Сатурн-5 (англ. Saturn V) — американская ракета-носитель. Ракета «Сатурн V» остаётся наиболее мощной из созданных на данный момент человечеством ракет, выводивших полезную нагрузку на орбиту^[1] — детище выдающегося конструктора ракетно-космической техники Вернера фон Брауна, она могла вывести на низкую околоземную орбиту 140 т и на траекторию к Луне 47 т полезного груза. «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 для выведения на околоземную орбиту станции «Скайлэб» (в двухступенчатом варианте).

Ракета-носитель выполнена по трёхступенчатой схеме, с последовательным расположением ступеней. На первой ступени устанавливались пять кислородно-керосиновых двигателей 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.

Разработка

От C-1 к C-4

С 1960 до 1962 в центре космических полетов им. Маршалла рассматривались проекты ракет-носителей серии Сатурн C (Сатурн C-1, C-2, C-3, C-4), для осуществления пилотируемого полета на Луну. Проект Сатурн C-1 был реализован ракетой-носителем Сатурн-1.

Проекты ракет-носителей C-2, C-3 и C-4 предполагалось использовать для сборки на орбите Земли лунного корабля, после чего лунный корабль должен выйти на траекторию к Луне, высадиться на Луне и взлететь с нее. Масса такого корабля на околоземной орбите должна была составлять около 200 тонн.

Сатурн С-2 должен был 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^[2].

По проекту Сатурн C-3 был трёхступенчатой ракетой-носителем, на первой ступени были установлены два двигателя F-1, на второй четыре двигателя J-2, и третья ступень — вторая ступень ракеты носителя Сатурн-1, S-IV. Сатурн C-3 должен был 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^[3].

Сатурн C-4 также был трёхступенчатой ракетой, первая ступень 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 должен был выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 99 тонн, и по этому проекту лунный корабль должен был быть собран за два запуска^[4].

C-5

10 января 1962 года NASA опубликовало планы строительства ракеты-носителя Сатурн C-5, на первой его ступени были установлены пять двигателей F-1, на второй ступени — пять двигателей J-2, и на третьей один J-2^[5]. С-5 должен был выводить на траекторию к Луне полезную нагрузку массой 47 тонны.

В начале 1963 года НАСА окончательно выбрало тип экспедиции (основной корабль остаётся на орбите, посадку совершает лунный модуль) и дало ракете-носителю Сатурн C-5 новое имя, Сатурн-5.

Технические данные

Ступени

Сатурн-5 состоял из трёх ступеней: S-IC — первая ступень, S-II — вторая и S-IVB — третья. Все три ступени использовали жидкий кислород как окислитель. Топливом в первой ступени был керосин, а во второй и третьей — жидкий водород

Первая ступень, S-IC

S-IC производилась компанией Боинг. На первой ступени было установлено пять кислородно-керосиновых двигателей F-1, суммарная тяга которых была более 34 МН. Первая ступень работала 2,5 минуты, разгоняла последующие ступени и полезную нагрузку до скорости 2,68 км/с и выводила их на высоту 68 километров^[6]. 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 тягу и перегрузки. Диаметр первой ступени 10 метров, высота 42 метра.

Вторая ступень, S-II

S-II производилась компанией «North American Aviation». Ступень использовала пять кислородно-водородных двигателей J-2, общая тяга которых составляла 5115 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. Тяга ступени была 5,1 МН (в вакууме), и она по сей день является самой мощной ступенью на криогенном топливе. Вторая ступень работала приблизительно 6 минут, разгоняя ракету-носитель до скорости 6,84 км/с и выводя её на высоту 185 км^[7].

Третья ступень, S-IVB

S-IVB построена компанией «Douglas Aircraft Company». На ступени был установлен один двигатель J-2, который использовал жидкий кислород и жидкий водород как окислитель и топливо, как и вторая ступень S-II. Ступень развивала тягу около 1 МН. 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 до выведения «Аполлона» на околоземную орбиту и во второй раз — для вывода «Аполлона» на траекторию к Луне.

Сборка

Транспортировка

Для перевозки ракет Сатурн-5 к стартовой площадке использовались специальные гусеничные транспортёры (англ. crawler-transporter). В своё время они являлись крупнейшими образцами наземной самоходной техники в мире.

Схема лунной экспедиции

Скайлэб

Космическая станция «Скайлэб» была изготовлена на земле из неиспользованной второй ступени ракеты-носителя Сатурн-1Б, S-IVB. Первоначально планировалось, что станция будет преобразована из S-IVB в орбитальную станцию уже на орбите: после того как ступень 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 вследствие резкого урезания бюджета в начале 70-х годов НАСА отказалось от этих планов. После отмены миссий «Аполлон 19», «Аполлон 20», а затем и отмены «Аполлон 18» в распоряжении НАСА осталось несколько неиспользованных ракет Сатурн-5, которые могли вывести на орбиту полностью оснащенную орбитальную станцию без необходимости использования ее в качестве ступени.

Космическая станция «Скайлэб» была запущена 14 мая 1973 года с помощью двухступенчатой модификации ракеты-носителя Сатурн-5.

Цена

С 1964 года по 1973, из бюджета США было выделено 6,5 миллиарда долларов на Сатурн-5, максимум в 1966, 1,2 миллиарда^[8]. С учетом инфляции на Сатурн-5 было потрачено 32-45 миллиардов долларов в ценах 2007 года^[9]. Приблизительная стоимость одного запуска Сатурна-5 составляла 2,4-3,5 миллиарда долларов в ценах 2007 года.

Одна из главных причин отмены программы «Аполлон» после 6 успешных пилотируемых полетов на Луну была её высокая стоимость. В 1966 году NASA получила самый большой бюджет за свою историю — 4,5 миллиарда долларов с учётом инфляции, что составляло около 0,5 процента ВВП США.

Запуски Сатурна 5

В 1967-73 гг произведено 13 пусков ракеты-носителя Сатурн-5. Все признаны успешными^[10].

См. также

• Аполлон (КА)
• Гусеничный транспортёр НАСА
• Н-1
• Нова (ракета-носитель)
• Магнум (ракета-носитель)
• Энергия (ракета-носитель)
• «Лунный заговор»
• Таблица пилотируемых полётов по американской программе «Аполлон»

Примечания