Esimene rakett Saturn-5: ülevaade, omadused ja huvitavad faktid

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

21. sajandi esimese kümnendi arengute põhjal on Saturn-5 (Ameerikas toodetud) rakett oma vendade seas võimsaim. Selle kolmeastmeline struktuur kavandati eelmise sajandi kuuekümnendatel ja oli mõeldud inimese Kuu pinnale toimetamiseks. Selle külge kinnitati kõik vajalikud laevad, millele usaldati meie planeedi loodusliku satelliidi uurimise ülesanne.

Apollo programmi kohaselt kinnitati Kuu moodul raketi külge, asetati selle adapteri sisse ja selle külge kinnitati orbiidi korpus. Selline ühe käivitamise skeem tegi kahte asja korraga. Tõsi, oli ka kaheetapiline mudel, mida kasutati vaid korra Ameerika Ühendriikide kõige esimese kosmosejaama Skylabi orbiidile saatmisel.

Kuuprogramm: müüt või tõde?

On möödunud peaaegu pool sajandit,kuid jutt väljamõeldud kuuprogrammist jätkub lakkamatult. Keegi on kindel, et astronautide Kuule saatmine raketi Saturn-5 abil on pettus. Selliste inimeste jaoks on igasugused tõendid ameeriklaste suurte saavutuste kohta võõrad ja nende sõnul on videod tehtud ilma planeedist Maa välja lennamata.

Mõnikord on kuulujutud, et kaunilt ehitatud Saturn on liiga täiuslik, et olla tõeline. Isegi kui Saturn programm leidis aset, siis miks ei jätkanud ameeriklased seda, tuues põhjuseks kogu Saturn-5 raketi projekteerimisdokumentatsiooni kadumise, ja ei hakanud tootma kordades rohkem maksvaid süstikuid? Miks oli vaja alustada kogu sarnase raketi väljatöötamise töövoogu nullist? Ja kuidas oleks võimalik kaotada raketi Saturn-5 tootmise tehnoloogiline kaart? Lõppude lõpuks pole see liivatera liivarannas.

Üldiselt on Saturn-5 rakett esimene omataoline, mis on mõeldud mitte ainult astronautide Kuule toimetamiseks, vaid ka nende edukaks koju viimiseks. Lisaks pidi maandumine kogu varustusega, sealhulgas kahe elava reisijaga kuumooduliga olema väga sujuv ja pehme, muidu oleks see jäänud nende viimaseks lennuks. Osa massist suudeti eraldada Kuu mooduli juhtimislaevast lahtiühendamisega, mis omakorda jäi Kuu orbiidile ja ootas kogu töö lõpetamist.

Ameerika rakett "Saturn-5" võib tõsta ja orbiidile viia kuni 140tonni lasti. Kuid näiteks enimkasutatav raskerakett "Proton" suudab oma "kere" peal kanda vaid 22 tonni. Muljetavaldav erinevus, kas pole?

Nagu teate, toodeti mitu Saturni ja viimane käivitas 77 tonni kaaluva Skylabi kosmosejaama. See oli nii tohutu, et kui võrdluspunkt sees kadus, rippus astronaut mitu minutit õhus, oodates ventilatsioonisüsteemist tuult. Tegelikult purustas selle rekordi vaid mitmest moodulist koosnev Mir. Kuid see on rakett Saturn-5, mis on endiselt maailma kõige ambitsioonikam projekt ja võimsaim kosmosemasin – rekord, mida ükski teine kanderakett pole veel suutnud ületada.

Saturni ajalugu V

Oma eluea alguses seisab laev silmitsi raskustega, mis seisnevad mehitamata, halvasti reguleeritud süsteemi osalusel ebaõnnestunud vettelaskmise näol. Sellele järgnes mehitamata katse kordamisest keeldumine, kuid kõik lõppes "õnneliku" lõpuga, kuna aastatel 1968–1973 startisid eduk alt kümme Apollo kosmoseprogrammi ja ülalmainitud Skylabi kosmosejaam. Ja siis saab kanderakett Saturn-5 muuseumieksponaadiks ning selle tootmine ja edasine töötamine lõpetatakse täielikult. See periood kestab tänaseni.

Huvitavaid fakte

Ameerika Ühendriigid alustasid Saturni raketi väljatöötamist juba 1962. aastal ja neli aastat hiljem esimest katsetustlendu. Täpsem alt öeldes kukkus katse täielikult läbi, kuna St Louisi lähedal asuvas katsepaigas startima seatud raketi teine aste lihts alt plahvatas ja purunes tükkideks. Ajalooliste andmete kohaselt viibis raketi mehitamata lend lõputute rikete ja puuduste tõttu pidev alt, kuid 1967. aasta sügisel suutsid ameeriklased siiski edu saavutada. Apollo 6 programmi teisel katseetapil aga mehitamata pilootmise katse taas ebaõnnestus. Esimese etapi viiest saadaolevast mootorist pandi tööle vaid kolm, kolmanda etapi mootor ei käivitunud üldse ja pärast seda lagunes kogu konstruktsioon kõigi jaoks ootamatult.

Sellele vaatamata tehti kümme päeva hiljem enneolematu otsus saata Saturn V kanderakett ilma uuesti katsetamata Kuule. Lõppude lõpuks ärge unustage külma sõda NSV Liiduga ja võidurelvastumist. Kõigil oli kiire ja isegi korvamatute traagiliste tagajärgede kartuses otsustasid nad siiski vallutada Maa loodusliku satelliidi ilma kolmanda katsestardita.

Eespool räägiti Saturn-5 raketi tehnilise dokumentatsiooni ja omaduste müstilisest kadumisest, kuid tegelikult lükkavad ameeriklased selle teabe ümber ja nimetavad seda rattaks. See lugu ilmus 1996. aastal astronautika kujunemislugu käsitlevas teaduslikus raamatus. Lihtsam alt öeldes teatas autor oma ridades, et NASA kaotas joonised lihts alt ära. Kuid NASA töötaja Paul Shawcrossi sõnul, kes töötas osakonnassisekontrolli, joonised tõesti alles ei jäänud, kuid kogemus ja insener-aju jäid puutumata: kõik andmed pandi väikestesse fotofilmi tükkidesse – mikrofilmi.

Tehnilised andmed

Millised on raketi Saturn-5 peamised tehnilised omadused? Alustame sellest, et selle kõrgus ulatus 110 meetrini ja läbimõõt kümneni ning selliste parameetritega võiks see kosmosesse saata kuni 150 tonni lasti, jättes selle Maa-lähedasele orbiidile.

Klassikalises versioonis on sellel kolm astet: kahes esimeses on viis mootorit ja kolmandas üks. Esimese etapi kütus oli RP-1 petrooleumi kujul, mille oksüdeerijaks oli vedel hapnik, ning teise ja kolmanda etapi kütus vedela vesiniku kujul, oksüdeerijaks vedel hapnik. Raketi Saturn-5 mootorite stardi tõukejõud oli 3500 tonni.

Rakettide disain

Raketi disainifunktsioon on ristijaotus kolmeks astmeks, see tähendab, et iga aste kattub eelmisega. Kandepaagid olid kohal kõikidel etappidel. Astmed ühendati spetsiaalsete adapterite abil. Alumine osa eraldati koos esimese etapi kerega ja ülemine rõngakujuline osa paarkümmend sekundit pärast teise astme mootorite käivitamist. Siin töötas astmete eraldamise "külm skeem" ehk kuni eelmine kaob, ei saa järgmise mootorid käima.

Lisaks käivitusmootoritele olid astmetel pidurdavad tahkekütuse mootoridkanderakett "Saturn-5". Selle disainer Wernher von Braun kasutas neid, et anda astmetele isemaandumisfunktsioon. Ka kolmanda astme sektsioonis oli instrumentaalplokk, milles raketti juhiti.

Esimese etapi kujundus

Maailmakuulus Boeing sai selle tootjaks. Kõigist kolmest oli see esimene aste kõrgeim, selle pikkus oli 42,5 meetrit. Tööaeg - umbes 165 sekundit. Kui arvestada etappi alt üles, siis selle disainist leiate otse viie mootoriga sektsiooni enda, petrooleumiga kütusepaagi, paakidevahelise sektsiooni, vedela hapniku kujul oleva oksüdeerijaga paagi ja eesmine seelik.

Mootoriruumis olid suurimad Saturn-V mootorid – F-1, mida tootis Ameerika ettevõte Rocketdyne. Käiturisüsteem ise koosnes otseselt jõustruktuurist, stabiliseerimisseadmetest ja termokaitsest. Üks mootoritest oli keskel fikseeritud kindlas asendis ja ülejäänud neli rippusid kardaanidel. Samuti paigaldati külgmistele elektrijaamadele kaitsekatted, et kaitsta mootoreid aerodünaamiliste koormuste eest.

Kütusekambris oli viis toru, mis juhtisid oksüdeerijat põhikütusele, mis tarniti juba valmis kujul kümne torustiku abil mootoriteni. Seelikul oli esimese ja teise astme ühendamise funktsioon. Kui neljanda ja kuuenda Apollose lende sooritati,konstruktsiooni külge kinnitati kaamerad, et jälgida elektrijaama tööd, astmete eraldamist ja vedela hapniku juhtimist.

Teise etapi kujundus

Selle tootja oli ettevõte, mis täna kuulub Põhja-Ameerika Boeingi valdusse. Konstruktsiooni pikkus oli veidi üle 24 meetri ja tööaeg nelisada sekundit. Teise etapi komponendid jagunesid ülemiseks adapteriks, kütusepaakideks, J-2 mootoritega sektsiooniks ja alumiseks adapteriks, mis ühendab selle esimese astmega. Ülemine adapter oli varustatud nelja täiendava tahkekütuse mootoriga, mis olid mõeldud sama aeglustamiseks kui esimese etapi puhul. Need käivitati pärast kolmanda etapi eraldamist. Elektrijaama sektsioonis oli ka üks keskmootor ja neli välisseadet.

Kolmas lavakujundus

Kolmanda, peaaegu kaheksateist meetri pikkuse ehitise valmistas McDonnel Douglas. Selle eesmärk oli orbiiter käivitada ja Kuu moodul Kuu pinnale langetada. Kolmandat etappi toodeti kahes seerias – 200 ja 500. Viimasel oli kindel eelis suurem heeliumivaru mootori taaskäivitamise korral.

Kolmas etapp koosnes kahest adapterist – ülemisest ja alumisest, kütusekambrist ja elektrijaamast. Mootorite kütusevarustust reguleeriv süsteem on varustatud anduritega, mis mõõdavad kütusebilanssi, need edastasid andmed otse pardaarvutisse. isemootoreid sai kasutada nii pidevas kui ka impulssrežiimis. Muide, Ameerika kosmosejaam Skylab loodi selle kolmanda etapi põhjal.

Tööriistaplokk

Kõik elektroonilised süsteemid asusid tööriistakastis, mille kõrgus oli veidi alla meetri ja läbimõõt umbes 6,6 meetrit. See asetatakse kolmandale etapile. Rõnga sees olid plokid, mis kontrollisid raketi starti, selle orientatsiooni ruumis ja lendu mööda etteantud trajektoori. Samuti olid navigatsiooni- ja hädaabisüsteemi seadmed.

Juhtimissüsteemi esindasid pardaarvuti ja inertsiaalplatvorm. Kogu juhtplokil oli temperatuuri reguleerimise ja termoregulatsiooni süsteem. Absoluutselt kogu rakett oli täis andureid, mis tuvastavad rikkeid. Nad esitasid leitud andmed ühe või teise elektroonilise objekti avariiseisundi kohta astronautide salongi juhtpaneelile.

Ettevalmistus käivitamiseks

Raketi Saturn-5 ja kosmoselaeva Apollo kogu lennueelse kontrolli viis läbi viiesajast inimesest koosnev erikomisjon. Tuhanded töötajad võtsid osa Canaverali neeme vettelaskmisest ja koolitusest. Vertikaalne kokkupanek toimus kosmosekeskuses, mis asub stardikohast viie kilomeetri kaugusel.

Umbes kümme nädalat enne väljalendu transporditi kõik raketi osad stardipaika. Selliste raskete esemete jaoks kasutati roomiksõidukeid. Kui kõik raketi osad olid omavahel ühendatud jakõik elektriseadmed olid ühendatud, side kontrollitud, sealhulgas raadiosüsteem - nii pardal kui ka maa peal.

Edaspidi algasid raketijuhtimise immobiliseeritud katsetused, toimus lennusimulatsioon. Kontrollisime Houstonis asuva kosmodroomi ja missiooni juhtimiskeskuse tööd. Ja viimane katsetöö tehti juba paakide otsese tankimisega kuni perioodini, mis hõlmas esimese etapi käivitamist.

Alusta tegevust

Stardieelne aeg algab kuus päeva enne raketi kosmosesse lendu. See on standardprotseduur, mis viidi läbi Saturn-5-ga. Selle aja jooksul tehti mitu pause, et vältida tõrkeid ja hilisemat väljumise hilinemist. Viimane loendus algas 28 tundi enne käivitamist.

Esimese etapi täitmine võttis aega kaksteist tundi. Pealegi valati ainult petrooleumi ja neli tundi enne starti viidi tankidesse vedel hapnik. Enne tankimist läbisid kõik paagid jahutusprotseduuri. Oksüdeerija tarniti esm alt teise etapi paakidesse nelikümmend protsenti, seejärel kolmanda astme paakidesse saja võrra. Järgmisena täideti teise kujundusega anumad lõpuni ja alles siis sai oksüdeerija esimesse. Tänu sellisele huvitavale protseduurile olid töötajad veendunud, et teise etapi paakidest ei leki hapnikku. Krüogeense kütuse tarneaeg tankimise ajal kokku oli 4,5 tundi.

Pärast kõigi süsteemide ettevalmistamist lülitati rakett automaatrežiimile. Esimese etapi viiest mootorist käivitati esm alt keskne fikseeritud ja alles seejärel perifeersed vastupidise skeemi järgi. Järgmine sisseviis sekundit oli rakett ootel ja väljus seejärel õrn alt hoidikutest, mis selle vabastasid, kaldudes külgedele.

Arvuti, mis asus instrumentaalüksuses, juhtis raketi kõrgust ja veeremist. Kõik pigimanöövrid lõppesid 31 lennusekundiga, kuid programm jätkas pulseerimist, kuni esimene etapp katkes täielikult.

Dünaamiline surve algas seitsmekümnendal sekundil. Välismootorid töötasid kuni kütuse lõpuni tankides ja keskmine lülitus välja veel 131 sekundit pärast õhkutõusmist, et vältida raketi kere suuri ülekoormusi. Esimese etapi eraldumine toimus umbes 65 kilomeetri kõrgusel maapinnast ja raketi kiirus oli selleks hetkeks juba 2,3 kilomeetrit sekundis.

Aga lahku minnes ei kukkunud lava kohe alla. Konstruktsiooniomaduste järgi jätkas see tõusu saja kilomeetrini ja läks alles seejärel Atlandi ookeani vetesse stardikohast 560 kilomeetri kaugusel.

Teise etapi mootorite käivitamine algas sekund pärast esimese etapi lahtivõtmist. Kõik viis elektrijaama käivitati üheaegselt ja 23 sekundi pärast lähtestati teise astme alumine adapter. Pärast seda võttis meeskond pardaarvuti abil asja enda kätte. Teise etapi eraldamine toimus 190 kilomeetri kõrgusel maapinnast ja töö viidi üle peamasinale. Selle eest vastutasid astronaudid. Japärast kosmoselaeva Kuu orbiidile saatmist eraldus kolmas etapp juhitavast moodulist, kui mootor kaheksakümne minuti pärast käsitsi välja lülitati. Seega suutis "Saturn-5" toimetada Kuule astronaudid ja võimaldada ameeriklastel saada Maa loodusliku satelliidi esimesteks vallutajateks.