
17:54:00 		39A Посадка на високогір'ї Декарта[en]. Екіпаж: Джон Янг, Кен Маттінглі, Чарльз Дюк. Другий політ із місячним автомобілем. Тривалість перебування астронавтів на поверхні Місяця — 20 год 14 хв. На Землю привезено 94,30 кг місячних порід[63].
SA-512 «Аполлон-17» 07.12.1972
05:33:00 		39A Єдиний нічний запуск «Сатурна V». Екіпаж: Юджин Сернан, Роналд Еванс, Гаррісон Шмітт. Місячний модуль здійснив посадку в регіоні Таурус-Літтроу[en]. Третій політ із місячним автомобілем. Перший геолог на Місяці. Остання висадка людей на Місяць. Тривалість перебування астронавтів на поверхні Місяця — 22 год 02 хв. На Землю привезено 110,40 кг місячних порід[64].
SA-513 «Скайлеб» 14.05.1973
17:30:00 		39A Запуск орбітальної лабораторії «Скайлеб», яка замінила третій ступінь S-IVB-513, виставлений у Космічному центрі імені Джонсона[65]. Спочатку ракета призначалася для скасованого польоту «Аполлон-18»[en][66].
SA-514 Не використовувалася Спочатку призначалася для скасованого польоту «Аполлон-18» або «Аполлон-19»[67]. Не літала. Пропонувалася для запуску міжнародної космічної станції «Скайлеб»[en]. Планувалося, що ця станція обслуговуватиметься в рамках програм «Аполлон» і «Союз[en]», а пізніше — «Спейс Шаттл»[68]. Перший ступінь цієї ракети (S-IC-14) експонується в Космічному центрі імені Джонсона, другий і третій (S-II-14, S-IV-14) — в Космічному центрі імені Кеннеді[69]. Проміжний ступінь[en] S-II експонується в Науковому парку[en] в Пуерто-Рико[70].
SA-515 Не використовувалася Спочатку призначалася для скасованого польоту «Аполлон-20». Не літала. Пізніше висувалися пропозиції запустити за допомогою цієї ракети резервну станцію «Скайлеб»[en] у період між січнем 1975-го і квітнем 1976 року[71], що дало б змогу подовжити місію «Союз — Аполлон» на 56—90 днів. До червня 2016 року перший ступінь ракети експонувався на складальному комплексі Мічуд, після чого його перевезли до Наукового центру INFINITY в штаті Міссісіпі. Другий ступінь (S-II-15) експонується в Космічному центрі імені Джонсона. Третій ступінь перетворений на резервну орбітальну майстерню «Скайлеб»; експонується в Національному музеї авіації і космонавтики США[52].
Колаж запусків ракети-носія «Сатурн-5»

Технічні дані

[ред. | ред. код]

Загальна характеристика

[ред. | ред. код]

За розміром і вантажопідйомністю ракета-носій «Сатурн V» перевершувала всі попередні ракети, які успішно літали на той час. З космічним кораблем «Аполлон» на вершині вона сягала 111 м заввишки і, без урахування ребер, мала 10 м у діаметрі. Повністю заправлений «Сатурн V» важив 2 900 000 кг[72] і був здатен вивести на низьку навколоземну орбіту (НОО) 118 000 кг, а доставити до Місяця — щонайменше 41 000 кг[73]. У результаті подальших модернізацій вантажопідйомність ще збільшилася; під час останніх трьох місячних місій «Аполлон» доставляв на Місяць до 43 500 кг[74].

Маючи висоту 111 м, «Сатурн V» був на 18 м вищим за статую Свободи, якщо рахувати її висоту від землі до факела[75], і на 15 м вищим за вежу Єлизавети (її часто називають Біг-Бен, хоча насправді це назва її колокола) у Вестмінстерському палаці[76]. Для порівняння, ракета-носій «Меркурій-Редстоун[en]», яка запустила космічний корабель «Freedom 7» із першим американським астронавтом на борту, була приблизно на 3,4 м вища за ступінь S-IVB і забезпечувала меншу тягу на рівні моря (350 кН)[77], ніж система аварійного виведення командного модуля «Аполлона» (667 кН)[78] — хоча «Меркурій-Редстоун» могла підтримувати цю тягу набагато довше: 143,5 с проти 3,2 с[79][80].

Розробкою «Сатурна V» займався переважно Центр космічних польотів імені Маршалла в Гантсвіллі, штат Алабама, хоча численні основні системи, зокрема силові установки, розробляли субпідрядники. Ракета була обладнана ракетними двигунами F-1 і J-2 — настільки потужними, що під час їх випробувань у Космічному центрі імені Джона Стенніса в прилеглих будинках вибивало шибки[81][82].

Конструкція ракети «Сатурн V»

[ред. | ред. код]

На початковому етапі розробники вирішили застосувати в «Сатурні V» якнайбільше технологій від «Сатурна I». Через це конструкція третього ступеня «Сатурна V» (S-IVB-500) базувалася на конструкції другого ступеня «Сатурна IB» (S-IVB-200). Приладовий блок[en], який керував «Сатурном V», мав такі ж характеристики, що й приладовий блок «Сатурна IB»[83].

Ракета «Сатурн V» була зроблена переважно з алюмінію, а також із титану, поліуретану, корку та азбесту[84]. Креслення та інші плани ракети доступні на мікроформі[en] в Центрі космічних польотів ім. Маршалла[85]. «Сатурн V» складався з трьох ступенів та приладового блока[en]:

Ступінь Модифікація Виробник Двигун Паливо Окисник Суха маса,
кг 		Висота,
м 		Діаметр,
м 		Потужність,
кН
Перший S-IC Boeing F-1, 5 шт. Гас (РП-1) Рідкий кисень 137 000 42,07 10 34 500
Другий S-II North American Aviation J-2, 5 шт. Рідкий водень Рідкий кисень 36 000 24,87 10 4 900
Третій S-IVB Douglas Aircraft Company J-2, 1 шт. Рідкий водень Рідкий кисень 10 000 17,86 6,6 1 000

Рідкий водень (LH2) має вищу питому енергоємність (кількість енергії на одиницю маси), ніж РП-1, завдяки чому він більш придатний для орбіт, для виходу на які потрібні великі запаси енергії, як-от виведення на траєкторію польоту до Місяця, яке передбачали місії програми «Аполлон». З іншого боку, паливо РП-1 має вищу густину енергії (енергія на одиницю об'єму) і дає більшу реактивну тягу, ніж рідкий водень, — а отже, воно більш придатне для зменшення аеродинамічного опору і гравітаційних втрат на початкових етапах польоту. Якби перший ступінь працював на рідкому водні, то об'єм, необхідний для виконання тієї ж роботи, був би більш ніж втричі більшим; з погляду тогочасного стану аеродинамічної техніки така конструкція була неможливою[86]. На розгінних блоках використовувалися також невеликі твердопаливні допоміжні двигуни, які розділяли ступені й забезпечували правильне положення рідкого палива для його всмоктування в насоси[87].

Перший ступінь

[ред. | ред. код]
Докладніше: S-IC
Перший ступінь, використаний в місії «Аполлон-8» монтується в Будівлі для збирання космічних кораблів (VAB). Обтічники та ребра двигуна ще не встановлені.

Перший ступінь ракети «Сатурн V», S-IC[88], будувала компанія Boeing на складальному заводі Мічуд у Новому Орлеані (пізніше компанія Lockheed Martin будувала на ньому зовнішні паливні баки для космічних кораблів «Спейс Шаттл»).

Більшу частину стартової маси першого ступеня становило паливо РП-1, роль окисника для якого виконував рідкий кисень[89]. Ступінь був 42 м заввишки і 10 м у діаметрі. Він забезпечував 34 500 кН) тяги на рівні моря[90]. Суха маса ступеня S-IC становила близько 137 000 кг, маса повністю заправленого — 2 214 000 кг. S-IC приводився в рух п'ятьма двигунами Rocketdyne F-1, чотири з яких розміщувалися по кутах квадрата, а п'ятий — у його центрі. Центральний двигун утримувався у фіксованому положенні, а чотири зовнішні двигуни за допомогою гідроприводів були здатні повертатися на карданних підвісах[91]. У польоті центральний двигун вимикався приблизно на 26 с раніше, ніж зовнішні, щоб обмежити перевантаження. Перший ступінь працював протягом 168 с (запалювання відбувалося приблизно за 8,9 с до пуску), а в момент вимкнення двигунів ракета досягала висоти близько 67 км, віддалялася від місця пуску приблизно на 93 км і рухалася зі швидкістю близько 2300 м/с[92].

Висувалися пропозиції замінити двигуни першого ступеня «Сатурна V» на твердопаливний ракетний двигун AJ-260x[en]. Цей спростило б конструкцію за рахунок відмови від п'ятидвигунної конфігурації, завдяки чому зменшилися б витрати на запуск[93]. Однак цей двигун так і не запустили у виробництво[94].

Другий ступінь

[ред. | ред. код]
Докладніше: S-II
Ступінь S-II піднімають на випробувальний стенд A-2 на випробувальному полігоні в Міссісіпі.

Ступінь S-II[95] виготовляла компанія North American Aviation у місті Сіл-Біч, Каліфорнія. Ступінь приводили в рух п'ять двигунів Rocketdyne J-2, які були розташовані за тією ж схемою, що й на ступені S-IC, і живилися сумішшю рідкого водню й рідкого кисню; крім того, він мав чотири зовнішніх двигуни для керування. Другий ступінь був заввишки 24,87 м; його діаметр був такий же, як в першого ступеня, — 10 м[96][97]. Це був найбільший кріогенний ступінь на той час, і він залишався таким аж до початку програми «Спейс Шаттл» у 1981 році. Другий ступінь мав суху масу близько 36 000 кг; повністю заправлений паливом ступінь важив 480 000 кг. Він прискорював «Сатурн V» у верхніх шарах атмосфери з тягою 4900 кН у вакуумі[98], працював приблизно 6 хвилин і розганяв ракету-носій до швидкості 6,84 км/с, виводячи її на висоту 185 км[99].

90 відсотків маси заправленого ступеня становило паливо. Під час структурних випробувань виявилося, що його конструкція надто слабка, і через це сталися дві невдачі. Замість міжбакової вставки для розділення двох паливних баків, як це було зроблено в S-IC, у S-II використовувалася спільна перегородка, утворена з верхньої частини бака з рідким киснем і нижньої частини бака з рідким воднем. Вона складалася з двох алюмінієвих листів, розділених комірчастою структурою з фенольної смоли[100][101]. Задачею цієї перегородки було ізолювати ці два баки, різниця температур яких становила 70 °C. Застосування спільної перегородки дало змогу зменшити масу другого ступеня на 3,6 т за рахунок усунення другої перегородки та зменшення загальної довжини ступеня[102]. Другий ступінь, як і перший, транспортували від заводу-виробника до мису Кеннеді морем[103].

Третій ступінь, S-IVB

[ред. | ред. код]
Докладніше: S-IVB
Ступінь S-IVB вивозять зі складального цеху НАСА.

Третій ступінь, S-IVB[104], виготовляла компанія Douglas Aircraft Company на заводі в Гантінгтон-Біч у Каліфорнії. Ступінь був обладнаний одним двигуном Rocketdyne J-2, який працював на тому ж паливі, що й другий ступінь S-II[105]. Баки з рідким киснем і рідким воднем на ньому теж розділяла спільна перегородка. Ступінь мав висоту 17,86 м і діаметр 6,604 м. Він теж був спроєктований із намаганням максимально зменшити його масу, хоча і не так агресивно, як S-II. Ступінь мав суху масу близько 10 000 кг; повністю заправлений ступінь важив близько 119 000 кг[106]. Ступінь розвивав тягу близько 1 МН[107].

S-IVB — єдиний ступінь ракети-носія «Сатурн V», який допускав перевезення вантажним літаком; ця задача покладалася на спеціально створений літак Aero Spacelines Pregnant Guppy[en][108].

Під час польотів до Місяця ступінь вмикали двічі: перший раз на 2,5 хвилини для довиведення «Аполлона» на навколоземну орбіту після першого і другого ступенів і вдруге — для виведення його на траєкторію до Місяця.

Збірка

[ред. | ред. код]

Транспортування

[ред. | ред. код]

Для перевезення ракет Сатурн V до стартового майданчика використовувалися спеціальні гусеничні транспортери (англ. crawler-transporter). Свого часу вони були найбільшими зразками наземної самохідної техніки у світі.

Схема місячної експедиції

[ред. | ред. код]

Скайлеб

[ред. | ред. код]
Останній запуск Сатурна V, який виводить на низьку земну орбіту космічну станцію «Скайлеб»
Докладніше: Скайлеб

Космічна станція «Скайлеб» була виготовлена на землі, з невикористаного другого ступеня ракети-носія Сатурн IB, S-IVB. Спочатку планувалося, що станція буде перетворена з S-IVB в орбітальну станцію вже на орбіті: після того як останній ступінь буде виведено на орбіту як робочий ракетний ступінь, звільнений бак рідкого водню повинен був бути дооснащений і конструкція перетворилася б на орбітальний модуль. Однак внаслідок різкого урізання бюджету на початку 70-х років НАСА відмовилося від цих планів. Після скасування місій «Аполлон-19», «Аполлон-20», а потім і скасування «Аполлон-18», у розпорядженні НАСА залишилося кілька невикористаних ракет Сатурн V, які могли вивести на орбіту повністю оснащену орбітальну станцію без необхідності використання її як ступеня.

Космічна станція «Скайлеб» була запущена 14 травня 1973 року з допомогою двоступеневої модифікації ракети-носія Сатурн V — Сатурн INT-21.

Вартість

[ред. | ред. код]

З 1964 по 1973 рік з бюджету США було виділено 6,5 мільярда доларів на Сатурн V, максимум в 1966, 1,2 мільярда[109]. З урахуванням інфляції на Сатурн V було витрачено 32-45 мільярдів доларів у цінах 2007 року[110]. Приблизна вартість одного запуску Сатурна V становила 2,4-3,5 мільярда доларів в цінах 2007 року.

Одна з головних причин скасування програми «Аполлон» після 6 вдалих пілотованих польотів на Місяць була її висока вартість. У 1966 році NASA отримала найбільший бюджет за свою історію — 4,5 мільярда доларів з урахуванням інфляції, що становило близько 0,5 відсотка ВВП США.

Див. також

[ред. | ред. код]

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. ↑ Британія готується увірватися в "космічну гонку" після 50-річної перерви. www.unian.ua (укр.). Процитовано 26 січня 2025.
  2. ↑ Радянська ракета-носій Н-1 мала тягу від 45 до 50 МН, майже в 1,5 рази більше, ніж «Сатурн V», але всі 4 проведених запуски були невдалими, корисне навантаження не було виведенр на орбіту ні в одному з пусків.
  3. ↑ First Saturn V Rollout Began an Era of Exploration - NASA (амер.). 20 серпня 2012. Процитовано 26 січня 2025.
  4. ↑ Skylab - NASA (амер.). Процитовано 26 січня 2025.
  5. ↑ https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20200002830/downloads/20200002830.pdf
  6. ↑ https://www.asme.org/topics-resources/content/5-most-powerful-space-launch-systems
  7. ↑ https://orbitaltoday.com/2022/09/05/starship-vs-saturn-v-choosing-a-winner/
  8. ↑ Wernher von Braun - NASA (амер.). Процитовано 26 січня 2025.
  9. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/06/stages-to-saturn-sp-4206.pdf
  10. ↑ Records of the Secretary of Defense (RG 330). National Archives (англ.). 15 серпня 2016. Процитовано 2 лютого 2025.
  11. ↑ Operation Paperclip : the secret intelligence program to bring Nazi scientists to America | WorldCat.org. search.worldcat.org (англ.). Процитовано 2 лютого 2025.
  12. ↑ https://bioethicsarchive.georgetown.edu/achre/commeet/meet14/brief14/tab_d/br14d2.html
  13. ↑ https://web.archive.org/web/20200903001106/https://www.pbs.org/wgbh/americanexperience/features/chasing-moon-wernher-von-braun-and-nazis/
  14. ↑ Wernher von Braun. earthobservatory.nasa.gov (англ.). 2 травня 2001. Процитовано 2 лютого 2025.
  15. ↑ Wernher von Braun - NASA (амер.). Процитовано 2 лютого 2025.
  16. ↑ Soviet robots in the solar system : mission technologies and discoveries | WorldCat.org. search.worldcat.org (англ.). Процитовано 2 лютого 2025.
  17. ↑ The Dawn of the Space Age — Central Intelligence Agency. web.archive.org. 28 вересня 2013. Процитовано 2 лютого 2025.
  18. ↑ Bilstein, Roger E.; Lucas, William R. (1980). Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch Vehicle. Washington, DC: U.S. National Aeronautics and Space Administration. ISBN 0-16-048909-1. OCLC 36332191.
  19. ↑ JUPITER C FACT SHEET | Spaceline (амер.). Процитовано 2 лютого 2025.
  20. ↑ Reach for the Stars - TIME. web.archive.org. 21 грудня 2007. Процитовано 2 лютого 2025.
  21. ↑ Juno-1. Gunter's Space Page (англ.). Процитовано 2 лютого 2025.
  22. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2018/01/explorer_i_boehm_document.pdf?emrc=0e3d66
  23. ↑ а б Bilstein, Roger E. (1999-08). Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch Vehicle (англ.). DIANE Publishing. ISBN 978-0-7881-8186-3.
  24. ↑ Cortright, E. M. (1 січня 1975). Apollo Expeditions to the Moon (англ.). Процитовано 3 лютого 2025.
  25. ↑ http://astronautix.com/data/satvint.pdf
  26. ↑ Dunar, Andrew J.; Waring, Stephen P. (1999). Power to Explore: A History of Marshall Space Flight Center, 1960-1990 (англ.). National Aeronautics and Space Administration, NASA History Office, Office of Policy and Plans. ISBN 978-0-16-058992-8.
  27. ↑ / lvs/saturnc2.htm Сатурн C-2 в Encyclopedia Astronautica
  28. ↑ Moonport: A History of Apollo Launch Facilities and Operations. web.archive.org. 14 липня 2019. Процитовано 3 лютого 2025.
  29. ↑ Saturn C-3. www.astronautix.com. Процитовано 3 лютого 2025.
  30. ↑ Erickson, Lance K. (2010). Space Flight: History, Technology, and Operations (англ.). Rowman & Littlefield. ISBN 978-0-86587-419-0.
  31. ↑ Saturn C-4. www.astronautix.com. Процитовано 4 лютого 2025.
  32. ↑ Сатурн C-3 в Encyclopedia Astronautica
  33. ↑ Bilstein, Roger E. (1999). ? id = JnoZTbVLx0MC Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo / Saturn Launch. DIANE Publishing. с. 59—61. Процитовано 4 лютого 2008. {{cite book}}: Пропущено вертикальну риску в: |url= (довідка)
  34. ↑ а б https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19740004382/downloads/19740004382.pdf
  35. ↑ Cortright, E. M. (1 січня 1975). Apollo Expeditions to the Moon (англ.). Процитовано 6 лютого 2025.
  36. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/03/sp-4402.pdf
  37. ↑ а б https://web.stanford.edu/~cantwell/AA284A_Course_Material/AA284A_Resources/Bilstein,%20Roger%20E.%20Stages%20to%20Saturn%20A%20Technological%20History%20of%20the%20ApolloSaturn%20Launch%20VehiclesNASA%20SP-4206%201980.pdf
  38. ↑ https://web.archive.org/web/20051221102301/http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/First_Stage.pdf
  39. ↑ F-1 Engine. www.apollosaturn.com (англ.). Процитовано 5 березня 2025.
  40. ↑ J-2 Engine. www.apollosaturn.com (англ.). Процитовано 5 березня 2025.
  41. ↑ https://web.archive.org/web/20150326211327/http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/Second_Stage.pdf
  42. ↑ https://web.archive.org/web/20051221114641/http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/Third_Stage.pdf
  43. ↑ Boeing: History -- Products - Boeing Saturn V Moon Rocket. web.archive.org. 20 листопада 2010. Процитовано 7 лютого 2025.
  44. ↑ Boeing: History -- Products - Boeing Saturn V Moon Rocket. web.archive.org. 20 листопада 2010. Процитовано 10 лютого 2025.
  45. ↑ Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft. web.archive.org. 20 жовтня 2015. Процитовано 11 лютого 2025.
  46. ↑ Cortright, E. M. (1 січня 1975). Apollo Expeditions to the Moon (англ.). Процитовано 11 лютого 2025.
  47. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/04/sp-4029.pdf
  48. ↑ а б Bilstein, Roger E. (1980). Stages to Saturn: A Technological History of the Apollo/Saturn Launch Vehicles (англ.). Scientific and Technical Information Branch, National Aeronautics and Space Administration. ISBN 978-0-16-048909-9.
  49. ↑ Saturn 5 Coordinator; Arthur Rudolph. The New York Times (англ.). ISSN 0362-4331. Процитовано 12 лютого 2025.
  50. ↑ Saturn Chief Leaving Post. The New York Times (амер.). 15 травня 1968. ISSN 0362-4331. Процитовано 12 лютого 2025.
  51. ↑ Apollo 11 Mission Overview - NASA (амер.). 17 квітня 2015. Процитовано 12 лютого 2025.
  52. ↑ а б в г Wright, Mike. Three Saturn Vs on Display Teach Lessons in Space History. NASA. Архів оригіналу за 15 листопада 2005. Процитовано 10 лютого 2011.
  53. ↑ Apollo 4 - NASA (амер.). Процитовано 16 лютого 2025.
  54. ↑ Apollo 6 - NASA (амер.). Процитовано 16 лютого 2025.
  55. ↑ Apollo 8: Mission Details - NASA (амер.). 8 липня 2009. Процитовано 16 лютого 2025.
  56. ↑ Apollo 9: Mission Details - NASA (амер.). 8 липня 2009. Процитовано 17 лютого 2025.
  57. ↑ Apollo 10: Mission Details - NASA (амер.). 8 липня 2009. Процитовано 17 лютого 2025.
  58. ↑ Apollo 11 Mission Overview - NASA (амер.). 17 квітня 2015. Процитовано 17 лютого 2025.
  59. ↑ Apollo 12: The Pinpoint Mission - NASA (амер.). 8 липня 2009. Процитовано 17 лютого 2025.
  60. ↑ Apollo 13: The Successful Failure - NASA (амер.). 6 квітня 2020. Процитовано 18 лютого 2025.
  61. ↑ Apollo 14: Mission Details - NASA (амер.). 8 липня 2009. Процитовано 18 лютого 2025.
  62. ↑ Apollo 15: Mission Details - NASA (амер.). 8 липня 2009. Процитовано 18 лютого 2025.
  63. ↑ Apollo 16: Mission Details - NASA (амер.). 8 липня 2009. Процитовано 18 лютого 2025.
  64. ↑ Apollo 17: Mission Details - NASA (амер.). 7 квітня 2011. Процитовано 18 лютого 2025.
  65. ↑ Three Saturn Vs on Display Teach Lessons in Space History. web.archive.org. 15 листопада 2005. Процитовано 19 лютого 2025.
  66. ↑ Where No Man Has Gone Before, Ch12-2. web.archive.org. 12 лютого 2023. Процитовано 19 лютого 2025.
  67. ↑ Saturn V SA-514 S-IC First Stage. www.johnweeks.com. Процитовано 13 травня 2022.
  68. ↑ Skylab B. Архів оригіналу за 1 жовтня 2016.
  69. ↑ Wright, Mike. Three Saturn Vs on Display Teach Lessons in Space History. NASA. Архів оригіналу за 15 листопада 2005. Процитовано 10 лютого 2011.
  70. ↑ A Field Guide to American Spacecraft. Архів оригіналу за 6 січня 2020.
  71. ↑ Skylab B. Архів оригіналу за 1 жовтня 2016.
  72. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/04/sp-4029.pdf
  73. ↑ Douglas Aircraft Company (1 листопада 1965). Saturn V Rocket Payload Planners Guide.
  74. ↑ Wayback Machine. web.archive.org. 8 квітня 2015. Процитовано 24 лютого 2025.
  75. ↑ Saturn V Rocket: America's Moon Rocket | Kennedy Space Center. www.kennedyspacecenter.com. Процитовано 25 лютого 2025.
  76. ↑ Bong! Big Ben rings in its 150th anniversary. NBC News (англ.). 29 травня 2009. Процитовано 25 лютого 2025.
  77. ↑ Mercury-Redstone Launch Vehicle - NASA (амер.). 16 вересня 2016. Процитовано 25 лютого 2025.
  78. ↑ https://web.archive.org/web/20210220222325/https://www.hq.nasa.gov/alsj/CSM15_Launch_Escape_Subsystem_pp137-146.pdf
  79. ↑ Mercury-Redstone Launch Vehicle - NASA (амер.). 16 вересня 2016. Процитовано 25 лютого 2025.
  80. ↑ Apollo Lunar Surface Journal. www.nasa.gov. Процитовано 25 лютого 2025.
  81. ↑ STENNIS SPACE CENTER CELEBRATES 40 YEARS OF ROCKET ENGINE TESTING - NASA (амер.). Процитовано 26 лютого 2025.
  82. ↑ Wayback Machine. web.archive.org. 26 листопада 2020. Процитовано 26 лютого 2025.
  83. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/06/stages-to-saturn-sp-4206.pdf
  84. ↑ NCPTT | The Space Age in Construction. web.archive.org. 9 грудня 2022. Процитовано 27 лютого 2025.
  85. ↑ SPACE.com -- Saturn 5 Blueprints Safely in Storage. web.archive.org. 18 серпня 2010. Процитовано 27 лютого 2025.
  86. ↑ Stages to Saturn : a technological history of the Apollo/Saturn launch vehicles | WorldCat.org. search.worldcat.org (англ.). Процитовано 28 лютого 2025.
  87. ↑ Rocket Motor, Solid Fuel, Ullage, also Designated TX-280 | National Air and Space Museum. airandspace.si.edu (англ.). Процитовано 28 лютого 2025.
  88. ↑ The S-IC First Stage. www.apollosaturn.com (англ.). Процитовано 5 березня 2025.
  89. ↑ Launch vehicles : heritage of the space race | WorldCat.org. search.worldcat.org (англ.). Процитовано 1 березня 2025.
  90. ↑ https://files.eric.ed.gov/fulltext/ED252377.pdf
  91. ↑ https://web.archive.org/web/20051221102301/http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/First_Stage.pdf
  92. ↑ https://web.archive.org/web/20171225233922/https://history.nasa.gov/afj/ap08fj/pdf/sa503-flightmanual.pdf
  93. ↑ AJ-260X. www.astronautix.com. Процитовано 2 березня 2025.
  94. ↑ Andrepont, Wilbur; Felix, Rafael (27 червня 1994). The history of large solid rocket motor development in the united states. 30th Joint Propulsion Conference and Exhibit. American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi:10.2514/6.1994-3057.
  95. ↑ The S-II Second Stage. www.apollosaturn.com (англ.). Процитовано 5 березня 2025.
  96. ↑ https://nasa3d.arc.nasa.gov/detail/saturn-v-stage-2
  97. ↑ Rocket, Second Stage, S-II-F/D Dynamic Test Vehicle, Saturn V | National Air and Space Museum. airandspace.si.edu (англ.). Процитовано 3 березня 2025.
  98. ↑ https://web.archive.org/web/20150326211327/http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/Second_Stage.pdf
  99. ↑ Saturn V News Reference: Second Stage Fact Sheet
  100. ↑ Rocket, Second Stage, S-II-F/D Dynamic Test Vehicle, Saturn V | National Air and Space Museum. airandspace.si.edu (англ.). Процитовано 4 березня 2025.
  101. ↑ https://web.archive.org/web/20150326211327/http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/Second_Stage.pdf
  102. ↑ https://web.archive.org/web/20150326211327/http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/Second_Stage.pdf
  103. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/06/stages-to-saturn-sp-4206.pdf
  104. ↑ The S-IVB 500 Series Third Stage. www.apollosaturn.com (англ.). Процитовано 5 березня 2025.
  105. ↑ https://web.archive.org/web/20051221114641/http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/documents/Third_Stage.pdf
  106. ↑ S-IVB Stage. web.archive.org. 19 вересня 2011. Процитовано 5 березня 2025.
  107. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/04/sp-4029.pdf
  108. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/06/stages-to-saturn-sp-4206.pdf
  109. ↑ Apollo Program Budget Appropriations. NASA. Архів оригіналу за 9 лютого 2012. Процитовано 16 січня 2008.
  110. ↑ The Inflation Calculator <! — -Bot-generated title ->. Архів оригіналу за 18 липня 2011. Процитовано 6 квітня 2011.

Література

[ред. | ред. код]

Посилання

[ред. | ред. код]

Сайти NASA

[ред. | ред. код]

Інші сайти

[ред. | ред. код]

Симулятори

[ред. | ред. код]


Помилка цитування: Теги <ref> існують для групи під назвою «lower-alpha», але не знайдено відповідного тегу <references group="lower-alpha"/>

Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Сатурн_V&oldid=44831130