اولین موشک Saturn-5: بررسی، ویژگی ها و حقایق جالب

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

بر اساس تحولات دهه اول قرن بیست و یکم، موشک Saturn-5 (ساخت آمریکا) قدرتمندترین راکت در بین برادران خود است. ساختار سه مرحله ای آن در دهه شصت قرن گذشته طراحی شد و برای رساندن شخص به سطح ماه در نظر گرفته شد. قرار بود تمام کشتی‌های لازم که مأموریت کاوش در ماهواره طبیعی سیاره ما را بر عهده داشتند، به آن متصل شوند.

طبق برنامه آپولو، ماژول قمری به موشک متصل شد، داخل آداپتور آن قرار گرفت و بدنه مدارگرد به آن متصل شد. چنین طرح تک پرتابی دو کار را همزمان انجام داد. درست است، یک مدل دو مرحله ای نیز وجود داشت که تنها یک بار در طول پرتاب اولین ایستگاه فضایی ایالات متحده آمریکا به مدار - Skylab استفاده شد.

برنامه قمری: افسانه یا حقیقت؟

تقریباً نیم قرن می گذرد،اما صحبت از برنامه ساختگی ماه همچنان ادامه دارد. کسی مطمئن است که فرستادن فضانوردان به ماه با استفاده از موشک Saturn-5 یک فریب است. برای چنین افرادی، هر مدرکی از دستاوردهای بزرگ آمریکایی ها بیگانه است و به گفته آنها، این فیلم ها بدون پرواز به خارج از سیاره زمین ساخته شده است.

گاهی اوقات شایعه می شود که زحل که به زیبایی ساخته شده بیش از آن کامل است که واقعی باشد. حتی اگر برنامه زحل انجام شد، چرا آمریکایی ها با استناد به از بین رفتن تمام اسناد طراحی موشک زحل-5، آن را ادامه ندادند و شروع به تولید شاتل هایی با هزینه چند برابر کردند؟ چرا لازم بود کل گردش کار توسعه یک موشک مشابه از ابتدا شروع شود؟ و چگونه ممکن است نقشه فناوری تولید موشک زحل-5 از دست داده شود؟ به هر حال، این یک دانه شن در ساحل شنی نیست.

به طور کلی، موشک Saturn-5 اولین در نوع خود است که نه تنها برای رساندن فضانوردان به ماه، بلکه برای بازگرداندن موفقیت آمیز آنها به خانه طراحی شده است. به علاوه، فرود با تمام تجهیزات، از جمله ماژول قمری با دو مسافر زنده، باید بسیار نرم و نرم باشد، در غیر این صورت این آخرین پرواز آنها بود. بخشی از توده با جدا کردن ماژول ماه از کشتی فرماندهی، که به نوبه خود در مدار ماه باقی ماند و منتظر اتمام کار بود، جدا شد.

موشک آمریکایی "Saturn-5" می تواند تا 140 بلند شود و در مدار قرار گیرد.تن محموله اما مثلا پرکاربردترین موشک سنگین "پروتون" می تواند تنها 22 تن را روی "بدنه" خود حمل کند. تفاوت چشمگیر است، اینطور نیست؟

همانطور که می دانید چندین زحل تولید شد و آخرین مورد ایستگاه فضایی Skylab را با وزن ۷۷ تن به فضا پرتاب کرد. آنقدر بزرگ بود که اگر نقطه مرجع در داخل گم می شد، فضانورد برای چند دقیقه در هوا معلق می ماند و منتظر باد از سیستم تهویه بود. در واقع فقط میر که از چندین ماژول تشکیل شده بود این رکورد را شکست. اما این موشک Saturn-5 است که هنوز بلندپروازانه ترین پروژه در جهان و قدرتمندترین ماشین فضایی است، رکوردی که هیچ وسیله پرتاب دیگری هنوز نتوانسته آن را شکست دهد.

تاریخچه زحل V

کشتی در همان ابتدای زندگی خود با مشکلاتی در قالب پرتاب ناموفق با مشارکت یک سیستم بدون سرنشین و با تنظیم ضعیف مواجه می شود. این امر با امتناع از تکرار آزمایش بدون سرنشین دنبال شد، اما همه چیز با یک پایان "خوشحال" به پایان رسید، زیرا از سال 1968 تا 1973، ده برنامه فضایی آپولو و ایستگاه فضایی Skylab فوق الذکر پرتاب شد. و سپس پرتابگر Saturn-5 به یک نمایشگاه موزه تبدیل می شود و تولید و عملیات بعدی آن به طور کامل متوقف می شود. این دوره تا امروز ادامه دارد.

حقایق جالب

ایالات متحده توسعه موشک زحل را در سال 1962 آغاز کرد و چهار سال بعد اولین آزمایش را انجام داد.پرواز. به طور دقیق تر، آزمایش به طور کامل شکست خورد، زیرا مرحله دوم موشک، که قرار بود در یک سایت آزمایشی در نزدیکی سنت لوئیس پرتاب شود، به سادگی منفجر شد و تکه تکه شد. طبق سوابق تاریخی، پرواز بدون سرنشین این موشک به دلیل خرابی ها و کاستی های بی پایان دائماً به تعویق می افتاد، اما در پاییز 1967، آمریکایی ها همچنان توانستند موفق شوند. با این حال، در مرحله دوم آزمایشی برنامه آپولو 6، تلاش برای خلبانی بدون سرنشین دوباره شکست خورد. از پنج موتور موجود در مرحله اول، تنها سه موتور به بهره برداری رسید، موتور مرحله سوم اصلا روشن نشد و پس از آن به طور غیرمنتظره ای کل ساختار برای همه به هم ریخت.

با وجود این، ده روز بعد تصمیم بی سابقه ای برای ارسال پرتابگر Saturn V بدون آزمایش مجدد به ماه گرفته شد. از این گذشته، جنگ سرد با اتحاد جماهیر شوروی و مسابقه تسلیحاتی را فراموش نکنید. همه عجله داشتند و حتی از ترس عواقب غم انگیز جبران ناپذیر، تصمیم گرفتند ماهواره طبیعی زمین را بدون پرتاب آزمایشی سوم فتح کنند.

در بالا در مورد ناپدید شدن عرفانی اسناد فنی و مشخصات موشک Saturn-5 گفته شد، اما در واقع آمریکایی ها این اطلاعات را رد می کنند و آن را دوچرخه می نامند. این داستان در سال 1996 در یک کتاب علمی درباره تاریخچه شکل گیری فضانوردی ظاهر شد. به عبارت ساده، نویسنده در خطوط خود گزارش داد که ناسا به سادگی نقشه ها را از دست داد. اما به گفته کارمند ناسا، پل شوکراس، که سمتی در این بخش داشتدر بازرسی داخلی، نقشه ها واقعاً باقی نماند، اما تجربه و "مغز" مهندسی دست نخورده باقی ماند: همه داده ها در قطعات کوچک فیلم عکاسی - میکروفیلم قرار گرفتند.

مشخصات

ویژگی های فنی اصلی موشک Saturn-5 چیست؟ بیایید با این واقعیت شروع کنیم که ارتفاع آن به 110 متر و قطر آن به 10 متر می رسد و با چنین پارامترهایی می تواند تا 150 تن محموله را به فضا پرتاب کند و آن را در مدار نزدیک زمین بگذارد.

در نسخه کلاسیک دارای سه مرحله است: در دو مرحله اول، هر کدام پنج موتور و در سوم، یک. سوخت مرحله اول به صورت نفت سفید RP-1 با اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده و برای مرحله دوم و سوم به صورت هیدروژن مایع با اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده بود. نیروی رانش پرتاب برای موتورهای موشک زحل-5 3500 تن بود.

طراحی موشک

ویژگی طراحی موشک تقسیم عرضی به سه مرحله است، یعنی هر مرحله روی مرحله قبلی قرار می گیرد. تانک های حامل در تمام مراحل حضور داشتند. مراحل با استفاده از آداپتورهای مخصوص به هم متصل شدند. قسمت پایینی به همراه بدنه مرحله اول و قسمت حلقوی بالایی چند ده ثانیه پس از شروع موتورهای مرحله دوم جدا شد. "طرح سرد" جداسازی مرحله در اینجا کار کرد، یعنی تا زمانی که قبلی ناپدید شود، موتورهای بعدی نمی توانند روشن شوند.

علاوه بر موتورهای راه انداز، موتورهای سوخت جامد ترمز روی پله ها وجود داشت.وسیله نقلیه پرتاب "زحل-5". طراح آن، Wernher von Braun، از آنها برای اعطای عملکرد خود فرود به پله ها استفاده کرد. همچنین در محفظه مرحله سوم یک بلوک ابزاری وجود داشت که در آن موشک کنترل می شد.

طراحی مرحله اول

بوئینگ مشهور جهان سازنده آن شد. از هر سه، اولین پله بود که بلندترین پله بود، طول آن 42.5 متر بود. زمان عملیات - حدود 165 ثانیه. اگر مرحله را از پایین به بالا در نظر بگیریم، در طراحی آن می توانید مستقیماً خود محفظه را با پنج موتور، یک مخزن سوخت با نفت سفید، یک محفظه بین مخزن، یک مخزن با یک اکسید کننده به شکل اکسیژن مایع و یک دامن جلو.

در محفظه موتور بزرگترین موتورهای Saturn-V - F-1، ساخت شرکت آمریکایی Rocketdyne قرار داشتند. خود سیستم رانش مستقیماً از ساختار قدرت، واحدهای تثبیت کننده و حفاظت حرارتی تشکیل شده است. یکی از موتورها در مرکز در یک موقعیت ثابت و چهار موتور دیگر روی گیمبال ها معلق بودند. همچنین برای محافظت از موتورها در برابر بارهای آیرودینامیکی روی نیروگاه های جانبی فیرینگ ها نصب شد.

در محفظه سوخت پنج لوله وجود داشت که اکسید کننده را به سوخت اصلی هدایت می کرد، که قبلاً به صورت آماده با استفاده از ده خط لوله به موتورها عرضه شده بود. دامن وظیفه اتصال مرحله اول و دوم را داشت. هنگامی که پروازهای آپولوس چهارم و ششم انجام شد،دوربین هایی برای نظارت بر عملکرد نیروگاه، جداسازی مرحله و کنترل اکسیژن مایع به سازه متصل شدند.

طراحی مرحله دوم

سازنده آن شرکتی بود که امروز بخشی از هلدینگ "بوئینگ" - آمریکای شمالی است. طول سازه کمی بیشتر از 24 متر و زمان عملیاتی آن چهارصد ثانیه بود. اجزای مرحله دوم به یک آداپتور فوقانی، مخازن سوخت، یک محفظه با موتورهای J-2 و یک آداپتور پایینی که آن را به مرحله اول متصل می کند، تقسیم شد. آداپتور بالایی مجهز به چهار موتور سوخت جامد اضافی بود که برای کاهش سرعت مشابه در مورد مرحله اول طراحی شده بودند. پس از جدایی مرحله سوم راه اندازی شدند. محفظه نیروگاه نیز یک موتور مرکزی و چهار موتور جانبی داشت.

طراحی مرحله سوم

سومین سازه تقریبا هجده متری توسط مک دانل داگلاس ساخته شد. هدف آن پرتاب مدارگرد و پایین آوردن ماژول ماه به سطح ماه بود. مرحله سوم در دو سری 200 و 500 تولید شد. دومی مزیت قابل توجهی در افزایش عرضه هلیوم در صورت راه اندازی مجدد موتور داشت.

مرحله سوم شامل دو آداپتور - بالا و پایین، یک محفظه با سوخت و یک نیروگاه بود. سیستمی که تامین سوخت موتورها را تنظیم می کند مجهز به سنسورهایی است که تعادل سوخت را اندازه گیری می کند، آنها مستقیماً داده ها را به رایانه داخلی منتقل می کنند. خودشانموتورها را می توان هم در حالت پیوسته و هم در حالت پالس استفاده کرد. به هر حال، ایستگاه فضایی آمریکا Skylab بر اساس همین مرحله سوم ایجاد شد.

بلاک ابزار

همه سیستم های الکترونیکی در جعبه ابزاری قرار داشتند که ارتفاع آن کمی کمتر از یک متر و قطر آن حدود 6.6 متر بود. روی پله سوم قرار گرفته است. در داخل حلقه بلوک هایی وجود داشت که پرتاب موشک، جهت گیری آن در فضا و همچنین پرواز در امتداد یک مسیر مشخص را کنترل می کرد. دستگاه های سیستم ناوبری و اضطراری نیز وجود داشت.

سیستم کنترل توسط یک کامپیوتر داخلی و یک پلت فرم اینرسی نشان داده شد. کل واحد کنترل دارای سیستم کنترل دما و تنظیم حرارت بود. کاملاً کل موشک پر از حسگرهایی بود که هر گونه نقصی را تشخیص می داد. آنها داده های پیدا شده در مورد وضعیت اضطراری یک یا آن شی الکترونیکی دیگر را به صفحه کنترل در کابین فضانوردان ارسال کردند.

آماده شدن برای راه اندازی

کلیه بررسی پیش از پرواز موشک Saturn-5 و فضاپیمای آپولو توسط یک کمیسیون ویژه پانصد نفر انجام شد. هزاران کارگر در پرتاب و آموزش در کیپ کاناورال شرکت کردند. مونتاژ عمودی در مرکز فضایی، واقع در پنج کیلومتری محل پرتاب، در حال انجام بود.

تقریباً ده هفته قبل از پرواز، تمام قطعات موشک به محل پرتاب منتقل شد. برای چنین اجسام سنگینی از وسایل نقلیه ردیابی شده استفاده می شد. زمانی که تمام قسمت های موشک به هم متصل شدند وهمه وسایل برقی وصل شدند، ارتباطات، از جمله سیستم رادیویی - هم در داخل و هم روی زمین - بررسی شد.

بعلاوه، آزمایش های بی حرکت کنترل موشک آغاز شد، شبیه سازی پرواز انجام شد. ما عملکرد فرودگاه فضایی و مرکز کنترل ماموریت در هیوستون را بررسی کردیم. و آخرین کار آزمایشی قبلاً با سوختگیری مستقیم مخازن تا دوره راه اندازی مرحله اول انجام شد.

شروع عملیات

زمان پیش از پرتاب شش روز قبل از پرتاب موشک به فضا آغاز می شود. این یک روش استاندارد است که با Saturn-5 انجام شد. در این مدت، چندین مکث برای جلوگیری از شکست و تاخیر بعدی در خروج انجام شد. شمارش معکوس نهایی 28 ساعت قبل از راه اندازی شروع شد.

پر کردن مرحله اول دوازده ساعت طول کشید. علاوه بر این، فقط نفت سفید ریخته شد و اکسیژن مایع چهار ساعت قبل از پرتاب به مخازن عرضه شد. قبل از سوخت گیری، تمام مخازن یک روش خنک کننده را طی کردند. اکسید کننده ابتدا به میزان چهل درصد به مخازن مرحله دوم و سپس به مخازن مرحله سوم به میزان صد در صد عرضه شد. سپس ظروف طرح دوم تا انتها پر شد و تنها پس از آن اکسید کننده وارد ظروف اول شد. به لطف چنین روش جالبی، کارگران متقاعد شدند که هیچ نشت اکسیژن از مخازن مرحله دوم وجود ندارد. کل زمان تحویل سوخت برودتی در طول سوخت‌گیری 4.5 ساعت بود.

پس از آماده سازی تمامی سامانه ها، موشک به حالت خودکار تغییر مکان داد. از پنج موتور مرحله اول، ابتدا موتور ثابت مرکزی و تنها پس از آن موتورهای جانبی طبق طرح مخالف راه اندازی شد. بعدی درراکت به مدت پنج ثانیه در حالت انتظار بود و سپس به آرامی از نگهدارنده‌هایی که آن را رها کرده بودند خارج شد و به طرفین منحرف شد.

کامپیوتر، واقع در واحد ابزار، گام و چرخش راکت را کنترل می کرد. تمام مانورهای زمینی در 31 ثانیه پرواز به پایان رسید، اما برنامه به ضربان خود ادامه داد تا مرحله اول به طور کامل قطع شد.

فشار دینامیکی از ثانیه هفتاد شروع شد. موتورهای جانبی تا پایان سوخت در مخازن کار می کردند و موتور میانی 131 ثانیه بعد از برخاستن به منظور جلوگیری از بارگذاری زیاد روی بدنه موشک خاموش می شد. جداسازی مرحله اول در حدود 65 کیلومتری سطح زمین انجام شد و سرعت موشک در این لحظه 2.3 کیلومتر در ثانیه بود.

اما با جدا شدن، صحنه بلافاصله سقوط نکرد. با توجه به ویژگی‌های طراحی، تا صد کیلومتر صعود کرد و تنها پس از آن وارد آب‌های اقیانوس اطلس در فاصله 560 کیلومتری از محل پرتاب شد.

استارت موتورهای مرحله دوم یک ثانیه پس از بازکردن مرحله اول آغاز شد. هر پنج نیروگاه به طور همزمان راه اندازی شدند و پس از 23 ثانیه آداپتور مرحله دوم پایین تر تنظیم مجدد شد. پس از آن، خدمه با استفاده از رایانه داخلی، امور را به دست گرفتند. جداسازی مرحله دوم در ارتفاع 190 کیلومتری از سطح زمین انجام شد و کار به موتور اصلی منتقل شد. فضانوردان مسئول آن بودند. وپس از پرتاب فضاپیما به مدار ماه، مرحله سوم از ماژول کنترل شده جدا شد که موتور پس از هشتاد دقیقه به صورت دستی خاموش شد. بنابراین، "زحل-5" توانست فضانوردان را به ماه برساند و به آمریکایی ها اجازه دهد تا اولین فاتحان ماهواره طبیعی زمین باشند.