Tên lửa Saturn-5 đầu tiên: đánh giá, đặc điểm và sự thật thú vị

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Dựa trên những phát triển của thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21, tên lửa Saturn-5 (do Mỹ sản xuất) là tên lửa mạnh nhất trong số các tên lửa anh em của nó. Cấu trúc ba tầng của nó được thiết kế vào những năm 60 của thế kỷ trước và nhằm mục đích đưa một người lên bề mặt Mặt Trăng. Tất cả những con tàu cần thiết, được giao cho sứ mệnh khám phá vệ tinh tự nhiên của hành tinh chúng ta, đều phải được gắn vào nó.

Theo chương trình Apollo, mô-đun mặt trăng được gắn vào tên lửa, đặt bên trong bộ điều hợp của nó, và thân của tàu quỹ đạo được gắn vào nó. Một kế hoạch phóng đơn như vậy thực hiện hai việc cùng một lúc. Đúng vậy, cũng có một mô hình hai giai đoạn, chỉ được sử dụng một lần trong quá trình phóng trạm vũ trụ đầu tiên của Hợp chủng quốc Hoa Kỳ lên quỹ đạo - Skylab.

Chương trình âm lịch: huyền thoại hay sự thật?

Đã gần nửa thế kỷ,nhưng cuộc nói chuyện về một chương trình mặt trăng bịa đặt vẫn tiếp tục không suy giảm. Ai đó chắc chắn rằng việc đưa các phi hành gia lên mặt trăng bằng tên lửa Saturn-5 là một trò lừa bịp. Đối với những người như vậy, bất kỳ bằng chứng nào về những thành tựu vĩ đại của người Mỹ đều là của người ngoài hành tinh, và theo họ, các video được thực hiện không bay bên ngoài hành tinh Trái đất.

Đôi khi người ta đồn rằng Sao Thổ được xây dựng tuyệt đẹp quá hoàn hảo để trở thành hiện thực. Ngay cả khi chương trình Saturn đã diễn ra, tại sao người Mỹ không tiếp tục nó, với lý do đã mất tất cả tài liệu thiết kế cho tên lửa Saturn-5 và bắt đầu sản xuất tàu con thoi với chi phí cao hơn nhiều lần? Tại sao cần phải bắt đầu toàn bộ quy trình phát triển một tên lửa tương tự từ đầu? Và làm sao có thể để mất bản đồ công nghệ sản xuất tên lửa Saturn-5? Rốt cuộc, đây không phải là một hạt cát trên bãi biển đầy cát.

Nói chung, tên lửa Saturn-5 là tên lửa đầu tiên thuộc loại này, được thiết kế không chỉ để đưa các phi hành gia lên Mặt trăng mà còn đưa họ trở về nhà thành công. Thêm vào đó, việc hạ cánh với tất cả các thiết bị, bao gồm cả mô-đun mặt trăng với hai hành khách trực tiếp, phải rất êm ái và mềm mại, nếu không đây sẽ là chuyến bay cuối cùng của họ. Một phần của khối lượng có thể được tách ra bằng cách ngắt kết nối mô-đun mặt trăng khỏi tàu chỉ huy, đến lượt nó, nó vẫn ở trong quỹ đạo mặt trăng và chờ hoàn thành mọi công việc.

Tên lửa "Saturn-5" của Mỹ có thể nâng và đưa vào quỹ đạo lên tới 140tấn hàng hóa. Nhưng, ví dụ, tên lửa hạng nặng được sử dụng nhiều nhất "Proton" chỉ có thể mang 22 tấn trên "cơ thể" của nó. Sự khác biệt ấn tượng phải không ạ

Như bạn đã biết, một số sao Thổ đã được tạo ra, và chiếc cuối cùng đã phóng lên trạm vũ trụ Skylab nặng 77 tấn. Nó khổng lồ đến nỗi nếu điểm chuẩn bị mất bên trong, phi hành gia sẽ treo lơ lửng trên không trong vài phút, chờ gió từ hệ thống thông gió. Trên thực tế, chỉ Mir, bao gồm một số mô-đun, đã phá vỡ kỷ lục này. Nhưng tên lửa Saturn-5 vẫn là dự án tham vọng nhất trên thế giới và là cỗ máy vũ trụ mạnh nhất, một kỷ lục mà chưa có phương tiện phóng nào khác có thể đánh bại.

Lịch sử của Sao Thổ V

Khi mới bắt đầu hoạt động, con tàu phải đối mặt với những khó khăn dưới dạng một lần phóng thất bại với sự tham gia của một hệ thống không người lái, được điều chỉnh kém. Tiếp đó là việc từ chối lặp lại thử nghiệm không người lái, nhưng mọi thứ kết thúc với một cái kết "có hậu", vì từ năm 1968 đến năm 1973 đã có các vụ phóng thành công mười chương trình vũ trụ Apollo và trạm vũ trụ Skylab nói trên. Và sau đó phương tiện phóng Saturn-5 trở thành một cuộc triển lãm trong bảo tàng, và việc sản xuất cũng như các hoạt động tiếp theo của nó hoàn toàn bị dừng lại. Giai đoạn này vẫn tiếp tục cho đến ngày nay.

Sự thật thú vị

Hoa Kỳ bắt đầu phát triển tên lửa Saturn vào năm 1962, và 4 năm sau đó là cuộc thử nghiệm đầu tiênchuyến bay. Chính xác hơn, cuộc thử nghiệm đã hoàn toàn thất bại, kể từ giai đoạn thứ hai của tên lửa, được thiết lập để phóng tại một bãi thử gần St. Louis, chỉ đơn giản là phát nổ và vỡ tan thành nhiều mảnh. Theo ghi chép lịch sử, chuyến bay không người lái của tên lửa liên tục bị trì hoãn do vô số sự cố và thiếu sót, nhưng vào mùa thu năm 1967, người Mỹ vẫn có thể thành công. Tuy nhiên, ở giai đoạn thử nghiệm thứ hai của chương trình Apollo 6, nỗ lực thử nghiệm máy bay không người lái lại thất bại. Trong số năm động cơ có sẵn ở giai đoạn đầu tiên, chỉ có ba động cơ được đưa vào hoạt động, động cơ ở giai đoạn thứ ba hoàn toàn không khởi động, và sau đó toàn bộ cấu trúc bất ngờ đổ vỡ cho mọi người.

Mặc dù vậy, mười ngày sau, một quyết định chưa từng có đã được đưa ra để gửi phương tiện phóng Saturn V mà không cần thử nghiệm lại Mặt trăng. Sau cùng, đừng quên Chiến tranh Lạnh với Liên Xô và cuộc chạy đua vũ trang. Mọi người đều vội vàng và thậm chí lo sợ hậu quả bi thảm không thể khắc phục được, họ vẫn quyết định chinh phục vệ tinh tự nhiên của Trái đất mà không cần phóng thử lần thứ ba.

Ở trên có nói về sự biến mất bí ẩn trong tài liệu kỹ thuật và đặc điểm của tên lửa Saturn-5, nhưng thực tế người Mỹ bác bỏ thông tin này và gọi nó là một chiếc xe đạp. Câu chuyện này xuất hiện từ năm 1996 trong một cuốn sách khoa học về lịch sử hình thành các phi hành gia. Nói một cách đơn giản, tác giả đã báo cáo trong dòng của cô ấy rằng NASA đơn giản là đã đánh mất các bản thiết kế. Nhưng theo nhân viên của NASA, Paul Shawcross, người giữ một vị trí trong bộ phậnkiểm tra nội bộ, bản vẽ thực sự không còn, nhưng kinh nghiệm và "bộ não" kỹ thuật vẫn còn nguyên vẹn: tất cả dữ liệu được đặt trong các mảnh nhỏ của phim ảnh - microfilm.

Thông số kỹ thuật

Đặc điểm kỹ thuật chính của tên lửa Saturn-5 là gì? Hãy bắt đầu với thực tế là chiều cao của nó đạt tới 110 mét, và đường kính - 10, và với các thông số như vậy, nó có thể phóng tới 150 tấn hàng hóa vào không gian, đưa nó vào quỹ đạo gần Trái đất.

Trong phiên bản cổ điển, nó có ba bước: ở hai, năm động cơ đầu tiên và ở động cơ thứ ba, một. Nhiên liệu cho giai đoạn đầu tiên ở dạng dầu hỏa RP-1 với oxy lỏng làm chất oxy hóa, và cho giai đoạn thứ hai và thứ ba nó ở dạng hydro lỏng với oxy lỏng làm chất oxy hóa. Lực đẩy cho động cơ của tên lửa Saturn-5 là 3.500 tấn.

Thiết kế tên lửa

Đặc điểm thiết kế của tên lửa là phân chia theo chiều ngang thành ba giai đoạn, tức là mỗi giai đoạn được chồng lên trên giai đoạn trước. Các thùng chở đã có mặt ở tất cả các chặng. Các bước được kết nối bằng các bộ điều hợp đặc biệt. Phần dưới được tách ra cùng với phần thân của giai đoạn đầu tiên, và phần hình khuyên trên được tách ra vài chục giây sau khi động cơ giai đoạn hai khởi động. "Sơ đồ lạnh" của việc tách giai đoạn đã hoạt động ở đây, nghĩa là, cho đến khi giai đoạn trước biến mất, động cơ của giai đoạn tiếp theo sẽ không thể khởi động.

Ngoài các động cơ khởi động, có phanh động cơ đẩy rắn trên các bậc thangphóng xe "Saturn-5". Nhà thiết kế của nó, Wernher von Braun, đã sử dụng chúng để trang bị cho các bước với chức năng tự hạ cánh. Cũng trong khoang của tầng thứ ba có một khối thiết bị dùng để điều khiển tên lửa.

Thiết kế của giai đoạn đầu tiên

Chiếc Boeing nổi tiếng thế giới đã trở thành nhà sản xuất của nó. Trong cả ba, bước đầu tiên là cao nhất, chiều dài của nó là 42,5 mét. Thời gian hoạt động - khoảng 165 giây. Nếu chúng ta xem xét giai đoạn từ dưới lên, thì trong thiết kế của nó, bạn có thể trực tiếp tìm thấy chính ngăn này với năm động cơ, một thùng nhiên liệu với dầu hỏa, một ngăn giữa các thùng, một thùng chứa chất ôxy hóa ở dạng ôxy lỏng và một váy phía trước.

Trong khoang động cơ là động cơ Saturn-V lớn nhất - F-1, do công ty Rocketdyne của Mỹ sản xuất. Bản thân hệ thống đẩy bao gồm trực tiếp cơ cấu nguồn, bộ ổn định và bảo vệ nhiệt. Một trong những động cơ được cố định ở trung tâm ở một vị trí cố định, và bốn động cơ còn lại được treo trên gimbal. Ngoài ra, hệ thống giảm chấn đã được lắp đặt trên các nhà máy điện bên để bảo vệ động cơ khỏi tải khí động học.

Trong khoang nhiên liệu có năm đường ống dẫn chất oxy hóa đến nhiên liệu chính, đã được cung cấp sẵn bằng mười đường ống dẫn đến động cơ. Váy có chức năng nối bước thứ nhất và thứ hai. Khi các chuyến bay của Apollos thứ tư và thứ sáu được thực hiện,camera được gắn vào cấu trúc để giám sát hoạt động của nhà máy điện, phân tách giai đoạn và kiểm soát oxy lỏng.

Thiết kế của giai đoạn thứ hai

Nhà sản xuất của nó là công ty, ngày nay là một phần của "Boeing" - Bắc Mỹ. Chiều dài của cấu trúc hơn 24 mét một chút, và thời gian hoạt động là bốn trăm giây. Các thành phần của giai đoạn thứ hai được chia thành một bộ điều hợp phía trên, các thùng nhiên liệu, một khoang chứa động cơ J-2 và một bộ chuyển đổi phía dưới kết nối nó với phần đầu tiên. Bộ điều hợp phía trên được trang bị thêm bốn động cơ đẩy rắn bổ sung được thiết kế để giảm tốc tương tự như trong trường hợp của giai đoạn đầu tiên. Chúng được đưa ra sau khi giai đoạn thứ ba tách ra. Khoang nhà máy điện cũng có một động cơ trung tâm và bốn động cơ ngoại vi.

Thiết kế giai đoạn thứ ba

Cấu trúc thứ ba, gần mười tám mét được tạo ra bởi McDonnel Douglas. Mục đích của nó là phóng lên quỹ đạo và hạ thấp mô-đun mặt trăng xuống bề mặt của mặt trăng. Giai đoạn thứ ba được sản xuất trong hai loạt - 200 và 500. Giai đoạn sau có lợi thế vững chắc về nguồn cung cấp helium tăng lên trong trường hợp động cơ khởi động lại.

Giai đoạn thứ ba bao gồm hai bộ điều hợp - trên và dưới, một ngăn chứa nhiên liệu và một nhà máy điện. Hệ thống điều tiết lượng nhiên liệu cung cấp cho các động cơ được trang bị các cảm biến đo mức cân bằng nhiên liệu, chúng truyền trực tiếp dữ liệu về máy tính trên xe. chúng tôiđộng cơ có thể được sử dụng ở cả chế độ liên tục và chế độ xung. Nhân tiện, trạm vũ trụ Mỹ Skylab được tạo ra trên cơ sở của giai đoạn thứ ba này.

Khối công cụ

Tất cả các hệ thống điện tử được đặt trong một hộp công cụ chỉ cao dưới một mét và đường kính khoảng 6,6 mét. Nó được chồng lên ở bước thứ ba. Bên trong vòng có các khối điều khiển việc phóng tên lửa, định hướng của nó trong không gian, cũng như bay theo một quỹ đạo nhất định. Ngoài ra còn có các thiết bị định vị và hệ thống khẩn cấp.

Hệ thống điều khiển được thể hiện bằng một máy tính trên bo mạch và một nền tảng quán tính. Toàn bộ đơn vị điều khiển có một hệ thống kiểm soát nhiệt độ và điều nhiệt. Toàn bộ tên lửa được rải đầy các cảm biến để phát hiện bất kỳ trục trặc nào. Họ gửi dữ liệu tìm thấy về tình trạng khẩn cấp của một hoặc một vật thể điện tử khác tới bảng điều khiển trong cabin phi hành gia.

Chuẩn bị ra mắt

Toàn bộ quá trình kiểm tra trước chuyến bay của tên lửa Saturn-5 và tàu vũ trụ Apollo được thực hiện bởi một ủy ban đặc biệt gồm năm trăm người. Hàng nghìn công nhân đã tham gia lễ hạ thủy và huấn luyện tại Cape Canaveral. Quá trình lắp ráp theo chiều dọc đang diễn ra tại Trung tâm Vũ trụ, nằm cách bãi phóng năm km.

Khoảng mười tuần trước khi khởi hành, tất cả các bộ phận của tên lửa đã được vận chuyển đến bãi phóng. Xe bánh xích đã được sử dụng cho những vật nặng như vậy. Khi tất cả các bộ phận của tên lửa được kết nối với nhau vàtất cả các thiết bị điện đã được kết nối, thông tin liên lạc đã được kiểm tra, bao gồm cả hệ thống radio - cả trên tàu và mặt đất.

Hơn nữa, các cuộc thử nghiệm điều khiển tên lửa bất động đã bắt đầu, một mô phỏng chuyến bay đã diễn ra. Chúng tôi đã kiểm tra hoạt động của sân bay vũ trụ và trung tâm điều khiển sứ mệnh ở Houston. Và công việc thử nghiệm cuối cùng đã được thực hiện với việc tiếp nhiên liệu trực tiếp cho các xe tăng cho đến giai đoạn khởi động giai đoạn đầu tiên.

Bắt đầu hoạt động

Thời gian trước khi phóng tên lửa bắt đầu từ sáu ngày trước khi phóng tên lửa vào vũ trụ. Đây là quy trình tiêu chuẩn được thực hiện với Saturn-5. Trong giai đoạn này, một số lần tạm dừng đã được thực hiện để tránh thất bại và việc khởi hành bị chậm trễ sau đó. Đếm ngược cuối cùng bắt đầu 28 giờ trước khi ra mắt.

Việc lấp đầy giai đoạn đầu tiên mất mười hai giờ. Hơn nữa, chỉ có dầu hỏa được đổ vào, và oxy lỏng được cung cấp cho các bồn chứa bốn giờ trước khi phóng. Trước khi tiếp nhiên liệu, tất cả các két đều trải qua quy trình làm mát. Đầu tiên chất ôxy hóa được cung cấp cho các bể chứa của giai đoạn thứ hai với bốn mươi phần trăm, sau đó đến các bể chứa của giai đoạn thứ ba với một trăm. Tiếp theo, các thùng chứa của thiết kế thứ hai được lấp đầy đến cuối, và chỉ sau đó chất oxy hóa mới đi vào thùng thứ nhất. Nhờ một quy trình thú vị như vậy, các công nhân đã tin chắc rằng không có sự rò rỉ oxy từ các bể chứa của giai đoạn thứ hai. Tổng thời gian cung cấp nhiên liệu đông lạnh trong quá trình tiếp nhiên liệu là 4,5 giờ.

Sau khi chuẩn bị xong tất cả các hệ thống, tên lửa được chuyển sang chế độ tự động. Trong số năm động cơ của giai đoạn đầu, động cơ cố định trung tâm được đưa ra đầu tiên, và chỉ sau đó là động cơ ngoại vi theo sơ đồ ngược lại. Tiếp theo trongtrong năm giây, tên lửa được giữ và sau đó nhẹ nhàng thoát ra khỏi các giá đỡ đã thả nó ra, lệch sang hai bên.

Máy tính, nằm trong bộ thiết bị, điều khiển độ cao và độ lăn của tên lửa. Tất cả các thao tác cao độ kết thúc ở 31 giây của chuyến bay, nhưng chương trình vẫn tiếp tục hoạt động cho đến khi giai đoạn đầu tiên bị ngắt hoàn toàn.

Áp suất động bắt đầu ở giây thứ bảy mươi. Các động cơ ngoại vi hoạt động cho đến khi hết nhiên liệu trong thùng, và động cơ giữa sẽ tắt thêm 131 giây sau khi cất cánh để ngăn chặn tình trạng quá tải lớn trên thân tên lửa. Sự tách biệt của giai đoạn đầu tiên diễn ra ở độ cao khoảng 65 km so với bề mặt trái đất và tốc độ của tên lửa vào thời điểm này đã là 2,3 km / giây.

Nhưng tách ra, sân khấu không có lập tức rơi xuống. Theo các đặc điểm thiết kế, nó tiếp tục leo lên một trăm km và chỉ sau đó đi vào vùng biển của Đại Tây Dương ở khoảng cách 560 km từ bãi phóng.

Việc khởi động động cơ của giai đoạn thứ hai bắt đầu từ giây thứ hai sau khi giai đoạn đầu tiên được tháo lắp. Tất cả năm nhà máy điện đã được khởi động đồng thời và sau 23 giây, bộ điều hợp thấp hơn của giai đoạn thứ hai được đặt lại. Sau đó, phi hành đoàn tự giải quyết vấn đề bằng máy tính trên tàu. Việc tách giai đoạn hai diễn ra ở độ cao 190 km so với bề mặt trái đất, và công việc được chuyển sang động cơ chính. Các phi hành gia đã phụ trách nó. Vàsau khi phóng tàu vũ trụ vào quỹ đạo Mặt Trăng, giai đoạn thứ ba tách khỏi mô-đun được điều khiển khi động cơ được tắt theo cách thủ công sau 80 phút. Do đó, "Saturn-5" đã có thể đưa các phi hành gia lên mặt trăng và cho phép người Mỹ trở thành những người chinh phục vệ tinh tự nhiên đầu tiên của Trái đất.