Il primo razzo Saturn-5: recensione, caratteristiche e curiosità

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Basato sugli sviluppi del primo decennio del 21° secolo, il razzo Saturn-5 (di fabbricazione americana) è il più potente tra i suoi fratelli. La sua struttura a tre stadi è stata progettata negli anni Sessanta del secolo scorso e aveva lo scopo di portare una persona sulla superficie lunare. Tutte le navi necessarie, a cui era stata affidata la missione di esplorare il satellite naturale del nostro pianeta, dovevano essere attaccate ad esso.

Secondo il programma Apollo, il modulo lunare era attaccato al razzo, posizionato all'interno del suo adattatore, e il corpo dell'orbiter era attaccato ad esso. Un tale schema di lancio singolo ha eseguito due cose contemporaneamente. È vero, c'era anche un modello a due stadi, che è stato utilizzato solo una volta durante il lancio in orbita della prima stazione spaziale degli Stati Uniti d'America: Skylab.

Programma lunare: mito o verità?

È passato quasi mezzo secolo,ma i discorsi su un programma lunare inventato continuano senza sosta. Qualcuno è sicuro che inviare astronauti sulla luna usando il razzo Saturn-5 sia una bufala. Per queste persone, qualsiasi prova dei grandi successi degli americani è aliena e, secondo loro, i video sono stati realizzati senza volare fuori dal pianeta Terra.

A volte si dice che il bellissimo Saturno costruito sia troppo perfetto per essere reale. Anche se il programma Saturn avesse avuto luogo, perché gli americani non lo continuarono, citando la perdita di tutta la documentazione progettuale per il razzo Saturn-5, e iniziarono a produrre navette che costavano molte volte di più? Perché è stato necessario avviare l'intero flusso di lavoro per lo sviluppo di un razzo simile da zero? E come potrebbe essere possibile perdere la mappa tecnologica per la produzione del razzo Saturn-5? Dopotutto, questo non è un granello di sabbia su una spiaggia sabbiosa.

In generale, il razzo Saturn-5 è il primo del suo genere, progettato non solo per portare gli astronauti sulla Luna, ma anche per riportarli a casa con successo. Inoltre, l'atterraggio con tutta l'attrezzatura, compreso il modulo lunare con due passeggeri vivi, doveva essere molto fluido e morbido, altrimenti sarebbe stato il loro ultimo volo. È stato possibile separare parte della massa scollegando il modulo lunare dalla nave comando, che, a sua volta, è rimasta in orbita lunare e ha atteso il completamento di tutti i lavori.

Il razzo americano "Saturn-5" potrebbe sollevare e mettere in orbita fino a 140tonnellate di carico. Ma, ad esempio, il razzo pesante più utilizzato "Proton" può trasportare solo 22 tonnellate sul suo "corpo". Differenza impressionante, vero?

Come sai, sono stati prodotti diversi Saturni e l'ultimo ha lanciato la stazione spaziale Skylab del peso di 77 tonnellate. Era così grande che se il punto di riferimento si perdeva all'interno, l'astronauta restava sospeso in aria per diversi minuti, aspettando il vento dal sistema di ventilazione. In re altà, solo Mir, che consisteva in diversi moduli, ha battuto questo record. Ma è il razzo Saturn-5 che è ancora il progetto più ambizioso al mondo e la macchina spaziale più potente, un record che nessun altro veicolo di lancio è stato ancora in grado di battere.

Storia di Saturno V

All'inizio della sua vita, la nave affronta difficoltà sotto forma di un lancio fallito con la partecipazione di un sistema senza pilota e mal regolato. A ciò seguì il rifiuto di ripetere il test senza pilota, ma tutto finì con un "lieto fine", poiché dal 1968 al 1973 furono lanciati con successo dieci programmi spaziali Apollo e la suddetta stazione spaziale Skylab. E poi il veicolo di lancio Saturn-5 diventa una mostra museale e la sua produzione e ulteriori operazioni vengono completamente sospese. Questo periodo continua ancora oggi.

Fatti interessanti

Gli Stati Uniti hanno iniziato a sviluppare il razzo Saturno nel 1962 e quattro anni dopo il primo testvolo. Più precisamente, il test è stato completamente fallito, poiché il secondo stadio del razzo, destinato a essere lanciato in un sito di prova vicino a St. Louis, è semplicemente esploso e andato in pezzi. Secondo i documenti storici, il volo senza pilota del razzo fu costantemente ritardato a causa di infiniti guasti e carenze, ma nell'autunno del 1967 gli americani riuscirono ancora. Tuttavia, nella seconda fase di prova del programma Apollo 6, il tentativo di pilotaggio senza pilota è fallito di nuovo. Dei cinque motori disponibili nella prima fase, solo tre sono stati messi in funzione, il motore nella terza fase non si è avviato affatto e successivamente l'intera struttura è andata in pezzi inaspettatamente per tutti.

Nonostante ciò, dieci giorni dopo fu presa la decisione senza precedenti di inviare il veicolo di lancio Saturn V senza ripetere il test sulla Luna. Dopotutto, non dimenticare la Guerra Fredda con l'URSS e la corsa agli armamenti. Tutti avevano fretta e, anche temendo tragiche conseguenze irreparabili, hanno comunque deciso di conquistare il satellite naturale della Terra senza un terzo lancio di prova.

Sopra si diceva della mistica scomparsa della documentazione tecnica e delle caratteristiche del razzo Saturn-5, ma in re altà gli americani confutano questa informazione e la chiamano bici. Questa storia è apparsa nel 1996 in un libro scientifico sulla storia della formazione dell'astronautica. In poche parole, l'autore ha riferito nelle sue righe che la NASA ha semplicemente perso i progetti. Ma secondo il dipendente della NASA Paul Shawcross, che ha ricoperto una posizione nella divisione perispezione interna, i disegni non sono rimasti proprio, ma l'esperienza e il “cervello” ingegneristico sono rimasti intatti: tutti i dati sono stati inseriti in piccoli pezzi di pellicola fotografica - microfilm.

Specifiche

Quali sono le principali caratteristiche tecniche del razzo Saturn-5? Cominciamo con il fatto che la sua altezza ha raggiunto i 110 metri e il suo diametro - dieci, e con tali parametri potrebbe lanciare fino a 150 tonnellate di carico nello spazio, lasciandolo in orbita vicino alla Terra.

Nella versione classica ha tre gradini: nei primi due cinque motori ciascuno e nel terzo uno. Il carburante per il primo stadio era sotto forma di cherosene RP-1 con ossigeno liquido come ossidante, e per il secondo e terzo stadio era sotto forma di idrogeno liquido con ossigeno liquido come ossidante. La spinta di lancio per i motori del razzo Saturn-5 è stata di 3.500 tonnellate.

Design del razzo

La caratteristica progettuale del razzo è una divisione trasversale in tre stadi, ovvero ogni stadio è sovrapposto a quello precedente. I carri armati erano presenti in tutte le fasi. I gradini sono stati collegati mediante appositi adattatori. La parte inferiore è stata separata insieme al corpo del primo stadio e la parte anulare superiore è stata separata un paio di decine di secondi dopo l'avvio dei motori del secondo stadio. Lo "schema freddo" della separazione degli stadi ha funzionato qui, ovvero fino a quando il precedente non scompare, i motori del successivo non saranno in grado di avviarsi.

Oltre ai motori di avviamento, sui gradini c'erano dei motori a propellente solido con freniveicolo di lancio "Saturn-5". Il suo progettista, Wernher von Braun, li ha utilizzati per dotare i gradini della funzione di atterraggio automatico. Sempre nel vano del terzo stadio c'era un blocco strumentale in cui si comandava il razzo.

Progettazione del primo stadio

Il famoso Boeing ne divenne il produttore. Di tutti e tre, era il primo gradino più alto, la sua lunghezza era di 42,5 metri. Tempo di funzionamento - circa 165 secondi. Se consideriamo il palco dal basso verso l' alto, nel suo design puoi trovare direttamente il compartimento stesso con cinque motori, un serbatoio del carburante con cherosene, un compartimento inter-serbatoio, un serbatoio con un ossidante sotto forma di ossigeno liquido e un gonna anteriore.

Nel vano motore c'erano i più grandi motori Saturn-V - F-1, prodotti dalla società americana Rocketdyne. Il sistema di propulsione stesso consisteva direttamente nella struttura di potenza, unità stabilizzatrici e protezione termica. Uno dei motori era fissato al centro in una posizione fissa e gli altri quattro erano sospesi su gimbal. Inoltre, sono state installate carenature sulle centrali laterali per proteggere i motori dai carichi aerodinamici.

Nel vano carburante c'erano cinque tubi che conducevano l'ossidante al carburante principale, che era già fornito già pronto utilizzando dieci tubazioni ai motori. La gonna aveva la funzione di collegare il primo e il secondo gradino. Quando furono effettuati i voli del quarto e del sesto Apollo,telecamere sono state fissate alla struttura per monitorare il funzionamento della centrale elettrica, la separazione degli stadi e il controllo dell'ossigeno liquido.

Progettazione del secondo stadio

Il suo produttore era l'azienda, oggi parte della holding "Boeing" - nordamericana. La lunghezza della struttura era di poco più di 24 metri e il tempo di funzionamento era di quattrocento secondi. I componenti del secondo stadio erano divisi in un adattatore superiore, serbatoi di carburante, un vano con motori J-2 e un adattatore inferiore che lo collegava al primo stadio. L'adattatore superiore era dotato di quattro motori a propellente solido aggiuntivi progettati per la stessa decelerazione del primo stadio. Sono stati lanciati dopo la separazione del terzo stadio. Il vano centrale aveva anche un motore centrale e quattro periferici.

Progettazione della terza fase

La terza struttura, di quasi diciotto metri, è stata realizzata da McDonnel Douglas. Il suo scopo era lanciare l'orbiter e abbassare il modulo lunare sulla superficie della luna. Il terzo stadio è stato prodotto in due serie: 200 e 500. Quest'ultima aveva un solido vantaggio in una maggiore fornitura di elio in caso di riavvio del motore.

Il terzo stadio consisteva in due adattatori: superiore e inferiore, un compartimento con carburante e una centrale elettrica. Il sistema che regola l'alimentazione del carburante ai motori è dotato di sensori che misurano il bilancio del carburante, trasmettendo direttamente i dati al computer di bordo. loro stessii motori possono essere utilizzati sia in modalità continua che in modalità pulsata. A proposito, la stazione spaziale americana Skylab è stata creata sulla base di questo terzo stadio.

Blocco utensili

Tutti i sistemi elettronici erano alloggiati in una cassetta degli attrezzi alta poco meno di un metro e con un diametro di circa 6,6 metri. Si sovrappone al terzo gradino. All'interno dell'anello c'erano blocchi che controllavano il lancio del razzo, il suo orientamento nello spazio e il volo lungo una determinata traiettoria. C'erano anche dispositivi di navigazione e di emergenza.

Il sistema di controllo era rappresentato da un computer di bordo e da una piattaforma inerziale. L'intera centralina era dotata di un sistema di controllo della temperatura e termoregolazione. Assolutamente l'intero razzo era disseminato di sensori che rilevavano eventuali malfunzionamenti. Hanno inviato i dati trovati sullo stato di emergenza dell'uno o dell' altro oggetto elettronico al pannello di controllo nella cabina degli astronauti.

Preparazione per il lancio

L'intero controllo pre-volo del razzo Saturn-5 e della navicella Apollo è stato effettuato da una commissione speciale di cinquecento persone. Migliaia di lavoratori hanno preso parte al lancio e alla formazione a Cape Canaveral. L'assemblaggio verticale si stava svolgendo presso lo Space Center, situato a cinque chilometri dal sito di lancio.

Circa dieci settimane prima della partenza, tutte le parti del razzo sono state trasportate al sito di lancio. I veicoli cingolati sono stati utilizzati per oggetti così pesanti. Quando tutte le parti del razzo sono state collegate insieme etutti gli apparecchi elettrici sono stati collegati, le comunicazioni sono state controllate, compreso il sistema radio, sia a bordo che a terra.

Sono iniziati ulteriori test immobilizzati di controllo missilistico, si è svolta una simulazione di volo. Abbiamo controllato il funzionamento dello spazioporto e del centro di controllo della missione a Houston. E l'ultimo lavoro di prova è stato già svolto con il rifornimento diretto dei serbatoi fino al periodo che ha visto l'avvio del primo stadio.

Inizia le operazioni

Il tempo di pre-lancio inizia sei giorni prima del lancio del razzo nello spazio. Questa è una procedura standard che è stata eseguita con il Saturn-5. Durante questo periodo sono state effettuate diverse pause per evitare guasti e un successivo ritardo nella partenza. Il conto alla rovescia finale è iniziato 28 ore prima del lancio.

Il riempimento della prima fase ha richiesto dodici ore. Inoltre, è stato versato solo cherosene e l'ossigeno liquido è stato fornito ai serbatoi quattro ore prima del lancio. Prima del rifornimento, tutti i serbatoi sono stati sottoposti a una procedura di raffreddamento. L'ossidante è stato prima fornito ai serbatoi del secondo stadio del quaranta percento, quindi ai serbatoi del terzo del cento. Successivamente, i contenitori del secondo modello sono stati riempiti fino alla fine e solo allora l'ossidante è entrato nel primo. Grazie a un procedimento così interessante, i lavoratori erano convinti che non ci fossero fuoriuscite di ossigeno dalle bombole del secondo stadio. Il tempo totale di consegna del carburante criogenico durante il rifornimento è stato di 4,5 ore.

Dopo aver preparato tutti i sistemi, il razzo è passato alla modalità automatica. Dei cinque motori del primo stadio fu varato prima quello fisso centrale, e solo successivamente quelli periferici secondo lo schema opposto. Avanti traper cinque secondi, il razzo è rimasto in attesa, quindi è uscito delicatamente dai supporti che lo hanno rilasciato, deviando ai lati.

Il computer, situato nell'unità strumentale, controllava il beccheggio e il rollio del razzo. Tutte le manovre di beccheggio sono terminate a 31 secondi di volo, ma il programma ha continuato a pulsare fino a quando il primo stadio non è stato completamente disconnesso.

La pressione dinamica è iniziata al settantesimo secondo. I motori periferici hanno funzionato fino alla fine del carburante nei serbatoi e quello centrale si è spento altri 131 secondi dopo il decollo per evitare grandi sovraccarichi sul corpo del missile. La separazione del primo stadio è avvenuta a circa 65 chilometri sopra la superficie terrestre e la velocità del razzo in quel momento era già di 2,3 chilometri al secondo.

Ma separandosi, il palco non è caduto immediatamente. Secondo le caratteristiche del progetto, ha continuato a salire fino a cento chilometri e solo allora è andato nelle acque dell'Oceano Atlantico a una distanza di 560 chilometri dal sito di lancio.

La partenza dei motori della seconda fase è iniziata un secondo dopo lo sgancio della prima fase. Tutte e cinque le centrali elettriche sono state avviate contemporaneamente e dopo 23 secondi è stato ripristinato l'adattatore inferiore del secondo stadio. Successivamente, l'equipaggio ha preso in mano la situazione utilizzando il computer di bordo. La separazione del secondo stadio è avvenuta a un' altitudine di 190 chilometri sopra la superficie terrestre e il lavoro è stato trasferito al motore principale. Gli astronauti ne erano responsabili. Edopo il lancio della navicella nell'orbita lunare, il terzo stadio si è separato dal modulo controllato quando il motore è stato spento manualmente dopo ottanta minuti. Così, "Saturno-5" è stato in grado di trasportare astronauti sulla luna e consentire agli americani di diventare i primi conquistatori del satellite naturale della Terra.