Создание и устройство ракеты-носителя «Сатурн-5»

30 July 2019

Вопреки заверениям конспирологов о том, что «документы о РН Сатурн-5 полностью утеряны», их настолько много, что вряд ли можно ограничиться одной публикацией. При этом, нет особого желания писать об одном и том же или сложным техническим языком, ведь канал-то научно-популярный. Тем более, судя по всему, невозможно ни в чём убедить тех, кому интересны не факты, а поиски любого бреда, подкрепляющего ничем не обоснованную ненависть к общечеловеческим достижениям, среди которых и высадка на Луну. Я постарался максимально упростить описание этой ракеты, так как, в противном случае, можно было просто переписать документацию, ссылки на которую есть и в самой статье, и после неё.

На сегодняшний день трёхступенчатая ракета-носитель «Сатурн-5» остаётся самой грузоподъёмной, наиболее мощной, самой тяжёлой и самой большой из созданных и выводивших полезную нагрузку на орбиту. О каждой ступени в итоге будет отдельная небольшая публикация, так как в этом случае информация действительно интересная, а данную публикацию не хочу сильно раздувать. Создавалась эта РН для реализации однопусковой схемы доставки космических аппаратов лунной экспедиции, а именно, орбитального корабля, крепившегося посредством адаптера лунного модуля к третьей ступени, и, собственно, лунного модуля, который располагался в этом адаптере. Однажды «Сатурн-5» использовалась в двухступенчатом варианте — для вывода орбитальной станции «Скайлэб».

Не буду акцентироваться на основных параметрах, так как уж с доступом к ним точно нет никаких проблем, поэтому перейду сразу к устройству.

Все три ступени, соединённые между собой переходниками, жидкостные и с несущими баками. Первая, производившаяся компанией «Боинг», имеющая индекс S-IC, использовала в качестве горючего керосин (RP-1), а окислителя — жидкий кислород. Вторая и третья ступени являлись криогенными (горючее — жидкий водород, окислитель — жидкий кислород). Переходник между первой и второй ступенью, разделявшийся по двум плоскостям, состоял из двух частей. Разделение ступеней происходило по так называемой «холодной» схеме, когда двигатели следующей ступени запускаются после отделения предыдущей. При этом, торможение отделяемых ступеней производилось с помощью специальных тормозных твердотопливных двигателей. Перед запуском двигателей на второй ступени (S-II), производившейся компанией North American, являющейся сегодня частью «Боинга», с помощью специальных твердотопливных двигателей производилась осадка топлива. Двигатели производимой McDonnell Douglas третьей ступени (S-IVB) запускались дважды: первый раз для довывода полезного груза на промежуточную орбиту (низкую околоземную), второй раз — для отправки полезного груза с этой орбиты к Луне.

В рунете есть отличная схема РН «Сатурн-5». Для её просмотра кликните правой кнопкой мыши и выберете пункт «открыть оригинал».
В рунете есть отличная схема РН «Сатурн-5». Для её просмотра кликните правой кнопкой мыши и выберете пункт «открыть оригинал».

Если всё же изображение ужимается браузером, вот ссылка на оригинал.

Существовало две модификации третьей ступени: для ракет-носителей «Сатурн-1Б» (серия 200) и «Сатурн-5» (серия 500). Пятисотая серия имела ряд отличий от двухсотой:

  • Нижний переходник с бóльшим нижним диаметром для стыковки с 10,1-метровой второй ступенью. Для РН «Сатурн-1Б» в качестве второй ступени использовалась третья ступень РН «Сатурн-5», но диаметр первой ступени «Сатурна-1Б» совпадал с базовым диаметром S-IVB.
  • Увеличенный запас гелия для повторного запуска двигателя J-2.
  • Два твердотопливных двигателя осадки топлива вместо трёх.
  • Три двигателя автономной системы управления вместо четырёх.

В инструментальном блоке, расположенном поверх третьей ступени, были смонтированы основные электронные системы ракеты. В качестве основных блоков системы управления использовались аналоговый вычислитель, скоростные гироскопы и акселерометры. На сегодняшних РН — это бортовой компьютер, инерциальная платформа и блоки управления полётом. В этом же инструментальном блоке были размещены главные блоки управления стартом, ориентацией и полётом по траектории, а также, блоки навигации, телеметрии и аварийной системы.

Один из доступных на сайте Boeing документов. Описание полётной конфигурации РН «Сатурн-5».
Один из доступных на сайте Boeing документов. Описание полётной конфигурации РН «Сатурн-5».

Инструментальный блок имел собственную систему терморегулирования, а приборы монтировались на панелях, отводящих тепло, благодаря тому, что через них циркулировала охлаждающая жидкость, уносившая тепло в теплообменник. Для обеспечения дополнительного отвода тепла от оборудования в носовой части третьей ступени была установлена система управления микроклиматом.

Вся РН была оборудована единой системой обнаружения неисправностей, передававшей сигналы аварийного состояния на пульт управления астронавтов. Измерительная система состояла из электрических съёмников, датчиков, сигнализирующих устройств и устройств для обработки данных. Слежение, выработка команд и телеметрии обеспечивались радиочастотной системой инструментального блока. Электричество вырабатывалось серебряно-цинковыми аккумуляторами с номинальным напряжением 28 В. Кстати, набор серебряно-цинковых аккумуляторов общей массой около 50 кг применялся для питания передатчиков первого искусственного спутника Земли, запущенного СССР. Масса батарей составляла почти 60 % массы спутника.

На почту приходило довольно много вопросов по поводу заправки РН и её предстартовой подготовке в целом. В первом же, наугад выдернутом документе (к слову об их отсутствии), представляющим собой почти шестисотстраничный отчёт о полёте РН «Сатурн-5» AS-502 25 июня 1968 года в рамках миссии «Аполлон-6» содержатся все ответы. И такой отчёт есть по каждой миссии. Вот, например, по исторической миссии с первой высадкой на Луну «Аполлон-11». Если появится желание ознакомиться с отчётом по каждой миссии, просто меняйте номер в строке браузера на необходимую. Все документы можно скачать для пристального изучения в поисках заговора.

Перед заправкой баки охлаждались. Первая ступень заправлялась керосином примерно за 12 часов до пуска. Затем, приблизительно за 4 часа до пуска, окислителем заправлялась вторая ступень (до 40% от общего объёма кислорода). После этого до 100% заправлялись последовательно третья, вторая и первая ступени. Такая последовательность позволяла убедиться в отсутствии утечки кислорода из бака второй ступени до его полной заправки. После того, как баки были заправлены кислородом, начиналась заправка второй, а затем, третьей ступеней жидким водородом. После подготовки всех систем к полёту, осуществлялся переход на команду «зажигание в T0 - 190 с», и ракета переводилась на автоматику.

В отчётах есть буквально по секундам расписанные предполётная подготовка РН и работы каждой ступени до момента ускорения для перехода на отлётную траекторию. Так как тема большая, будут выпущены ещё пара публикаций по РН «Сатурн-5», ну а на очереди, как и обещал публикация о создании и устройстве кораблей серии «Аполлон».

Я обязательно буду и дальше рассказывать о самом интересном, так что подписывайтесь на канал, а также канал в Telegram, уютный чатик для дискуссий на научные темы и канал в YouTube, над которым я работаю. Спасибо, что читаете.

Ну а напоследок, несколько очень полезных ссылок на сайты с документами и качественные источники по программе «Сатурн-Аполлон»:

1. В одной из предыдущих публикаций я уже давал ссылку на отличный советский источник с описанием технических данных по программе «Аполлон», но повторю её: выпуск «Итоги науки и техники» из серии «Ракетостроение», том 3, «Пилотируемые полёты на Луну, конструкция и характеристики Saturn V Apollo».

2. Ссылка на поисковик сайта Boeing по запросу «Saturn V».

3. «Космическая техника», иллюстрированная энциклопедия», К. Гэтланд, Salamander Books Ltd 1981 — 1982, перевод на русский язык, с изменениями и дополнениями, Москва, «Мир», 1986 г.

4. «Apollo by the Numbers: A Statistical Reference», Richard W. Orloff, NASA SP-2000-4029, 2000 — 2004 гг.

5. Сайт с документами по программе.