أول صاروخ Saturn-5: مراجعة وخصائص وحقائق مثيرة للاهتمام

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

استنادًا إلى التطورات التي حدثت في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، فإن صاروخ ساتورن 5 (أمريكي الصنع) هو الأقوى بين إخوته. تم تصميم هيكلها المكون من ثلاث مراحل في ستينيات القرن الماضي وكان الهدف منه إيصال شخص إلى سطح القمر. كل السفن اللازمة التي عهد إليها مهمة استكشاف الأقمار الصناعية الطبيعية لكوكبنا كانت ستلحق بها.

وفقًا لبرنامج Apollo ، تم توصيل الوحدة القمرية بالصاروخ ، وتم وضعها داخل محولها ، وتم توصيل جسم المركبة المدارية بها. نفذ مخطط الإطلاق الفردي شيئين في وقت واحد. صحيح ، كان هناك أيضًا نموذج من مرحلتين ، تم استخدامه مرة واحدة فقط أثناء إطلاق أول محطة فضائية للولايات المتحدة الأمريكية في المدار - Skylab.

البرنامج القمري: أسطورة أم حقيقة؟

لقد مر ما يقرب من نصف قرن ،لكن الحديث عن برنامج قمري ملفق مستمر بلا هوادة. شخص ما متأكد من أن إرسال رواد فضاء إلى القمر باستخدام صاروخ Saturn-5 هو خدعة. بالنسبة لمثل هؤلاء الأشخاص ، فإن أي دليل على الإنجازات العظيمة للأمريكيين هو أجنبي ، ووفقًا لهم فإن الفيديوهات تم تصويرها دون الطيران خارج كوكب الأرض.

في بعض الأحيان يشاع أن زحل المشيد بشكل جميل مثالي جدًا ليكون حقيقيًا. حتى لو تم تنفيذ برنامج Saturn ، فلماذا لم يواصل الأمريكيون ذلك ، مستشهدين بفقدان جميع وثائق التصميم الخاصة بصاروخ Saturn-5 ، وبدأوا في إنتاج مكوكات تكلف عدة مرات؟ لماذا كان من الضروري بدء سير العمل الكامل لتطوير صاروخ مماثل من الصفر؟ وكيف يمكن أن تفقد الخريطة التكنولوجية لإنتاج صاروخ Saturn-5؟ بعد كل شيء هذه ليست حبة رمل على شاطئ رملي.

بشكل عام ، يعتبر صاروخ Saturn-5 هو الأول من نوعه ، وهو مصمم ليس فقط لتسليم رواد الفضاء إلى القمر ، ولكن أيضًا لإعادتهم بنجاح إلى ديارهم. بالإضافة إلى ذلك ، كان يجب أن يكون الهبوط بجميع المعدات ، بما في ذلك الوحدة القمرية التي تحتوي على راكبين على قيد الحياة ، سلسًا وناعمًا للغاية ، وإلا لكانت رحلتهم الأخيرة. كان من الممكن فصل جزء من الكتلة عن طريق فصل الوحدة القمرية عن سفينة القيادة ، والتي بدورها ظلت في المدار القمري وانتظرت اكتمال جميع الأعمال.

الصاروخ الأمريكي "ساتورن 5" يمكن أن يرفع ويدور في مدار يصل إلى 140طن من البضائع. ولكن ، على سبيل المثال ، يمكن للصواريخ الثقيلة الأكثر استخدامًا "بروتون" أن تحمل 22 طنًا فقط على "جسمها". فرق مثير للإعجاب ، أليس كذلك؟

كما تعلم ، تم إنتاج العديد من زحل ، وآخرها أطلق محطة سكايلاب الفضائية التي تزن 77 طنًا. كانت ضخمة جدًا لدرجة أنه في حالة فقدان النقطة المرجعية بالداخل ، ظل رائد الفضاء معلقًا في الهواء لعدة دقائق ، في انتظار الرياح من نظام التهوية. في الواقع ، فقط Mir ، الذي تألف من عدة وحدات ، حطم هذا الرقم القياسي. لكن صاروخ Saturn-5 لا يزال المشروع الأكثر طموحًا في العالم وأقوى آلة فضائية ، وهو رقم قياسي لم تتمكن أي مركبة إطلاق أخرى من التغلب عليه.

تاريخ زحل الخامس

في بداية حياتها ، تواجه السفينة صعوبات في شكل إطلاق فاشل بمشاركة نظام غير مأهول وضعيف التعديل. تبع ذلك رفض لتكرار الاختبار بدون طيار ، ولكن كل شيء انتهى بنهاية "سعيدة" ، فمن 1968 إلى 1973 كان هناك إطلاق ناجح لعشرة برامج فضائية أبولو ومحطة الفضاء سكايلاب المذكورة أعلاه. وبعد ذلك تصبح مركبة الإطلاق Saturn-5 معرضًا للمتحف ، ويتوقف إنتاجها وتشغيلها بشكل كامل. تستمر هذه الفترة حتى يومنا هذا.

حقائق مثيرة للاهتمام

بدأت الولايات المتحدة في تطوير صاروخ ساتورن في عام 1962 ، وبعد أربع سنوات أول اختبارطيران. بتعبير أدق ، فشل الاختبار تمامًا ، لأن المرحلة الثانية من الصاروخ ، المقرر إطلاقه في موقع اختبار بالقرب من سانت لويس ، انفجرت ببساطة وتحطمت إلى قطع. وفقًا للسجلات التاريخية ، فإن الرحلة غير المأهولة للصاروخ تتأخر باستمرار بسبب الأعطال والعيوب التي لا نهاية لها ، ولكن في خريف عام 1967 ، كان الأمريكيون لا يزالون قادرين على النجاح. ومع ذلك ، في مرحلة الاختبار الثانية لبرنامج Apollo 6 ، فشلت محاولة القيادة بدون طيار مرة أخرى. من بين المحركات الخمسة المتوفرة في المرحلة الأولى ، تم تشغيل ثلاثة فقط ، ولم يبدأ المحرك في المرحلة الثالثة على الإطلاق ، وبعد ذلك انهار الهيكل بالكامل بشكل غير متوقع للجميع.

على الرغم من ذلك ، بعد عشرة أيام ، تم اتخاذ قرار غير مسبوق بإرسال مركبة الإطلاق Saturn V دون إعادة الاختبار إلى القمر. بعد كل شيء ، لا تنس الحرب الباردة مع الاتحاد السوفياتي وسباق التسلح. كان الجميع في عجلة من أمرهم ، وحتى خوفًا من عواقب مأساوية لا يمكن إصلاحها ، قرروا التغلب على القمر الصناعي الطبيعي للأرض دون الإطلاق التجريبي الثالث.

قيل أعلاه عن الاختفاء الغامض للوثائق الفنية وخصائص صاروخ ساتورن 5 ، لكن في الواقع يدحض الأمريكيون هذه المعلومات ويطلقون عليها اسم دراجة. ظهرت هذه القصة في عام 1996 في كتاب علمي عن تاريخ تكوين الملاحة الفضائية. ببساطة ، ذكرت الكاتبة في سطورها أن وكالة ناسا ببساطة فقدت المخططات. ولكن وفقًا لموظف ناسا بول شوكروس ، الذي شغل منصبًا في قسمالتفتيش الداخلي ، الرسومات لم تبقى حقًا ، لكن التجربة و "العقل" الهندسي ظلوا على حاله: تم وضع جميع البيانات في قطع صغيرة من فيلم فوتوغرافي - ميكروفيلم.

المواصفات

ما هي الخصائص التقنية الرئيسية لصاروخ Saturn-5؟ لنبدأ بحقيقة أن ارتفاعه وصل إلى 110 أمتار ، وقطره - عشرة ، وبهذه المعلمات يمكنه إطلاق ما يصل إلى 150 طنًا من البضائع إلى الفضاء ، وتركه في مدار قريب من الأرض.

في الإصدار الكلاسيكي ، يتكون من ثلاث خطوات: في أول محركين ، خمسة محركات لكل منهما ، وفي المحرك الثالث ، واحد. كان وقود المرحلة الأولى على شكل كيروسين RP-1 مع أكسجين سائل كمؤكسد ، وفي المرحلتين الثانية والثالثة كان على شكل هيدروجين سائل مع أكسجين سائل كمؤكسد. كان دفع الإطلاق لمحركات صاروخ Saturn-5 3500 طن.

تصميم صاروخ

ميزة تصميم الصاروخ هي تقسيم عرضي إلى ثلاث مراحل ، أي أن كل مرحلة متراكبة على المرحلة السابقة. كانت الدبابات الحاملة موجودة في جميع المراحل. تم ربط الخطوات بواسطة محولات خاصة. تم فصل الجزء السفلي مع جسم المرحلة الأولى ، وتم فصل الجزء الحلقي العلوي بضع عشرات من الثواني بعد بدء محركات المرحلة الثانية. يعمل "المخطط البارد" لفصل المرحلة هنا ، أي حتى يختفي السابق ، لن تتمكن المحركات الموجودة في المحرك التالي من البدء.

بالإضافة إلى محركات البدء ، كانت هناك محركات الفرامل التي تعمل بالوقود الصلب على الدرجاتمركبة الإطلاق "Saturn-5". استخدمها مصممها ، Wernher von Braun ، لمنح الخطوات وظيفة الهبوط الذاتي. أيضًا في حجرة المرحلة الثالثة كان هناك كتلة مفيدة تم فيها التحكم في الصاروخ.

تصميم المرحلة الاولى

أصبحت بوينج المشهورة عالمياً الشركة المصنعة لها. من بين الثلاثة ، كانت الخطوة الأولى هي الأعلى ، وكان طولها 42.5 مترًا. وقت التشغيل - حوالي 165 ثانية. إذا أخذنا في الاعتبار المرحلة من الأسفل إلى الأعلى ، ففي تصميمها يمكنك أن تجد المقصورة نفسها مباشرةً بخمسة محركات ، وخزان وقود به كيروسين ، وحجرة بين الخزانات ، وخزان به مؤكسد على شكل أكسجين سائل و تنورة أمامية

في حجرة المحرك كانت أكبر محركات Saturn-V - F-1 ، المصنعة من قبل شركة Rocketdyne الأمريكية. يتكون نظام الدفع نفسه بشكل مباشر من هيكل الطاقة ووحدات التثبيت والحماية الحرارية. تم تثبيت أحد المحركات في المركز في وضع ثابت ، وتم تعليق الأربعة الآخرين على المحورين. كما تم تركيب انسياب على محطات الطاقة الجانبية من أجل حماية المحركات من الأحمال الهوائية.

في حجرة الوقود كانت هناك خمسة أنابيب توصل المؤكسد إلى الوقود الرئيسي ، والذي تم توفيره بالفعل جاهزًا باستخدام عشرة خطوط أنابيب للمحركات. كان للتنورة وظيفة ربط الخطوتين الأولى والثانية. عندما تم تنفيذ رحلات أبولوس الرابع والسادس ،تم تركيب كاميرات بالهيكل لمراقبة عمل محطة الكهرباء و مرحلة الفصل و التحكم في الأكسجين السائل

تصميم المرحلة الثانية

كانت الشركة المصنعة لها هي الشركة ، واليوم جزء من شركة "بوينج" القابضة - أمريكا الشمالية. كان طول الهيكل أكثر بقليل من 24 مترًا ، وكان وقت التشغيل أربعمائة ثانية. تم تقسيم مكونات المرحلة الثانية إلى محول علوي وخزانات وقود ومقصورة بمحركات J-2 ومحول سفلي يربطها بالمرحلة الأولى. تم تجهيز المهايئ العلوي بأربعة محركات إضافية تعمل بالوقود الصلب مصممة لنفس التباطؤ كما في حالة المرحلة الأولى. تم إطلاقها بعد انفصال المرحلة الثالثة. تحتوي حجرة محطة الطاقة أيضًا على محرك مركزي واحد وأربعة محركات طرفية.

تصميم المرحلة الثالثة

الهيكل الثالث ، الذي يبلغ طوله ثمانية عشر متراً تقريباً ، صنعه ماكدونيل دوغلاس. كان الغرض منه هو إطلاق المركبة المدارية وخفض الوحدة القمرية إلى سطح القمر. تم إنتاج المرحلة الثالثة في سلسلتين - 200 و 500. كان للأخيرة ميزة قوية في زيادة إمداد الهيليوم في حالة إعادة تشغيل المحرك.

المرحلة الثالثة تتكون من محولين - علوي وسفلي ، ومقصورة بالوقود ومحطة طاقة. النظام الذي ينظم إمداد الوقود للمحركات مزود بأجهزة استشعار تقيس توازن الوقود ، وتقوم بنقل البيانات مباشرة إلى الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة. أنفسهميمكن استخدام المحركات في الوضع المستمر وفي وضع النبض. بالمناسبة ، تم إنشاء محطة الفضاء الأمريكية Skylab على أساس هذه المرحلة الثالثة.

كتلة الأداة

تم وضع جميع الأنظمة الإلكترونية في صندوق أدوات يقل ارتفاعه عن متر وقطره حوالي 6.6 متر. يتم فرضه على الخطوة الثالثة. داخل الحلقة كانت هناك كتل تتحكم في إطلاق الصاروخ وتوجهه في الفضاء وكذلك الطيران على طول مسار معين. كما كانت هناك أجهزة ملاحة ونظام طوارئ.

تم تمثيل نظام التحكم بواسطة كمبيوتر داخلي ومنصة بالقصور الذاتي. تحتوي وحدة التحكم بأكملها على نظام للتحكم في درجة الحرارة وتنظيم الحرارة. كان الصاروخ بأكمله مليئًا بأجهزة استشعار تكشف عن أي أعطال. لقد أرسلوا البيانات التي تم العثور عليها عن حالة الطوارئ لجسم إلكتروني أو آخر إلى لوحة التحكم في مقصورة رواد الفضاء.

التحضير للانطلاق

تم إجراء الفحص الكامل قبل الرحلة لصاروخ ساتورن 5 ومركبة أبولو الفضائية من قبل لجنة خاصة مكونة من خمسمائة شخص. شارك الآلاف من العمال في الإطلاق والتدريب في كيب كانافيرال. تم التجميع العمودي في مركز الفضاء ، على بعد خمسة كيلومترات من موقع الإطلاق.

ما يقرب من عشرة أسابيع قبل المغادرة ، تم نقل جميع أجزاء الصاروخ إلى موقع الإطلاق. تم استخدام المركبات المتعقبة لمثل هذه الأشياء الثقيلة. عندما تم ربط جميع أجزاء الصاروخ معًا وتم توصيل جميع الأجهزة الكهربائية ، وتم فحص الاتصالات ، بما في ذلك نظام الراديو - سواء على متن الطائرة أو على الأرض.

علاوة على ذلك ، بدأت اختبارات مثبتة للتحكم في الصواريخ ، وأجريت محاكاة طيران. فحصنا تشغيل الميناء الفضائي ومركز التحكم في المهمة في هيوستن. وتم تنفيذ آخر اختبار بالفعل بالتزود بالوقود المباشر للخزانات حتى الفترة التي اشتملت على إطلاق المرحلة الأولى.

بدء العمليات

يبدأ وقت ما قبل الإطلاق قبل ستة أيام من إطلاق الصاروخ في الفضاء. هذا إجراء قياسي تم تنفيذه باستخدام Saturn-5. خلال هذه الفترة ، تم تنفيذ عدة فترات توقف مؤقتًا لتجنب الفشل والتأخير اللاحق في المغادرة. بدأ العد التنازلي الأخير قبل 28 ساعة من الإطلاق.

استغرق ملء المرحلة الأولى اثنتي عشرة ساعة. علاوة على ذلك ، تم سكب الكيروسين فقط ، وتم توفير الأكسجين السائل للخزانات قبل أربع ساعات من الإطلاق. قبل إعادة التزود بالوقود ، خضعت جميع الخزانات لعملية تبريد. تم إمداد المؤكسد أولاً إلى خزانات المرحلة الثانية بنسبة أربعين في المائة ، ثم إلى خزانات المرحلة الثالثة بمائة. بعد ذلك ، تم ملء حاويات التصميم الثاني حتى النهاية ، وعندها فقط دخل المؤكسد في الأول. بفضل هذا الإجراء المثير للاهتمام ، كان العمال مقتنعين بعدم وجود تسرب للأكسجين من خزانات المرحلة الثانية. كان إجمالي وقت تسليم الوقود المبرد أثناء التزود بالوقود 4.5 ساعات.

بعد تحضير جميع الأنظمة ، تم تحويل الصاروخ إلى الوضع التلقائي. من بين المحركات الخمسة للمرحلة الأولى ، تم إطلاق المحرك المركزي الثابت أولاً ، وبعد ذلك فقط تم إطلاق المحركات الطرفية وفقًا للمخطط المعاكس. التالي فيلمدة خمس ثوان ، كان الصاروخ معلقًا ، ثم خرج برفق من الحوامل التي أطلقوه ، وانحرف إلى الجانبين.

يتحكم الكمبيوتر ، الموجود في وحدة الأدوات ، في ميل ودحرجة الصاروخ. انتهت جميع مناورات الملعب في 31 ثانية من الرحلة ، لكن البرنامج استمر في النبض حتى تم فصل المرحلة الأولى تمامًا.

بدأ الضغط الديناميكي في الثانية السبعين. عملت المحركات الطرفية حتى نهاية الوقود في الخزانات ، وأوقف المحرك الأوسط 131 ثانية أخرى بعد الإقلاع من أجل منع الحمل الزائد الكبير على جسم الصاروخ. تم فصل المرحلة الأولى عن سطح الأرض بحوالي 65 كيلومترًا ، وكانت سرعة الصاروخ في هذه اللحظة بالفعل 2.3 كيلومترًا في الثانية.

لكن المنفصلة ، لم تسقط المرحلة على الفور. وفقًا لميزات التصميم ، فقد استمر في الصعود إلى مائة كيلومتر وبعد ذلك فقط ذهب إلى مياه المحيط الأطلسي على مسافة 560 كيلومترًا من موقع الإطلاق.

بدء تشغيل محركات المرحلة الثانية بدأ ثانية بعد فصل المرحلة الأولى. تم إطلاق جميع محطات الطاقة الخمس في وقت واحد ، وبعد 23 ثانية تمت إعادة تعيين محول المرحلة الثانية السفلي. بعد ذلك ، أخذ الطاقم الأمور بأيديهم باستخدام الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة. تم فصل المرحلة الثانية على ارتفاع 190 كيلومترًا فوق سطح الأرض ، وتم نقل العمل إلى المحرك الرئيسي. كان رواد الفضاء مسؤولين عن ذلك. وبعد إطلاق المركبة الفضائية في المدار القمري ، انفصلت المرحلة الثالثة عن الوحدة المتحكم فيها عندما تم إيقاف تشغيل المحرك يدويًا بعد ثمانين دقيقة. وهكذا استطاع "ساتورن 5" إيصال رواد فضاء إلى القمر والسماح للأمريكيين بأن يصبحوا أول غزاة للقمر الصناعي الطبيعي للأرض.