Сатурн V

Сатурн V або Сатурн-5 (англ. Saturn V) — американська ракета-носій. Вона належить до класу надважких і залишається найбільш вантажопідіймальною зі створених людством ракет, які виводили корисний вантаж на орбіту. Дітище видатного конструктора ракетно-космічної техніки Вернера фон Брауна, вона могла вивести на низьку навколоземну орбіту 140 т і на траєкторію до Місяця 47 т корисного вантажу. «Сатурн V» використовувалася для реалізації програми американських місячних місій (у тому числі з її допомогою була здійснена перша посадка на Місяць в липні 1969 року), а також для виведення на навколоземну орбіту станції «Скайлаб» (у двоступеневому варіанті).

Сатурн V

Перша ракета «Сатурн-5» (AS-501) на стартовому майданчику, перед запуском «Аполлон-4». Фото НАСА
Перша ракета «Сатурн-5» (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»

Ракета-носій триступенева, на першому ступені встановлювалися п'ять киснево-гасових двигунів, на другому — п'ять двигунів, що працюють на рідких водні та кисні, на третьому ступені — один киснево-водневий двигун, такий же, як і на другому ступені.

Розробка

Від C-1 до C-4

З 1960 до 1962 в центрі космічних польотів ім. Маршалла розглядалися проєкти ракет-носіїв серії Сатурн C (Сатурн C-1, C-2, C-3, C-4), для здійснення пілотованого польоту на Місяць. Проєкт Сатурн C-1 був реалізований ракетою-носієм Сатурн I.

Проєкти ракет-носіїв C-2, C-3 і C-4 передбачалося використовувати для збірки на орбіті Землі місячного корабля, після чого місячний корабель повинен вийти на траєкторію до Місяця, висадитися на Місяці і злетіти з нього. Маса такого корабля на навколоземній орбіті повинна була становити близько 200 тонн.

Сатурн С-2 повинен був виводити на низьку навколоземну орбіту корисне навантаження масою в 21,5 тонни, за цим проектом передбачалося зібрати корабель для польоту на Місяць за п'ятнадцять пусків.

За проєктом Сатурн C-3 був триступеневою ракетою-носієм, на першому ступені були встановлені два двигуни F-1, на другий чотири двигуни J-2, і третій ступінь — другий ступінь ракети носія Сатурн I, S-IV. Сатурн C-3 повинен був виводити на низьку навколоземну орбіту корисне навантаження масою 36,3 тонни, і по цьому проєкту місячний корабель повинен був бути зібраний за чотири або п'ять пусків.

Сатурн C-4 також був триступеневою ракетою, перший ступінь повинен був мати чотири двигуни F-1, другий ступінь був таким же, що і на C-3, і третім ступенем був S-IVB, збільшений варіант ступеня S-IV. Сатурн C-4 повинен був виводити на низьку навколоземну орбіту корисне навантаження масою 99 тонн, і за цим проєктом місячний корабель повинен був бути зібраний за два запуски.

C-5

10 січня 1962 року NASA опублікувало плани будівництва ракети-носія Сатурн C-5, на першому його ступені були встановлені п'ять двигунів F-1, на другому — п'ять двигунів J-2, і на третьому один J-2 . С-5 повинен був виводити на траєкторію до Місяця корисне навантаження масою 41 тонни.

На початку 1963 року НАСА остаточно вибрало тип експедиції (основний корабель залишається на орбіті, посадку здійснює місячний модуль) і дало ракеті-носієві Сатурн C-5 нове ім'я, Сатурн V.

Технічні дані

Ступені

Схема ракети-носія «Сатурн V».

Сатурн V складався з трьох ступенів: S-IC - перший ступінь, S-II - другий і S-IVB - третій. Всі три ступені використовували рідкий кисень як окисник. Паливом в першому ступені був гас, а у другому і третьому — рідкий водень

Перший ступінь, S-IC

Перший ступінь, використаний в місії Аполлон-8 в Цеху вертикальної збірки

S-IC вироблявся компанією Боїнг. На першому ступені було встановлено п'ять киснево-гасових двигунів F-1, сумарна тяга яких була понад 34 МН. Перший ступінь працював 2,5 хвилини, розганяв наступні ступені й корисне навантаження до швидкості 2,68 км / с і виводив їх на висоту 67 кілометрів . Один з п'яти двигунів був зафіксований в центрі, чотири інших розташовані діаметрально і могли повертатися для управління вектором тяги. У польоті центральний двигун вимикався раніше, щоб зменшити тягу і перевантаження. Діаметр першого ступеня 10 метрів, висота 42 метри.

Другий ступінь, S-II

S-II вироблявся компанією «North American Aviation». Ступінь використовував п'ять киснево-водневих двигунів J-2, загальна тяга яких становила 5115 кН. Як і на першому ступені, один двигун був в центрі та на зовнішньому колі чотири інших, які могли повертатися для управління вектором тяги. Висота другого ступеня 24,9 метра, діаметр 10 метрів, як і у першого ступеня. Тяга ступені була 5,1 МН (у вакуумі), і він до сьогодні є найпотужнішим ракетним ступенем на кріогенному паливі. Другий ступінь працював приблизно 6 хвилин, розганяючи ракету-носій до швидкості 6,84 км / с і виводячи її на висоту 185 км .

Третій ступінь, S-IVB

S-IVB побудований компанією «Douglas Aircraft Company». На ступені був встановлений один двигун J-2, який використовував рідкий кисень і рідкий водень як окисник і пальне, як і другий ступінь S-II. Ступінь розвивав тягу близько 1 МН. Розміри ступені: висота 17,85 метра, діаметр 6,6 метра. Під час місячних місій ступінь вмикався двічі, перший раз на 2,5 хвилини для довиведення «Аполлона» на навколоземну орбіту і вдруге — для виведення «Аполлона» на траєкторію до Місяця.

Транспортування

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.

Скайлеб

Останній запуск Сатурна V, який виводить на низьку земну орбіту космічну станцію «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

З 1964 року по 1973, з бюджету США було виділено 6,5 мільярда доларів на Сатурн V, максимум в 1966, 1,2 мільярда. З урахуванням інфляції на Сатурн V було витрачено 32-45 мільярдів доларів у цінах 2007 року. 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.

Запуски Сатурна 5

Колаж запусків ракети-носія «Сатурн-5»

Серійний номер	Корисне навантаження	Дата старту	Опис
SA-501	Аполлон-4	9 листопада 1967	Перший випробувальний політ
SA-502	Аполлон-6	4 квітня 1968	Другий випробувальний політ
SA-503	Аполлон-8	21 грудня 1968	Перший пілотований випробувальний політ з основним блоком КА «Аполлон». Обліт Місяця.
SA-504	Аполлон-9	3 березня 1969	Навколоземна орбіта. Випробування місячного модуля.
SA-505	Аполлон-10	18 травня 1969	Місячна орбіта. Випробування місячного модуля.
SA-506	Аполлон-11	16 липня 1969	Перший пілотований політ з посадкою на Місяці.
SA-507	Аполлон-12	14 листопада 1969	Примісячення близько Сервейора 3 (Surveyor 3).
SA-508	Аполлон-13	11 квітня 1970	Аварія в польоті. Команда врятована.
SA-509	Аполлон-14	31 січня 1971	Примісячення близько Фра Мауро (Fra Mauro).
SA-510	Аполлон-15	26 липня 1971	Перший місячний Ровер (місяцехід).
SA-511	Аполлон-16	16 квітня 1972	Примісячення у кратера Декарта (Descartes)
SA-512	Аполлон-17	6 грудня 1972	Перший і єдиний нічний старт. Останній місячний політ програми «Апполон».
SA-513	Скайлеб 1	14 травня 1973	Двоступінчаста модифікація (Saturn INT-21). На орбіту виведено станція «Скайлеб»
SA-514			Виготовлена ​​для «Аполлонів-18/19», але ніколи не використовувалася.
SA-515			Виготовлена ​​як резерв для «Скайлеб», але ніколи не використовувалася.

Див. також

• Космічний корабель Аполлон
• Гусеничний транспортер НАСА
• Н-1
• Нова (ракета-носій)
• Магнум (ракета-носій)
• Енергія (ракета-носій)
• «Місячна змова»
• Таблиця пілотованих польотів за американською програмою «Аполлон»

Література

• 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 andMoon 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.
• Пол Ейзенштейн.Найбільший двигун: Сатурн-V «Популярна механіка». Червень 2003.

Посилання

Сайти NASA

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

Інші сайти

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

Симулятори

• 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