23-10-2023
Сатурн-5 | |
Первая ракета «Сатурн-5» (AS-501) на стартовой площадке, перед запуском «Аполлон-4». Фото НАСА | |
Общие сведения | |
---|---|
Страна | США |
Семейство | Сатурн |
Назначение | ракета-носитель |
Изготовитель | Boeing (S-IC) North American (S-II) Douglas (S-IVB) |
Основные характеристики | |
Количество ступеней | 3 |
Длина | 110,6 м |
Диаметр | 10,1 м |
Стартовая масса | 2965 т при запуске Аполлона-16[1] |
Масса полезной нагрузки | |
- на НОО | расчетная ~118т (при условии полной выработки топлива 3 ступени и ее отделения, чего на практике никогда не было) |
- на траекторию к Луне | 65,5 т (46,8 - корабль «Аполлон» + 18,7 - 3-я ступень с остатками топлива). |
История запусков | |
Состояние | программа закрыта |
Места запуска | стартовый комплекс LC-39, Космический центр им. Джона Ф. Кеннеди |
Число запусков | 13 |
- успешных | 13 |
- неудачных | 0 |
Первый запуск | 9 ноября 1967 |
Последний запуск | 14 мая 1973 |
Первая ступень — S-IC | |
Маршевые двигатели | 5 × F-1 |
Тяга | 34 343 кН (суммарная у земли) |
Удельный импульс | 263 c (2580 Н·с/кг) |
Время работы | 165 с |
Горючее | керосин |
Окислитель | жидкий кислород |
Вторая ступень — S-II | |
Маршевые двигатели | 5 × J-2 |
Тяга | 5096 кН (суммарная в вакууме) |
Удельный импульс | 421 с (4130 Н·с/кг) |
Время работы | 360 с |
Горючее | жидкий водород |
Окислитель | жидкий кислород |
Третья ступень — S-IVB | |
Маршевый двигатель | J-2 |
Тяга | 1019,2 кН (в вакууме) |
Удельный импульс | 421 с (4130 Н·с/кг) |
Время работы | 165 + 335 с (2 включения) |
Горючее | жидкий водород |
Окислитель | жидкий кислород |
Сатурн-5 на Викискладе
|
Сатурн-5 (англ. Saturn V) — американская ракета-носитель. Ракета «Сатурн-5» остаётся самой грузоподъемной, наиболее мощной, самой тяжелой и самой большой из созданных на данный момент человечеством ракет, выводивших полезную нагрузку на орбиту[2][3] — детище выдающегося конструктора ракетной техники Вернера фон Брауна, она могла вывести на низкую околоземную орбиту 141 т (эта масса включает в себя полезную нагрузку (корабль «Аполлон») и массу последней ступени с остатками топлива для разгона к Луне) и на траекторию к Луне 47 т полезного груза (65,5 т вместе с 3-й ступенью носителя). «Сатурн-5» использовалась для реализации программы американских лунных миссий (в том числе с её помощью была осуществлена первая высадка человека на Луну 20 июля 1969 года), а также (в двухступенчатом варианте) для выведения на околоземную орбиту орбитальной станции «Скайлэб». Полная масса, выведенная на орбиту при этом составила 147,36 тонн, в том числе станция Скайлэб с головным обтекателем- 88,5 т и вторая ступень с остатком топлива и не отделившимся переходником.
Ракета-носитель выполнена по трёхступенчатой схеме, с последовательным расположением ступеней. На первой ступени устанавливались пять кислородно-керосиновых ЖРД F-1, которые по сей день остаются самыми мощными однокамерными ракетными двигателями из когда-либо летавших. На второй устанавливались пять двигателей работающих на топливной паре жидкий водород-жидкий кислород, на третьей ступени — один водородно-кислородный ЖРД, аналогичный использованному на второй ступени.
С 1960 по начало 1962 гг. в Центре космических полетов им. Джорджа Маршалла НАСА рассматривались проекты ракет-носителей серии «Сатурн C» (Сатурн C-1, C-2, C-3, C-4) для осуществления (кроме «Сатурн C-1», предназначенной только для полетов на околоземную орбиту; проект «Сатурн C-1» был реализован впоследствии в ракете-носителе «Сатурн-1») пилотируемого полета на Луну.
Ракеты-носители, разрабатывавшиеся по проектам C-2, C-3 и C-4, предполагалось использовать для сборки на орбите Земли лунного корабля, после чего он должен был выйти на траекторию к Луне, прилуниться и взлететь с Луны. Масса такого корабля на околоземной орбите должна была составлять, по разным проектам, от примерно 140 до более чем 300 тонн.
«Сатурн С-2» должна была выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой в 21,5 тонны, по этому проекту предполагалось собрать корабль для полета на Луну за пятнадцать пусков[4].
По проекту «Сатурн C-3» предусматривалось создание трёхступенчатой ракеты-носителя, на первой ступени которой должны были быть установлены два двигателя F-1, на второй — четыре двигателя J-2, а третья ступень представляла собой вторую ступень ракеты-носителя «Сатурн-1» — S-IV. «Сатурн C-3» должна была выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 36,3 тонны и по этому проекту лунный корабль должен был быть собран за четыре или пять пусков[5].
«Сатурн C-4» также должна была быть трёхступенчатой ракетой, первая ступень которой должна была иметь четыре двигателя F-1, вторая ступень была той же, что и на C-3, и третьей ступенью была S-IVB — увеличенный вариант ступени S-IV. «Сатурн C-4» должна была выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 99 тонн и по этому проекту лунный корабль должен был быть собран за два запуска[6].
10 января 1962 года НАСА опубликовала планы строительства ракеты-носителя «Сатурн C-5». На первой её ступени должны были быть установлены пять двигателей F-1, на второй ступени — пять двигателей J-2, и на третьей — один J-2[7]. С-5 должна была выводить на траекторию к Луне полезную нагрузку массой 47 тонн.
В начале 1963 года НАСА окончательно выбрала схему пилотируемой экспедиции на Луну (основной корабль остаётся на орбите Луны, посадку же на неё совершает специальный лунный модуль) и дало ракете-носителю «Сатурн C-5» новое имя — «Сатурн-5».
«Сатурн-5» состояла из трёх ступеней: S-IC — первая ступень, S-II — вторая и S-IVB — третья. Все три ступени использовали жидкий кислород как окислитель. Горючим в первой ступени был керосин, а во второй и третьей — жидкий водород
S-IC производилась компанией «Боинг». На ступени было установлено пять кислородно-керосиновых двигателей F-1, суммарная тяга которых была более 34000 кН. Первая ступень работала 168 секунд, разгоняла последующие ступени и полезную нагрузку до скорости 2,68 км/с (в инерциальной системе отсчета) и 2,3 км/с относительно земли, и выводила их на высоту 68 километров[8]. После разделения, ступень поднималась до высоты 100 км, затем падала в океан. Один из пяти двигателей был зафиксирован в центре, четыре других расположены диаметрально и могли поворачиваться для управления вектором тяги. В полете центральный двигатель выключался раньше, чтобы уменьшить перегрузки. Диаметр первой ступени 10 метров, высота 42 метра.
S-II производилась компанией «Норт Америкэн». Ступень использовала пять кислородно-водородных двигателей J-2, общая тяга которых составляла около 5100 кН. Как и на первой ступени, один двигатель был в центре и на внешнем круге четыре остальных, которые могли поворачиваться для управления вектором тяги. Высота второй ступени 24,9 метра, диаметр 10 метров, как и у первой ступени. Вторая ступень работала приблизительно 6 минут, разгоняя ракету-носитель до скорости 6,84 км/с и выводя её на высоту 185 км[9].
S-IVB производилась компанией «Дуглас» (с 1967 г. — компанией «Мак-Доннэл Дуглас»). На ступени был установлен один двигатель J-2, который использовал жидкий кислород и жидкий водород, как окислитель и горючее соответственно (аналогично второй ступени S-II). Ступень развивала тягу более 1000 кН. Размеры ступени: высота 17,85 метра, диаметр 6,6 метра. Во время полётов на Луну ступень включалась дважды, первый раз на 2,5 минуты для довыведения «Аполлона» на околоземную орбиту и во второй раз — для вывода «Аполлона» на траекторию к Луне.
Для перевозки ракет «Сатурн-5» к стартовой площадке использовались специальные гусеничные транспортёры (англ. crawler-transporter). В то время (1965—1969 гг.; до появления в 1969 г. шагающего экскаватора 4250-W) они являлись крупнейшими и наиболее тяжелыми образцами наземной самоходной техники в мире. Эти транспортеры также оставались самыми большими и тяжелыми гусеничными машинами в мире до 1978 г. (когда появился экскаватор Bagger 288).
Орбитальная станция «Скайлэб» была изготовлена из неиспользованной второй ступени ракеты-носителя «Сатурн-1Б» — S-IVB. Первоначально планировалось, что ступень будет преобразована в орбитальную станцию уже непосредственно на околоземной орбите: после того как она будет выведена на орбиту в качестве действующей ракетной ступени, освободившийся бак жидкого водорода должен был быть дооснащён и конструкция превратилась бы в орбитальный модуль. Однако после отмены (в 1970 г., вследствие резкого урезания перспективного бюджета НАСА) миссии «Аполлон-20», а затем и отмены (в том же году) полетов «Аполлонов −18 и −19» к Луне, НАСА отказалось от этого плана — теперь в её распоряжении оставалось три неиспользованных ракеты-носителя «Сатурн-5», которые могли вывести на орбиту полностью оснащенную орбитальную станцию без необходимости использования её в качестве ракетной ступени.
Орбитальная станция «Скайлэб» была запущена 14 мая 1973 года с помощью двухступенчатой модификации ракеты-носителя «Сатурн-5».
С 1964 года по 1973-й из федерального бюджета США было выделено на программу «Сатурн-5» 6,5 миллиарда долларов. Максимум пришелся на 1966 год — 1,2 миллиарда[10]. С учетом инфляции на программу «Сатурн-5» было за этот период потрачено 47.25 миллиардов долларов в ценах 2014 года[11]. Приблизительная стоимость одного запуска «Сатурн-5» составляла 1,19 миллиарда долларов в ценах 2014 года.
Одна из главных причин досрочного прекращения лунной программы США после трех облетов Луны пилотируемыми кораблями (в том числе один — «Аполлон-13» — аварийный) и шести успешных высадок на Луну (первоначально планировались два облета пилотируемыми кораблями и 10 высадок) была её высокая стоимость. Так, в 1966 году НАСА получила самый большой (если учитывать инфляцию) бюджет за свою историю — 4,5 миллиарда долларов (что составляло около 0,5 процента тогдашнего ВВП США).
В 1967-73 гг произведено 13 пусков ракеты-носителя «Сатурн-5». Все признаны успешными[12].
Серийный номер | Полезная нагрузка | Дата старта | Описание |
---|---|---|---|
|
Аполлон-4 | 9 ноября 1967 | Первый испытательный полёт |
|
Аполлон-6 | 4 апреля 1968 | Второй испытательный полёт |
|
Аполлон-8 | 21 декабря 1968 | Первый пилотируемый испытательный полёт с основным модулем корабля «Аполлон». Облёт Луны. |
|
Аполлон-9 | 3 марта 1969 | Околоземная орбита. Испытания лунного модуля. |
|
Аполлон-10 | 18 мая 1969 | Лунная орбита. Испытания лунного модуля. |
|
Аполлон-11 | 16 июля 1969 | Первый пилотируемый полёт с посадкой на Луне в Море Спокойствия. |
|
Аполлон-12 | 14 ноября 1969 | Прилунение около автоматической межпланетной станции «Сервейер-3» в Океане Бурь. |
|
Аполлон-13 | 11 апреля 1970 | Авария в полёте. Облет Луны. Команда спасена. |
|
Аполлон-14 | 31 января 1971 | Прилунение около кратера Фра Мауро. |
|
Аполлон-15 | 26 июля 1971 | Прилунение в Болоте Гниения на юго-восточной окраине Моря Дождей. Первый «Лунный Ровер» (американский транспортный луноход). |
|
Аполлон-16 | 16 апреля 1972 | Прилунение у кратера Декарт. |
|
Аполлон-17 | 7 декабря 1972 | Первый и единственный ночной старт. Прилунение в Море Ясности долины Тавр-Литтров. Последний лунный полёт по программе «Аполлон». |
|
Скайлэб | 14 мая 1973 | Изготовлена для «Аполлонов-18/19/20». Затем модернизирована в двухступенчатый вариант. На орбиту выведена станция «Скайлэб» |
|
- | - | Изготовлена для «Аполлонов-18/19/20», но никогда не использовалась. |
|
- | - | Изготовлена для «Аполлонов-18/19/20». Затем предназначалась в качестве резервной для «Скайлэб», но никогда не использовалась. |
Американская ракетно-космическая техника | ||
---|---|---|
Эксплуатируемые ракеты-носители | Антарес · Атлас-5 · Дельта ( II · IV) · Falcon 9 · Минотавр (I · IV · V) · Пегас · Таурус | |
Разрабатываемые ракеты-носители | Афина (Ic · IIc) · Falcon Heavy · SLS | |
Устаревшие ракеты-носители |
Авангард · Арес (1 · 5) · Атлас (B · D · E/F · G · H · I · II · III · LV-3B · SLV-3 · Эйбл · Аджена · Центавр) · Афина (I · II) · Дельта (A · B · C · D · E · G · J · L · M · N · 0100 · 1000 · 2000 · 3000 · 4000 · 5000 · III) · Falcon 1 · Калеб · Конестога · Магнум · N-I* · N-II* · Нова · Пилот (NOTS) · Ротон · Сатурн (I · IБ · V · C-5N) · Sea Dragon · Скаут · Спарта · Спейс шаттл · Титан (II GLV · IIIA · IIIB · IIIC · IIID · IIIE · 34D · 23G · CT-3 · IV) · Тор (Эйбл · Эйблстар · Аджена · Барнер · Дельта · DSV-2U) · Торад-Аджена · Shuttle-C · H-I* · Юнона/Юпитер/Редстоун (1 · 2) |
|
Разгонные блоки | ||
Ускорители |
UA-1205 · UA-1207 · Castor-IVA · Castor-120 · RS-68 · GEM · Орбус-21D · SRM · SRMU · SRB |
|
* — японские проекты, использующие американские ракеты или ступени; курсив — проекты, отменённые до первого полёта |
Ракеты-носители тяжёлого и сверхтяжёлого класса | |
---|---|
США |
Сатурн-5 (СТ) · Атлас-5 Хеви · Delta IV Heavy · Falcon Heavy * · SLS * |
СССР / Россия |
Н-1 (СТ) · Р-56 · УР-700 (СТ) · Энергия (СТ) · Протон · Ангара-А5 · Ангара-А7 * |
Китай | |
Евросоюз (ЕКА) | |
Япония | |
СТ — ракеты-носители (РН) сверхтяжёлого класса; * — в разработке; курсив — не эксплуатировались; полужирное начертание — эксплуатируются в настоящее время. |
Сатурн-5.