17-05-2023
Сатурн-5 | |
Первая ракета «Сатурн-5» (AS-501) на стартовой площадке, перед запуском «Аполлон-4». Фото НАСА | |
Общие сведения
|
|
---|---|
Страна | США |
Семейство | Сатурн |
Назначение | ракета-носитель |
Изготовитель | Boeing (S-IC) North American (S-II) Douglas (S-IVB) |
Основные характеристики
|
|
Количество ступеней | 3 |
Длина | 110,6 м |
Диаметр | 10,1 м |
Стартовая масса | 2965 (Аполлон-16) т |
Масса полезной нагрузки | |
- на НОО | 140,9 тонн (запуск Аполлон-15) (корабль «Аполлон» и 3-я ступень с остатком топлива). |
- на траекторию к Луне | 65,5 тонн (46,8 - корабль Аполлон + 18 - 3-я ступень с остатками 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 — S-IC
|
|
Маршевые двигатели | 5 x F-1 |
Тяга | 34 200 кН (суммарная) |
Удельный импульс | 263 c (2580 Н·с/кг) |
Время работы | 150 с |
Горючее | керосин |
Окислитель | жидкий кислород |
Вторая ступень — S-II
|
|
Маршевые двигатели | 5 x J-2 |
Тяга | 5115 кН |
Удельный импульс | 421 с (4130 Н·с/кг) |
Время работы | 360 с |
Горючее | жидкий водород |
Окислитель | жидкий кислород |
Третья ступень — S-IVB
|
|
Маршевый двигатель | J-2 |
Тяга | 1001 кН |
Удельный импульс | 421 с (4130 Н·с/кг) |
Время работы | 165 + 335 с (2 включения) |
Горючее | жидкий водород |
Окислитель | жидкий кислород |
Сатурн-5 (англ. Saturn V) — американская ракета-носитель. Ракета «Сатурн V» остаётся наиболее мощной из созданных на данный момент человечеством ракет, выводивших полезную нагрузку на орбиту[1] — детище выдающегося конструктора ракетно-космической техники Вернера фон Брауна, она могла вывести на низкую околоземную орбиту 140 т и на траекторию к Луне 47 т полезного груза. «Сатурн-5» использовалась для реализации программы американских лунных миссий (в том числе с её помощью была осуществлена первая высадка человека на Луну 20 июля 1969 года), а также для выведения на околоземную орбиту станции «Скайлэб» (в двухступенчатом варианте).
Ракета-носитель выполнена по трёхступенчатой схеме, с последовательным расположением ступеней. На первой ступени устанавливались пять кислородно-керосиновых двигателей F-1, которые по сей день остаются самыми мощными однокамерными ракетными двигателями из когда либо летавших. На второй, устанавливались пять двигателей работающих на топливной паре жидкий водород-жидкий кислород, на третьей ступени — один водородно-кислородный ЖРД, аналогичный использованному на второй ступени.
Содержание |
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-1.
Проекты ракет-носителей C-2, C-3 и C-4 предполагалось использовать для сборки на орбите Земли лунного корабля, после чего лунный корабль должен выйти на траекторию к Луне, высадиться на Луне и взлететь с нее. Масса такого корабля на околоземной орбите должна была составлять около 200 тонн.
Сатурн С-2 должен был выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой в 21,5 тонны, по этому проекту предполагалось собрать корабль для полета на Луну за пятнадцать пусков[2].
По проекту Сатурн C-3 был трёхступенчатой 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-1, S-IV. Сатурн C-3 должен был 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[3].
Сатурн C-4 также был трёхступенчатой ракетой, первая ступень должна была иметь четыре двигателя F-1, вторая ступень была той же, что и на C-3, и третьей ступенью была S-IVB, увеличенный вариант ступени S-IV. Сатурн C-4 должен был выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 99 тонн, и по этому проекту лунный корабль должен был быть собран за два запуска[4].
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[5]. С-5 должен был выводить на траекторию к Луне полезную нагрузку массой 47 тонны.
В начале 1963 года НАСА окончательно выбрало тип экспедиции (основной корабль остаётся на орбите, посадку совершает лунный модуль) и дало ракете-носителю Сатурн C-5 новое имя, Сатурн-5.
Сатурн-5 состоял из трёх ступеней: S-IC — первая ступень, S-II — вторая 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
S-IC производилась компанией Боинг. На первой ступени было установлено пять кислородно-керосиновых двигателей F-1, суммарная тяга которых была более 34 МН. Первая ступень работала 2,5 минуты, разгоняла последующие ступени и полезную нагрузку до скорости 2,68 км/с и выводила их на высоту 68 километров[6]. Один из пяти двигателей был зафиксирован в центре, четыре других расположены диаметрально и могли поворачиваться для управления вектором тяги. В полете центральный двигатель выключался раньше, чтобы уменьшить тягу и перегрузки. Диаметр первой ступени 10 метров, высота 42 метра.
S-II производилась компанией «North American Aviation». Ступень использовала пять кислородно-водородных двигателей J-2, общая тяга которых составляла 5115 кН. 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. Тяга ступени была 5,1 МН (в вакууме), и она по сей день является самой мощной ступенью на криогенном топливе. Вторая ступень работала приблизительно 6 минут, разгоняя ракету-носитель до скорости 6,84 км/с и выводя её на высоту 185 км[7].
S-IVB построена компанией «Douglas Aircraft Company». На ступени был установлен один двигатель J-2, который использовал жидкий кислород и жидкий водород как окислитель и топливо, как и вторая ступень S-II. Ступень развивала тягу около 1 МН. Размеры ступени: высота 17,85 метра, диаметр 6,6 метра. Во время полётов на Луну ступень включалась дважды, первый раз на 2,5 минуты для до выведения «Аполлона» на околоземную орбиту и во второй раз — для вывода «Аполлона» на траекторию к Луне.
Для перевозки ракет Сатурн-5 к стартовой площадке использовались специальные гусеничные транспортёры (англ. crawler-transporter). В своё время они являлись крупнейшими образцами наземной самоходной техники в мире.
Космическая станция «Скайлэб» была изготовлена на земле из неиспользованной второй ступени ракеты-носителя Сатурн-1Б, S-IVB. Первоначально планировалось, что станция будет преобразована из S-IVB в орбитальную станцию уже на орбите: после того как ступень будет выведена на орбиту в качестве действующей ракетной ступени, освободившийся бак жидкого водорода должен был быть дооснащён и конструкция превратилась бы в орбитальный модуль. Однако вследствие резкого урезания бюджета в начале 70-х годов НАСА отказалось от этих планов. После отмены миссий «Аполлон 19», «Аполлон 20», а затем и отмены «Аполлон 18» в распоряжении НАСА осталось несколько неиспользованных ракет Сатурн-5, которые могли вывести на орбиту полностью оснащенную орбитальную станцию без необходимости использования ее в качестве ступени.
Космическая станция «Скайлэб» была запущена 14 мая 1973 года с помощью двухступенчатой модификации ракеты-носителя Сатурн-5.
С 1964 года по 1973, из бюджета США было выделено 6,5 миллиарда долларов на Сатурн-5, максимум в 1966, 1,2 миллиарда[8]. С учетом инфляции на Сатурн-5 было потрачено 32-45 миллиардов долларов в ценах 2007 года[9]. Приблизительная стоимость одного запуска Сатурна-5 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 учётом инфляции, что составляло около 0,5 процента ВВП США.
В 1967-73 гг произведено 13 пусков ракеты-носителя Сатурн-5. Все признаны успешными[10].
Серийный номер | Полезная нагрузка | Дата старта | Описание |
---|---|---|---|
|
Аполлон-4 | 9 ноября 1967 | Первый испытательный полёт |
|
Аполлон-6 | 4 апреля 1968 | Второй испытательный полёт |
|
Аполлон-8 | 21 декабря 1968 | Первый пилотируемый испытательный полёт с основным блоком КА «Аполлон». Облёт Луны. |
|
Аполлон-9 | 3 марта 1969 | Околоземная орбита. Испытания лунного модуля. |
|
Аполлон-10 | 18 мая 1969 | Лунная орбита. Испытания лунного модуля. |
|
Аполлон-11 | 16 июля 1969 | Первый пилотируемый полёт с посадкой на Луне. |
|
Аполлон-12 | 14 ноября 1969 | Прилунение около Сервейора 3 (Surveyor 3). |
|
Аполлон-13 | 11 апреля 1970 | Авария в полёте. Команда спасена. |
|
Аполлон-14 | 31 января 1971 | Прилунение около Фра Мауро (Fra Mauro). |
|
Аполлон-15 | 26 июля 1971 | Первый лунный Ровер (луноход). |
|
Аполлон-16 | 16 апреля 1972 | Прилунение у кратера Декарта (Descartes). |
|
Аполлон-17 | 7 декабря 1972 | Первый и единственный ночной старт. Последний лунный полёт программы «Аполлон». |
|
Скайлэб | 14 мая 1973 | Двухступенчатая модификация. На орбиту выведена станция «Скайлэб» |
|
- | - | Изготовлена для «Аполлонов 18/19», но никогда не использовалась. |
|
- | - | Изготовлена в качестве резерва для «Скайлэб», но никогда не использовалась. |
Американская ракетно-космическая техника | ||
---|---|---|
Эксплуатируемые ракеты-носители | Атлас-5 · Дельта ( II · IV) · Минотавр (I · IV) · Пегас · Таурус · Фалькон-1 · Фалькон-9 | |
Разрабатываемые ракеты-носители | Антарес (Таурус-2) · Афина (Ic · IIc) · Минотавр-V · SLS | |
Устаревшие ракеты-носители |
Авангард · Арес (1 · 5) · Атлас (B · D · E/F · G · H · I · II · III · LV-3B · SLV-3 · Эйбл · Аджена · Центавр) · Афина (I · II) · Дельта (A · B · C · D · E · G · J · L · M · N · 0100 · 1000 · 2000 · 3000 · 4000 · 5000 · III) · Калеб · Конестога · Магнум · N-I* · N-II* · Нова · Пилот (NOTS) · Ротон · Сатурн (I · IБ · V · C-5N) · Sea Dragon · Скаут · Спарта · Спейс шаттл · Титан (II GLV · IIIA · IIIB · IIIC · IIID · IIIE · 34D · 23G · CT-3 · IV) · Тор (Эйбл · Эйблстар · Аджена · Барнер · Дельта · DSV-2U) · Торад-Аджена · Shuttle-C · H-I* · Юнона/Юпитер/Редстоун (1 · 2) |
|
* — японские проекты, использующие американские ракеты или ступени; курсив — проекты, отменённые до первого полёта |
Сатурн V.