Сатурн ИБ

Сатурн ИБ

Три стартовые конфигурации ракеты Apollo Saturn IB: без космического корабля ( AS-203 ), командно-служебный модуль ( AS-202 ); и лунный модуль ( Аполлон-5 )
Функция	космического корабля «Аполлон» ; разработка Разработка этапа S-IVB в поддержку Сатурна V ; Скайлэб Пусковая установка для экипажа
Производитель	Крайслер ( S-IB ) Дуглас ( S-IVB )
Страна происхождения	Соединенные Штаты
Размер
Высота	141,6 футов (43,2 м) без полезной нагрузки
Диаметр	21,67 футов (6,61 м)
Масса	1300220 фунтов (589770 кг) без полезной нагрузки
Этапы	2
Емкость
Полезная нагрузка на LEO
Высота	87,5 миль (162,1 км; 100,7 миль)
Масса	21000 кг (46000 фунтов)
История запуска
Статус	Ушедший на пенсию
Запуск сайтов	Мыс Канаверал , LC-34 и LC-37 Космический центр Кеннеди , LC-39B
Всего запусков	9
Успех(а)	9
Первый полет	26 февраля 1966 г. ( 26 февраля 1966 г. )
Последний рейс	15 июля 1975 г. ( 15 июля 1975 г. )
Тип пассажиров/груза	Аполлон ЦСМ , без винтов Аполлон LM
Первый этап – S-IB
Высота	24,44 м (80,17 футов)
Диаметр	6,53 м (21,42 фута)
Пустая масса	42000 кг (92500 фунтов)
Полная масса	441000 кг (973000 фунтов)
Пороховая масса	399 400 кг (880 500 фунтов)
Питаться от	8 × Н-1
Максимальная тяга	7100 кН (1600000 фунтов силы)
Удельный импульс	272 с (2,67 км/с)
Время горения	150 секунд
Порох	ЛОКС / РП-1
Второй этап – S-IVB
Высота	17,81 м (58,42 фута)
Диаметр	6,53 м (21,42 фута)
Пустая масса	10 600 кг (23 400 фунтов)
Полная масса	114 300 кг (251 900 фунтов)
Пороховая масса	103 600 кг (228 500 фунтов)
Питаться от	1 × Дж-2
Максимальная тяга	890 кН (200 000 фунтов силы)
Удельный импульс	420 с (4,1 км/с)
Время горения	480 секунд
Порох	ЛОКС / ЛХ 2

Сатурн ИБ (также известный как модернизированный «Сатурн-1» ) — американская ракета-носитель, созданная по заказу Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) для программы «Аполлон» . Он модернизировал Saturn I , заменив вторую ступень S-IV (сила 90 000 фунтов (400 000 Н), общий импульс 43 380 000 фунтов в секунду) на S-IVB (сила 200 000 фунтов (890 000 Н), 96 000 000 фунтов). -сек общего импульса). Первая ступень S -IB также увеличила базовую тягу SI с 1 500 000 фунтов-сил (6 700 000 Н) до 1 600 000 фунтов-сил (7 100 000 Н) и топливную нагрузку на 3,1%. Это увеличило грузоподъемность Сатурна I на низкой околоземной орбите с 20 000 фунтов (9 100 кг) до 46 000 фунтов (21 000 кг), чего достаточно для ранних летных испытаний полузаправленного командно-сервисного модуля Аполлона (CSM) или полностью заправленного топливом лунного модуля Аполлона. (LM), прежде чем был готов более крупный Сатурн-5, необходимый для полета на Луну.

Совместно используя верхнюю ступень S-IVB, Saturn IB и Saturn V обеспечили общий интерфейс для космического корабля Apollo. Единственное существенное отличие заключалось в том, что S-IVB на «Сатурне-5» сжигал только часть своего топлива для достижения околоземной орбиты, поэтому его можно было перезапустить для транслунной инъекции . S-IVB на Сатурне IB требовалось все топливо, чтобы выйти на околоземную орбиту.

Сатурн IB запустил два суборбитальных полета CSM без экипажа на высоту 162 км, один орбитальный полет LM без экипажа и первую орбитальную миссию CSM с экипажем (сначала планировалась как Apollo 1 , позже - как Apollo 7 ). Он также запустил одну орбитальную миссию AS-203 без полезной нагрузки, чтобы у S-IVB было остаточное жидкое водородное топливо. Эта миссия поддержала разработку перезапускаемой версии S-IVB, используемой в Сатурне-5, путем наблюдения за поведением жидкого водорода в невесомости .

В 1973 году, через год после завершения лунной программы «Аполлон», три корабля «Аполлон» CSM/Saturn IB переправили экипажи на космическую станцию ​​«Скайлэб» . В 1975 году последний корабль «Аполлон/Сатурн» запустил часть «Аполлона» совместного американо - советского испытательного проекта «Аполлон-Союз» (ASTP). Резервный Apollo CSM/Saturn IB был собран и подготовлен к спасательной операции Скайлэба, но так и не поднялся в воздух.

Остальные Saturn IB в инвентаре НАСА были списаны после миссии ASTP, поскольку им не удалось найти применения, а все потребности космической программы США в тяжелых грузовых операциях могли быть удовлетворены с помощью более дешевого и универсального семейства Titan III , а также космического корабля "Шаттл" .

История

НАСА В 1959 году комитет Сильверстайна выпустил рекомендации по разработке ракет-носителей класса «Сатурн» , выросших из C-1 . Когда в 1961 году была запущена программа «Аполлон» с целью высадки людей на Луну, НАСА выбрало «Сатурн-1» для испытательных миссий на околоземной орбите. Однако предел полезной нагрузки Сатурна I в 20 000 фунтов (9 100 кг) на дальность полета 162 км позволит протестировать только командный модуль с прикрепленным двигательным модулем меньшего размера, поскольку командно-служебный модуль будет иметь сухую массу не менее 26 300 фунтов (11 900 фунтов). кг), а также топливо для служебной двигательной установки и управления реакцией. В июле 1962 года НАСА объявило о выборе C-5 для миссии по высадке на Луну и решило разработать еще одну ракету-носитель, модернизировав Saturn I, заменив вторую ступень S-IV на S-IVB , которая также будет модифицирована для использовать в качестве третьей ступени Сатурна-5. Первая ступень SI . также будет модернизирована до S-IB за счет улучшения тяги двигателей и уменьшения веса Новый Saturn IB с грузоподъемностью не менее 35 000 фунтов (16 000 кг) заменит Saturn I для испытаний на околоземной орбите, что позволит летать командно-служебному модулю с частичной загрузкой топлива. Это также позволит запустить лунный экскурсионный модуль массой 32 000 фунтов (15 000 кг) отдельно для испытаний на орбите Земли без экипажа и с экипажем до того, как «Сатурн-5» будет готов к полету. Это также дало бы раннее развитие третьей стадии.

12 мая 1966 года НАСА объявило, что аппарат будет называться «модернизированный Сатурн I», при этом «лунный экскурсионный модуль» был переименован в лунный модуль . Однако 2 декабря 1967 года терминология «переоцененного Сатурна I» была возвращена к Сатурну IB.

К моменту разработки полезная нагрузка Saturn IB увеличилась до 41 000 фунтов (19 000 кг). К 1973 году, когда он использовался для запуска трех миссий «Скайлэб» , двигатель первой ступени был модернизирован, в результате чего грузоподъемность увеличилась до 46 000 фунтов (21 000 кг).

Технические характеристики

Ракета-носитель

Параметр	С-ИБ (1-й этап)	С-IVБ (2-я ступень)	Инструмент объединяет
Высота	24,44 м (80,17 футов)	17,81 м (58,42 фута)	0,91 м (3 фута)
Диаметр	6,53 м (21,42 фута)	6,61 м (21,67 футов)	6,61 м (21,67 футов)
Структурная масса	42000 кг (92500 фунтов)	10 600 кг (23 400 фунтов)	2000 кг (4400 фунтов)
Порох	ЛОКС / РП-1	ЛОКС / ЛХ 2	—
Пороховая масса	399 400 кг (880 500 фунтов)	103 600 кг (228 500 фунтов)	—
Двигатели	8 × Н-1	1 × Дж-2	—
Толкать	7100 кН (1600000 фунтов силы) на уровне моря	890 кН (200 000 фунтов силы) вакуум	—
Продолжительность записи	150 секунд	480 секунд	—
Удельный импульс	272 с (2,67 км/с) на уровне моря	420 с (4,1 км/с) вакуум	—
Подрядчик	Крайслер	Дуглас	ИБМ

Конфигурации полезной нагрузки

Параметр	Командно-служебный модуль	Аполлон 5	АС-203
запуска Escape System Масса	4200 кг (9200 фунтов)	—	—
командно-служебного модуля «Аполлон» Масса	От 16 500 до 20 900 кг (от 36 400 до 46 000 фунтов)	—	—
лунного модуля Аполлона Масса	—	14 360 кг (31 650 фунтов)	—
адаптера космический корабль – ЛМ Масса	1840 кг (4050 фунтов)	1840 кг (4050 фунтов)	—
носового обтекателя Высота	—	2,5 м (8,3 фута)	8,4 м (27,7 футов)
Высота полезной нагрузки	24,9 м (81,8 футов)	11,1 м (36,3 фута)	—
Общая высота космического корабля	68,1 м (223,4 фута)	54,2 м (177,9 футов)	51,6 м (169,4 фута)

S-IB первая ступень

Схема первой ступени S-IB ракеты Saturn IB

Основная статья: С-ИБ

Сцена S-IB была построена корпорацией Chrysler на Мишуд сборочном заводе в Новом Орлеане . Он был оснащен восемью ракетными двигателями Rocketdyne H-1, сжигавшими топливо RP-1 с жидким кислородом (LOX). Восемь баков Redstone (четыре с топливом и четыре с LOX) были сгруппированы вокруг бака LOX ракеты Юпитер , за что ракета получила прозвище «Последний бой кластера». Четыре подвесных двигателя были установлены на подвесах , что позволяло управлять ими для управления ракетой. Восемь килей, окружающих опорную конструкцию, обеспечивали аэродинамическую устойчивость и управляемость.

Данные из:

Общие характеристики

• Длина: 24,44 метра (80,17 футов)
• Диаметр: 6,53 метра (21,42 фута)
• Размах крыльев : 12,02 метра (39,42 фута).

Двигатель

• 8 × Рокетдайн H-1
  • Тяга: 7100 килоньютонов (1600000 фунтов силы)
  • Время горения: 150 секунд
  • Топливо: ЛОК / РП-1

S-IVB вторая ступень

Схема S-IVB второй ступени Saturn IB

Основная статья: S-IVB

S-IVB был построен компанией Douglas Aircraft Company в Хантингтон-Бич, Калифорния . Модель S-IVB-200 была похожа на третью ступень S-IVB-500, использовавшуюся на Saturn V , за исключением межступенчатого адаптера, меньших по размеру вспомогательных модулей управления двигательной установкой и отсутствия возможности перезапуска двигателя на орбите. Он был оснащен одним двигателем Rocketdyne J-2 . Баки с топливом и окислителем имели общую переборку, что позволило сэкономить около десяти тонн веса и сократить длину машины более чем на десять футов.

Общие характеристики

• Длина: 17,81 метра (58,42 фута)
• Диаметр: 6,61 метра (21,67 фута)

Двигатель

• 1 × Рокетдайн J-2
  • Тяга: 890 килоньютонов (200 000 фунтов силы)
  • Время горения: ~420 секунд
  • Топливо: LOX / LH ₂

Инструмент объединяет

Приборный блок, управлявший Saturn IB и Saturn V.

Main article: Saturn V instrument unit

IBM построила приборный блок в Центре космических систем в Хантсвилле, штат Алабама . Расположенный наверху ступени S-IVB, он состоял из цифрового компьютера ракеты-носителя (LVDC), инерциальной платформы, акселерометров, системы слежения, телеметрии и управления, а также соответствующих средств управления окружающей средой. Он контролировал всю ракету от момента перед стартом до разрядки батареи. Как и другие системы наведения ракеты, она поддерживала свой вектор состояния (оценки положения и скорости) за счет интеграции измерений акселерометра, отправляла команды стрельбы и управления главными двигателями и вспомогательными двигателями, а также запускала соответствующие боеприпасы и твердотопливные ракетные двигатели во время этапов подготовки и отделения полезной нагрузки. .

Как и в случае с другими ракетами, полностью независимая и резервная система безопасности дальности может быть активирована по наземному радиокоманду для прекращения тяги и уничтожения ракеты, если она выйдет из строя и создаст угрозу людям или имуществу на земле. В Saturn IB и V система безопасности дальности была окончательно отключена наземным командованием после благополучного выхода на орбиту. Это было сделано для того, чтобы ступень S-IVB случайно не разорвалась и не создала облако обломков на орбите, которое могло бы поставить под угрозу экипаж Apollo CSM.

Запустить последовательность событий

Запуск мероприятия	Время (с)	Высота (км)	Скорость (м/с)
Справочный выпуск	-5.0	0.09	0
Первое движение	0.0	0.09	0
1 Маха	58.9	7.4	183
Максимальное динамическое давление	73.6	12.4	328
Заморозить наклон	130.5	48.2	1587
Внутреннее отключение двигателя	137.6	54.8	1845
Отключение подвесного двигателя	140.6	57.6	1903
Разделение S-IB/S-IVB	142.0	59.0	1905
S-IVB зажигание	143.4	59.9	1900
Сброс незаполненного корпуса	154.0	69.7	1914
Запустить сброс аварийной башни	165.6	79.5	1960
Инициирование режима итеративного наведения	171.0	83.7	1984
Изменение соотношения моторной смеси	469.5	164.8	5064
Сигнал C/O наведения	581.9	158.4	7419
Введение орбиты	591.9	158.5	7426

Ускорение Сатурна IB увеличилось с 1,24 G при старте до максимального значения 4,35 G в конце горения ступени S-IB и снова увеличилось с 0 G до 2,85 G от отделения ступени до конца горения S-IVB.

AS-206, 207 и 208 вывели командно-служебный модуль размером 150 на 222 километра (81 на 120 морских миль), на эллиптическую орбиту которая была в одной плоскости с орбитой Скайлэба . Двигатель SPS командно-служебного модуля использовался в апогее орбиты для перевода Хомана на орбиту Скайлэб на высоте 431 километр (233 морские мили).

Транспортные средства и запуски Saturn IB

Сатурн IB установлен на платформе «молочный стул».

Первые пять запусков Saturn IB по программе Apollo были произведены с LC-34 и LC-37 , базы ВВС на мысе Кеннеди .

Saturn IB использовался в период с 1973 по 1975 год для трех пилотируемых полетов Skylab и одного испытательного проекта «Аполлон-Союз» полета . Эта последняя серийная партия не имела чередующихся черных и белых баков ступени S-IB или вертикальных полос на кормовой юбке бака S-IVB, которые присутствовали на более ранних машинах. Поскольку LC-34 и 37 к тому времени были бездействующими, для этих запусков использовался LC-39B Космического центра Кеннеди . Мобильная пусковая платформа № 1 была модифицирована: добавлена ​​​​приподнятая платформа, известная как «молочный табурет», чтобы учесть разницу в высоте между Saturn IB и гораздо большим Saturn V. Это позволило выровнять рычаги доступа к стартовой башне для обеспечения доступа экипажа, заправки топливом и заземления электрических соединений космического корабля «Аполлон» и верхней ступени S-IVB. Рычаги доступа ко второй ступени башни были модифицированы для обслуживания первой ступени S-IB.

Различные конфигурации миссий ракеты-носителя Saturn IB.

Все запуски Saturn IB с AS-201 через ASTP

Серийный число	Миссия	Космический корабль масса (кг)	Запуск дата (УНИВЕРСАЛЬНОЕ ГЛОБАЛЬНОЕ ВРЕМЯ)	Примечания
СА-201	АС-201	20,820	26 февраля 1966 г. 16:12:01	Беспилотное суборбитальное испытание Block I CSM (командно-служебный модуль)
СА-203	АС-203	Никто	5 июля 1966 г. 14:53:17	Беспилотное испытание поведения несгоревшего LH 2 на орбите для поддержки дизайна перезапуска S-IVB-500
СА-202	АС-202	25,810	25 августа 1966 г. 17:15:32	Беспилотное суборбитальное испытание Block I CSM
СА-204	Аполлон 1	20,412		Это должно было стать первым пилотируемым орбитальным испытанием Block I CSM. Пожар в кабине 27 января 1967 года привел к гибели астронавтов и повреждению КМ во время генеральной репетиции запланированного на 21 февраля 1967 года запуска.
	Аполлон 5	14,360	22 января 1968 г. 22:48:08	Непилотируемые орбитальные испытания лунного модуля, использованной ракеты-носителя «Аполлон-1».
СА-205	Аполлон-7	16,520	11 октября 1968 г. 15:02:45	Орбитальные испытания с экипажем Block II CSM
СА-206	Скайлэб 2	19,979	25 мая 1973 г. 13:00:00	CSM блока II переправил первый экипаж в орбитальную мастерскую Skylab
СА-207	Скайлэб 3	20,121	28 июля 1973 г. 11:10:50	CSM Блока II переправил второй экипаж в орбитальную мастерскую Скайлэб
СА-208	АС-208			Резервный спасательный Skylab 3 CSM-119; не нужен
	Скайлэб 4	20,847	16 ноября 1973 г. 14:01:23	CSM Блока II переправил третий экипаж в орбитальную мастерскую Скайлэб
СА-209	АС-209			Резервный Skylab 4 и более поздний Аполлон-Союз спасают CSM-119. Не нужен, в настоящее время выставлен в ракетном саду КНЦ.
	Скайлэб 5			Планируемая миссия CSM по поднятию на орбиту мастерской Skylab продержаться до тех пор, пока космический челнок не будет готов к полету; отменен.
СА-210	ЭСТАП	16,780	15 июля 1975 г. 19:50:01	Apollo CSM со специальным модулем стыковочного адаптера, Встреча с кораблем "Союз-19". Последний полет Сатурна IB.
СА-211				Неиспользованный. Первая ступень демонстрировалась в Центре приема Алабамы на шоссе I-65 в Ардморе, штат Алабама, с 1979 по 2023 год: сейчас разобрана для утилизации. Сцена S-IVB оснащена оборудованием подводного тренировочного симулятора Skylab и выставлена ​​на открытом воздухе в Космическом и ракетном центре США в Хантсвилле, штат Алабама.
СА-212				Неиспользованный. Первая ступень списана. Ступень S-IVB преобразована в космическую станцию ​​​​Скайлэб .
СА-213				Построена только первая очередь. Неиспользованный и списанный.
СА-214				Построена только первая очередь. Неиспользованный и списанный.

Информацию о более ранних выпусках автомобилей серии Saturn I см. в списке в Saturn I. статье

Ракеты Сатурн IB на выставке

SA-209 на выставке в КНЦ

По состоянию на 2023 год автомобили Saturn IB (или их части) выставлены в двух местах:

• SA-209 выставлен в комплексе для посетителей Космического центра Кеннеди вместе с кораблем проверки объектов Apollo. Из-за сильной коррозии в 1993–1994 годах двигатели и служебный модуль первой ступени были заменены на изготовленные дубликаты.
• Ступень SA-211 S-IVB была соединена с стыковочным адаптером для подводной подготовки Skylab и креплением для телескопа Apollo и выставлена ​​в Ракетном саду Космического и ракетного центра США в Хантсвилле, штат Алабама. Первая ступень SA -211 вместе с макетом ступени S-IVB была выставлена ​​в готовом к запуску состоянии в Центре приема в Алабаме на межштатной автомагистрали 65 в Ардморе, штат Алабама , с июля 1979 года.  34,954548 ° с.ш. 86,89193 ° з.д.  / 34,954548; -86,89193 Структурную целостность экспозиции после четырех десятилетий атмосферных воздействий восстановить не удалось. Разборка машины для утилизации началась 14 сентября 2023 года.

Расходы

В 1972 году стоимость Saturn IB, включая запуск, составляла 55 000 000 долларов США (что эквивалентно 401 000 000 долларов США в 2023 году).

См. также

• Сравнение семейств орбитальных ракет-носителей
• Сравнение орбитальных стартовых систем

Внешние ссылки

• http://www.apollosaturn.com/
• http://www.spaceline.org/rocketsum/saturn-Ib.html
• Центр космических полетов НАСА имени Маршалла, «Руководство по летной эксплуатации Skylab Saturn IB» (PDF) .   (19,8 МБ) , 30 сентября 1972 г.
• «Ракеты-носители Сатурн» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 апреля 2005 г.   (61,2 МБ)