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1969年,50年前的6月1日,履行“阿波罗11号”使命的土星五号运载火箭在卡纳维拉尔角39-A发射架上进行了飞翔时序测验。

不得不提的是……这发火箭国家医学考试网官网,土星五号·前传-anggame安博电竞官网-anggame安博电竞app-安博电竞进口在5月20号总装完出厂,当天就送上卡角39-A发射架了。要知道那个时分“阿波罗10号”还在奔月的路上呢……美国人为了完结先总统肯尼迪“1960年代完结载人登月”这一遗愿也真是拼尽了全力。

对航国家医学考试网官网,土星五号·前传-anggame安博电竞官网-anggame安博电竞app-安博电竞进口天稍有爱好的读者,根本都绕不过“土星五号”这个人类历史上的推动之王(……)。3000吨的起飞质量相当于把一艘“基林”级驱逐舰发射升空,而近月球轨迹(LMO)45吨的运力相当于把上面的一座炮塔送入月球轨迹。

这期咱们先来讲讲它的前传——土星-1以及土星-1B运载火箭的故事

其实在肯尼迪总统慷慨激昂的演(shu)(flag)之前,美国人早就开端揣摩载人登月技能了。

钱学森老先生在1963年出书的《星际飞翔北川景子概论》中就现已介绍到了美国人方案运用C-1“土星”运载火箭展开登月方案,当然鄙人一页,他就说仍是先把C-5整出来比较实践。








钱学森《星际飞翔概论》第一章《星际飞翔与世界飞翔》第2节 《现代的火箭技能》[1]

这个表单中C-1火箭的数据实践上对应的是土星-1号的内容,便是下图中最左面那枚火箭,除了构型有差异(实践二级用6枚RL-10)以及高度为162英尺(49米)之外其他参数都是较为挨近的。




土星-1、土星-1B和土星5号的差异。来历:NASA


有必要指出的是,C-1运载火箭其实早在1957年4月的时分就提出来了,那个时分乃至离苏联人发射人类第一颗人造地球卫星还有半年时刻。那会儿定下的方针是要能把20000-40000磅(9~18吨)的载荷送入近地轨迹,把6000-12000磅(2.7~5.4吨)的载荷送出地球引力圈。在那个两眼一抹黑的年代,从前的科学家们竟然敢定下即便放到今日来看也一点点不会差劲的方针,足以阐明其时的科学界是有多么的敢想敢干。

更敢想敢干的是C-1的芯一级竟然有8台H-1发动机,难怪钱老接着国家医学考试网官网,土星五号·前传-anggame安博电竞官网-anggame安博电竞app-安博电竞进口就毫不留情地挖苦了美国人一把。当然这个操作还不是最莽的,究竟论芯白切鸡一级发动机谁多,苏联人表明你们美国人胆子仍是太小,咱们北京向阳医院30多个发动机都没说什么。更莽的是,为了确保每台发动机都能有满意的助燃剂能进入,这个液氧贮箱愣是给规划成了长条形的,在火油贮箱周围围了一圈。终究还搞得突出了一点,让芯一级外观全体看起来略微有点古怪。



芯一级的简版结构,留意尾部。来历:NASA[2]




实践吊装中的芯一级。来历:NASA[2]


最要命的是这帮美国人竟然还莽成了!

1961年10月27日,C-1运载火箭成功带着模仿载荷升空。当然钱老表明这在预料之内,接下来还有很长一段路要走。而事实上也的确如他所言,国家医学考试网官网,土星五号·前传-anggame安博电竞官网-anggame安博电竞app-安博电竞进口C-1的运力太小,很难满意载人登月的需求,假如用C-1运载火箭送人到月球,仅从运力来考虑也需求至少10次发射,在近英如镝地轨迹对接才干成型。而这种技能即便在今日也是颇有难度的。

因而,靠C-1(1963年更名为土星-1)以及C-1B(即土星-1B)来完结载人新年放假告诉登月是远远不够的,所以终究美国人仍是选用了C-5运载火箭(便是现在的土星五号)来到达载人登月的意图。



C-1(后来的土星-1)火箭起飞瞬间。来历:NASA[3]


前面提到,1961年初次发射的C-1火箭带着的第二级和第三级是模仿载荷,其间第二级模仿的是S-IV,第三级模仿的是S-V。S-IV的改型(即换发J-2发动机以及拉皮类型)S-IVB日后不只桐人成为了土星-1B的芯二级,更是成为了毛豪杰老公是谁土星五号的第三蛮横异界级。事实上,正是S-IVB带着“阿波罗”世界飞船完结了圆化轨迹以及奔向月球的方针。



(左)初次发射的C-1火箭搭载模仿载荷的构型;(右)C-1(土星-1)后来搭载登月飞船模型的构型。来历:NASA[2]


从使命抗日奇侠全体上看,C-1运载火箭运用已有的技能根底,验证了S-IV上面级技能、飞航操控、仪器仪表技能,而且还在接下来被用于发射10吨级的大型载荷(飞马座气象卫星,首射于1965年)以及阿波罗模型的验证飞翔。



土星-1运载火箭的雷天同使命。来历:NASA [4]


看到这儿不得不慨叹:航天科学的展开,乃至包含人类科学的展开,许多里程碑式的成功都算得上“草蛇灰线,伏行千里”——往往觉得“忽然”就完结的工作,早在几年前,乃至几十年前就现已做了许多预备。

当然,因为钱老是1955年回国的,自此之后也哈尔滨师范大学阿城学院很难再经过途径了解美国航天方案的一些细节性内容了。比方在1961年的5月份,NASA决议除非特别的发射使命,不然一般不带着第三级S-V了;以及LR-115此前作为与LR-119发动机竞赛的产品,获得了成功,并被安装在C-1上,但NASA在1961年3月决议抛弃持续研发LR-119改为研讨RL-10发动机,而RL-10发动机在张晓谦同年11月研发成功,因而尔后发射的C-1火箭芯二级的发动机均为RL-10,且把原定用在上面级的发动机挪了下来,给二级搭载6台……

依旧是1961年,C-5的构型得到承认,S-IC为芯一级,S-II为芯二级,S-IVB为芯三级(便是下图最右边的那个庞然大物),且别离确认了承揽商为波音公司、北美航空公司以及道格拉斯公司,其间的各种甲方的微调操作按下不表。也便是说,1961萨摩耶图片年的上半年仍是百家争鸣构型规划的年代,而下半年就连国家医学考试网官网,土星五号·前传-anggame安博电竞官网-anggame安博电竞app-安博电竞进口承揽商都确认了。这是多么可怕的功率!



土星-1、土星-1B和土星5号的差异。来历:NASA


而火箭发动机的研发要愈加早。土星-1所运用的8台H-1发动机在1958年就根据前身S-3D火箭发动机研发结束,在1959年即老练下线,乃至在1961年就展开了发动机复用的验证!



钱学森《星际飞翔概论》第三章《火箭发动机的技能完结》第3节《几种液体火箭发动机》




没错,把火箭从海水里打捞上来看看能不能用,在50年前就有人在做了。来历:NASA[2]


而作为S-II与S-IVB级发动机的J-2在1963年11月完结了8分钟的加长程试车。



J-2发动机焚烧时刻长,条件也更严苛一些,研讨所需时刻也比较长。来历:NASA[2]


作为S-IC级主发动机,关系到土星五号能不能正常起飞的F-1大推力发动机,则在1962年阅历了3年研发后,完结了全推力长程试车。



幻想一下这头巨兽的咆哮吧!来历:NASA[2]


火箭发动机这部分的发展便是酱紫了,而载荷能不能萧红与终究的火箭国家医学考试网官网,土星五号·前传-anggame安博电竞官网-anggame安博电竞app-安博电竞进口部分适桃花扇配,那是另一个问题了。“阿波罗”飞船的部分是与S-IVB上面级进行衔接的,要想完好验证莅临飞船-火箭部分的运转才干,必然要展开飞船-上面级联合飞翔实验。

也由此,C-1B(1963年定名为土星-1B)作为一个过渡类型被搬上了台面。



土星-1、1successB和5号上的S-IV/S-IVB级方位及描摹。来历:NASA[5]


土星-1B在土星-1的根底大将尾翼改为8片小尾翼(KSP玩家喜爱做的工作+1),省去了一些冗余结构,改装了一个S-IVB型的上面级。这些内容尽管看起来很简单,但实践上因为土星-1B需求承当载人发射的使命,其牢靠性要求上了不止一个台阶,因而土星-1B的在1966年2月26日完结的初次发射,是搭载着“阿波罗”飞船展开了亚轨迹飞翔。



AS-201使命,土星-1B的初次飞翔。来历:NASA [2]


载人测验原定在1967年1月27日,AS-204使命(也便是阿波罗1号)中展开,但这次原方案为期14天的载人测验没能完结。那一天发作了什么,想必许多读者都知道……指令舱在测验中发作大火,3名宇航员不幸殉职。



焚毁的阿波罗1号指令舱内部残骸。来历:NASA[6]


尔后,土星-1B的载人飞翔终究在1968年10月11日的阿波罗7号使命中完结。而此刻,间隔肯尼迪总统提出的deadline现已缺乏14个月了。

从全体使命上看,土星-1B运载火箭运用土星-1运载火箭获得的一系列技能成果,直接对“阿波罗”飞船进行了一系列飞翔实验,包含但不限于:

整机轨迹飞翔测验,登陆器飞翔测验,再入收回测验;飞船轨迹规划;在轨人员练习;大推力发动机验证(J-2);改善S-IV上面级为S-IVB以适配土星五号使命需求;20吨级重型卫星的发射……



土星-1B运载火箭的使命。来历:NASA [4]


实践上,土星-1B与土星五号带着的S-IVB上面级也存在一些差异。依照土星-1B的飞翔时序,S-IVB只是需求飞翔十几分钟,而土星五号的飞翔时序要求S-IVB能飞翔4.5小时。作为氢氧上面级,“氢漏”的问题自S-IV上面级使命的诞生起,就困扰着道格拉斯公司的工程师国家医学考试网官网,土星五号·前传-anggame安博电竞官网-anggame安博电竞app-安博电竞进口们。液氢的走漏率在S-IV中为110升每分钟,地面上等候起飞的时分,能够经过源源不断地弥补液氢来处理,但天上怎么办?因而,为了补齐4.5小时的走漏量,S-IVB的液氢储罐在原方案253000升的根底上又添加到了272000升。而相同因为gtx1050其它工况的不同,用在土星-1B上的S-IVB上面级跟用在土星五号上的S-IVB上面级在其他方面必然还会发生一些微调。



土星-1B与土星五号所运用的S-IVB上面级的差异。来历:NASA[5]


从上图也能够看出,土星五号的S-IVB级要重一些

这些多出来的质量包含:

前部裙环——土星五号需求加载更多的载荷(比方一个满油的登陆器);

辅佐推动体系以及损耗部分——土星五号需求更少的液氢蒸腾率以及以及更准确的入轨要求;

后部裙环——土星五号需求加载更多的载荷(比方前面的一堆东西);

推动体系——土星五号为了削减液氢蒸腾率,运用了更多的液氦进行冷却,一起J-2发动机需求完结二次焚烧以将“阿波罗”飞船推入地月搬运轨迹;

级间段——下面一级的直径增大了。

就这样,为了攒出土星五号运载火箭的悉数前置条件,NASA的工程师们规划了两款运载火箭,四款发动机,霸占了大大小小的难关,在最短的时刻内,竭尽或许少的资源,验证了尽或许多的内容。

这是NASA面临苏联航天节节推动的压力之下发生的动力,也正是NASA的这份功率,让美国总统肯尼迪勇于在1962年发表演说,称人类要在1970年之前登上月球。

“MAGA”不是靠嘴上说就能说来的,这背面需求千千万万的一线技能工人、一线科研人员的斗争以及尽力才干换来的。当我在看到这些内容的时分,不得不敬服当年美国人在这种压力下的强壮斗志。

而现在,什么都有了,一架划年代的运载工具行将诞生。

参阅:

[1] 钱学森. (1963). 星际飞翔概论. 科学出书社.

[2] SATURN | ILLUSTRATED CHRONOLOGY - Saturn's First Eleven Years: April 1957 through April 1968 https://history.nasa.gov/MHR-5/contents.htm

[3] https://www.nasa.gov/centers/marshall/history/this-week-in-nasa-history-first-saturn-rocket-sa-1-launches-oct-27-1961.html

[4] https://history.nasa.gov/MHR-5/app_a.htm

[5] SP-4206 Stages to Saturn

https://history.nasa.gov/SP-4206/contents.htm

[6] https://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/apollo/ap沙海潘子ollo1/html/s67-21294.html

本文来自微信大众号:永结无情游相期邈云汉(ID:haibaraemily_planets),作者:天才琪露诺,标题图来自东方IC,原标题《The first step on the moon | 土星五号前传》

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