O primeiro foguete Saturn-5: revisão, características e fatos interessantes

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Com base nos desenvolvimentos da primeira década do século 21, o foguete Saturn-5 (fabricado nos Estados Unidos) é o mais poderoso entre seus irmãos. Sua estrutura de três estágios foi projetada nos anos sessenta do século passado e pretendia levar uma pessoa à superfície lunar. Todas as naves necessárias, que foram incumbidas da missão de explorar o satélite natural do nosso planeta, deveriam ser anexadas a ele.

De acordo com o programa Apollo, o módulo lunar foi anexado ao foguete, colocado dentro de seu adaptador, e o corpo do orbitador foi anexado a ele. Esse esquema de lançamento único realizou duas coisas ao mesmo tempo. É verdade que também havia um modelo de dois estágios, que foi usado apenas uma vez durante o lançamento da primeira estação espacial dos Estados Unidos da América em órbita - Skylab.

Programa Lunar: mito ou verdade?

Já faz quase meio século,mas a conversa sobre um programa lunar fabricado continua inabalável. Alguém tem certeza de que enviar astronautas à lua usando o foguete Saturn-5 é uma farsa. Para essas pessoas, qualquer evidência das grandes conquistas dos americanos é estranha e, segundo eles, os vídeos foram feitos sem voar fora do planeta Terra.

Às vezes há rumores de que o Saturno lindamente construído é perfeito demais para ser real. Mesmo que o programa Saturn tenha ocorrido, por que os americanos não continuaram, citando a perda de toda a documentação do projeto do foguete Saturn-5, e começaram a produzir ônibus espaciais custando muito mais? Por que foi necessário iniciar todo o fluxo de trabalho de desenvolvimento de um foguete semelhante do zero? E como seria possível perder o mapa tecnológico para a produção do foguete Saturn-5? Afinal, isso não é um grão de areia em uma praia de areia.

Em geral, o foguete Saturn-5 é o primeiro de seu tipo, projetado não apenas para levar astronautas à Lua, mas também para devolvê-los com sucesso para casa. Além disso, o pouso com todo o equipamento, incluindo o módulo lunar com dois passageiros vivos, teve que ser muito suave e macio, caso contrário, teria sido seu último voo. Parte da massa pôde ser separada desconectando o módulo lunar da nave de comando, que, por sua vez, permaneceu em órbita lunar e aguardou a conclusão de todo o trabalho.

O foguete americano "Saturno-5" poderia levantar e colocar em órbita até 140toneladas de carga. Mas, por exemplo, o foguete pesado mais usado "Proton" pode transportar apenas 22 toneladas em seu "corpo". Diferença impressionante, não é?

Como você sabe, vários Saturns foram produzidos, e o último lançou a estação espacial Skylab pesando 77 toneladas. Era tão grande que, se o ponto de referência se perdesse no interior, o astronauta ficava no ar por vários minutos, esperando o vento do sistema de ventilação. Na verdade, apenas o Mir, que consistia em vários módulos, quebrou esse recorde. Mas é o foguete Saturn-5 que ainda é o projeto mais ambicioso do mundo e a máquina espacial mais poderosa, um recorde que nenhum outro veículo de lançamento conseguiu bater.

História de Saturno V

No início de sua vida, o navio enfrenta dificuldades na forma de um lançamento fracassado com a participação de um sistema não tripulado e mal ajustado. Isso foi seguido por uma recusa em repetir o teste não tripulado, mas tudo terminou com um final "feliz", pois de 1968 a 1973 houve lançamentos bem-sucedidos de dez programas espaciais Apollo e da estação espacial Skylab acima mencionada. E então o veículo de lançamento Saturn-5 se torna uma exposição de museu, e sua produção e operação são completamente interrompidas. Este período continua até hoje.

Fatos interessantes

Os Estados Unidos começaram a desenvolver o foguete Saturno em 1962, e quatro anos depois o primeiro testevoar. Mais precisamente, o teste falhou completamente, já que o segundo estágio do foguete, programado para ser lançado em um local de testes perto de St. Louis, simplesmente explodiu e se despedaçou. De acordo com registros históricos, o vôo não tripulado do foguete foi constantemente atrasado devido a intermináveis avarias e falhas, mas no outono de 1967, os americanos ainda conseguiram ter sucesso. No entanto, na segunda fase de testes do programa Apollo 6, a tentativa de pilotagem não tripulada falhou novamente. Dos cinco motores disponíveis no primeiro estágio, apenas três foram colocados em operação, o motor no terceiro estágio não deu partida e depois disso toda a estrutura inesperadamente se desfez para todos.

Apesar disso, dez dias depois foi tomada uma decisão sem precedentes de enviar o veículo de lançamento Saturno V sem reteste para a Lua. Afinal, não se esqueça da Guerra Fria com a URSS e da corrida armamentista. Todos estavam com pressa e, mesmo temendo consequências trágicas irreparáveis, ainda assim decidiram conquistar o satélite natural da Terra sem um terceiro lançamento de teste.

Acima foi dito sobre o desaparecimento místico da documentação técnica e características do foguete Saturn-5, mas na verdade os americanos refutam essa informação e chamam de bicicleta. Esta história apareceu em 1996 em um livro científico sobre a história da formação da astronáutica. Simplificando, a autora relatou em suas linhas que a NASA simplesmente perdeu as plantas. Mas de acordo com o funcionário da NASA Paul Shawcross, que ocupou um cargo na divisão porinspeção interna, os desenhos realmente não ficaram, mas a experiência e o “cérebro” da engenharia permaneceram intactos: todos os dados foram colocados em pequenos pedaços de filme fotográfico - microfilme.

Especificações

Quais são as principais características técnicas do foguete Saturn-5? Vamos começar com o fato de que sua altura atingiu 110 metros e seu diâmetro - dez, e com esses parâmetros poderia lançar até 150 toneladas de carga no espaço, deixando-o em órbita próxima à Terra.

Na versão clássica, tem três etapas: nas duas primeiras, cinco motores cada e na terceira, uma. O combustível para o primeiro estágio estava na forma de querosene RP-1 com oxigênio líquido como oxidante, e para o segundo e terceiro estágios estava na forma de hidrogênio líquido com oxigênio líquido como oxidante. O impulso de lançamento para os motores do foguete Saturn-5 foi de 3.500 toneladas.

Design de foguete

A característica do projeto do foguete é uma divisão transversal em três estágios, ou seja, cada estágio é sobreposto ao anterior. Tanques de transporte estavam presentes em todas as etapas. As etapas foram conectadas por meio de adaptadores especiais. A parte inferior foi separada junto com o corpo do primeiro estágio, e a parte anular superior foi separada algumas dezenas de segundos após a partida dos motores do segundo estágio. O "esquema frio" de separação de estágios funcionou aqui, ou seja, até que o anterior desapareça, os motores do próximo não poderão dar partida.

Além dos motores de partida, havia motores de propulsão sólido de freio nos degrausveículo de lançamento "Saturno-5". Seu projetista, Wernher von Braun, usou-os para dotar os degraus da função de pouso automático. Também no compartimento do terceiro estágio havia um bloco instrumental no qual o foguete era controlado.

Design da primeira etapa

O mundialmente famoso Boeing tornou-se seu fabricante. De todos os três, o primeiro degrau era o mais alto, seu comprimento era de 42,5 metros. Tempo de operação - cerca de 165 segundos. Se considerarmos o estágio de baixo para cima, em seu design você pode encontrar diretamente o próprio compartimento com cinco motores, um tanque de combustível com querosene, um compartimento entre tanques, um tanque com um oxidante na forma de oxigênio líquido e um saia frontal.

No compartimento do motor estavam os maiores motores Saturn-V - F-1, fabricados pela empresa americana Rocketdyne. O próprio sistema de propulsão consistia diretamente na estrutura de energia, unidades estabilizadoras e proteção térmica. Um dos motores foi fixado no centro em uma posição fixa e os outros quatro foram suspensos em gimbals. Além disso, foram instaladas carenagens nas usinas laterais para proteger os motores das cargas aerodinâmicas.

No compartimento de combustível havia cinco tubulações que conduziam o oxidante ao combustível principal, que já era fornecido pronto com dez tubulações para os motores. A saia tinha a função de conectar o primeiro e o segundo degrau. Quando os vôos do quarto e sexto Apolo foram realizados,câmeras foram acopladas à estrutura para monitorar o funcionamento da usina, separação de estágios e controle de oxigênio líquido.

Design da segunda etapa

Seu fabricante foi a empresa, hoje parte da holding "Boeing" - norte-americana. O comprimento da estrutura era de pouco mais de 24 metros e o tempo de operação era de quatrocentos segundos. Os componentes do segundo estágio foram divididos em um adaptador superior, tanques de combustível, um compartimento com motores J-2 e um adaptador inferior conectando-o ao primeiro estágio. O adaptador superior foi equipado com quatro motores adicionais de propelente sólido projetados para a mesma desaceleração do primeiro estágio. Eles foram lançados após a separação da terceira etapa. O compartimento da usina também tinha um motor central e quatro periféricos.

Projeto da terceira fase

A terceira estrutura, de quase dezoito metros, foi feita por McDonnel Douglas. Seu objetivo era lançar o orbitador e abaixar o módulo lunar para a superfície da lua. A terceira fase foi produzida em duas séries - 200 e 500. Esta última tinha uma vantagem sólida no aumento da oferta de hélio em caso de reinício do motor.

O terceiro estágio consistia em dois adaptadores - superior e inferior, um compartimento com combustível e uma usina. O sistema que regula o fornecimento de combustível aos motores é equipado com sensores que medem o balanço de combustível, que transmitem os dados diretamente para o computador de bordo. eles mesmosos motores podem ser usados tanto em modo contínuo como em modo de pulso. A propósito, a estação espacial americana Skylab foi criada com base neste terceiro estágio.

Bloco de ferramentas

Todos os sistemas eletrônicos estavam alojados em uma caixa de ferramentas com pouco menos de um metro de altura e cerca de 6,6 metros de diâmetro. Ele é sobreposto no terceiro passo. Dentro do anel havia blocos que controlavam o lançamento do foguete, sua orientação no espaço, bem como o voo ao longo de uma determinada trajetória. Havia também dispositivos de navegação e sistema de emergência.

O sistema de controle foi representado por um computador de bordo e uma plataforma inercial. Toda a unidade de controle tinha um sistema de controle de temperatura e termorregulação. Absolutamente todo o foguete estava repleto de sensores que detectam qualquer mau funcionamento. Eles enviaram os dados encontrados sobre o estado de emergência de um ou outro objeto eletrônico ao painel de controle na cabine dos astronautas.

Preparando para o lançamento

Toda a verificação pré-voo do foguete Saturn-5 e da espaçonave Apollo foi realizada por uma comissão especial de quinhentas pessoas. Milhares de trabalhadores participaram do lançamento e treinamento em Cabo Canaveral. A montagem vertical estava ocorrendo no Centro Espacial, localizado a cinco quilômetros do local de lançamento.

Aproximadamente dez semanas antes da partida, todas as partes do foguete foram transportadas para o local de lançamento. Veículos rastreados foram usados para tais objetos pesados. Quando todas as partes do foguete foram conectadas etodos os aparelhos elétricos foram conectados, as comunicações foram verificadas, incluindo o sistema de rádio - tanto a bordo quanto no solo.

Além disso, começaram os testes imobilizados de controle de mísseis, uma simulação de voo ocorreu. Verificamos a operação do espaçoporto e do centro de controle da missão em Houston. E o último trabalho de teste já foi realizado com reabastecimento direto dos tanques até o período que envolve o lançamento da primeira etapa.

Iniciar operações

O tempo de pré-lançamento começa seis dias antes do lançamento do foguete no espaço. Este é um procedimento padrão que foi realizado com o Saturn-5. Durante este período, foram realizadas várias pausas para evitar falhas e posterior atraso na partida. A contagem regressiva final começou 28 horas antes do lançamento.

Preencher a primeira fase levou doze horas. Além disso, apenas querosene foi derramado e oxigênio líquido foi fornecido aos tanques quatro horas antes do lançamento. Antes do reabastecimento, todos os tanques passaram por um procedimento de resfriamento. O oxidante foi fornecido primeiro aos tanques do segundo estágio em quarenta por cento, depois aos tanques do terceiro em cem. Em seguida, os recipientes do segundo design foram preenchidos até o fim e só então o oxidante entrou no primeiro. Graças a um procedimento tão interessante, os trabalhadores estavam convencidos de que não havia vazamento de oxigênio dos tanques do segundo estágio. O tempo total de entrega de combustível criogênico durante o reabastecimento foi de 4,5 horas.

Depois de preparar todos os sistemas, o foguete passou para o modo automático. Dos cinco motores do primeiro estágio, o central fixo foi lançado primeiro, e só depois os periféricos de acordo com o esquema oposto. Próximo empor cinco segundos, o foguete ficou em espera, e então saiu suavemente dos suportes que o soltaram, desviando para os lados.

O computador, localizado na unidade instrumental, controlava o pitch and roll do foguete. Todas as manobras de arremesso terminaram aos 31 segundos de voo, mas o programa continuou pulsando até que o primeiro estágio fosse completamente desconectado.

A pressão dinâmica começou no septuagésimo segundo. Os motores periféricos funcionaram até o fim do combustível nos tanques, e o do meio desligou outros 131 segundos após a decolagem para evitar grandes sobrecargas no corpo do míssil. A separação do primeiro estágio ocorreu a cerca de 65 quilômetros acima da superfície da Terra, e a velocidade do foguete nesse momento já era de 2,3 quilômetros por segundo.

Mas separando, o palco não caiu imediatamente. De acordo com as características do projeto, ele continuou a subir até cem quilômetros e só então entrou nas águas do Oceano Atlântico a uma distância de 560 quilômetros do local de lançamento.

A partida dos motores da segunda etapa começou um segundo após a primeira etapa ser desacoplada. Todas as cinco usinas foram lançadas simultaneamente e, após 23 segundos, o adaptador inferior do segundo estágio foi reiniciado. Depois disso, a tripulação resolveu o problema com as próprias mãos usando o computador de bordo. A separação do segundo estágio ocorreu a uma altitude de 190 quilômetros acima da superfície da Terra, e o trabalho foi transferido para o motor principal. Os astronautas estavam encarregados disso. Eapós o lançamento da espaçonave em órbita lunar, o terceiro estágio se separou do módulo controlado quando o motor foi desligado manualmente após oitenta minutos. Assim, "Saturno-5" foi capaz de levar astronautas à lua e permitir que os americanos se tornassem os primeiros conquistadores do satélite natural da Terra.