Сатурн (сімейство ракет-носіїв)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Сатурн
Зображення
Країна походження  США
CMNS: Сатурн у Вікісховищі
У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Сатурн.
Сімейство ракет-носіїв «Сатурн»: «Сатурн I», «Сатурн IB» і «Сатурн V».

«Сатурн» (англ. Saturn) — серія американських ракет-носіїв. Було побудовано й запущено три версії: «Сатурн I» середньої вантажопідйомності, «Сатурн IB» великої вантажопідйомності[en] і «Сатурн V» надвеликої вантажопідйомності. Розробка цих ракет велася в рамках космічної програми «Аполлон».

Американські ракети сімейства «Сатурн» були розроблені групою колишніх німецьких ракетних інженерів і вчених на чолі з Вернером фон Брауном для запуску важких вантажів на навколоземну орбіту і за її межі. У верхніх ступенях ракет сімейства «Сатурн» як паливо використовувався рідкий водень. Спочатку їх планувати використовувати як ракети-носії для військових супутників[en], але згодом вони стали ракетами-носіями для програми «Аполлон», основною метою якою було висадження людини на Місяць.

Назву «Сатурн» запропонував Вернер фон Браун у жовтні 1958 року як логічне продовження серії «Юпітер»[1].

У 1963 році президент США Джон Кеннеді назвав запуск ракети-носія «Сатурн I SA-5» тим моментом, коли США випередять Радянський Союз, від якого вони почали відставати того, як той 12 квітня 1961 року здійснив перший політ людини в космос. Востаннє Кеннеді згадав про це у промові, виголошеній на військово-повітряній базі Брукс у Сан-Антоніо за день до його вбивства[2].

На сьогодні (2024 рік) «Сатурн V» є єдиною ракетою-носієм, яка транспортувала людей за межі низької навколоземної орбіти. Загалом протягом чотирьох років, з грудня 1968 по грудень 1972 року, на Місяць були доставлені 24 астронавти. Жодна ракета «Сатурн» не зазнала катастрофічної аварії в польоті[3].

Короткий опис моделей ракет[ред. | ред. код]

Нижче перелічено всі ракети сімейства «Сатурн» за датою створення.

Назва Серійний номер Призначення Перший політ Останній політ Запуски Примітки
Загалом Успішні Невдалі
«Сатурн I» Block I SA-14 Опрацювання 27.10.1961 28.03.1963 4 4 0 Тільки перший етап наживо.
«Сатурн I» Block II SA-5-10 Опрацювання 29.01.1964 30.07.1965 6 6 0 Несла на борту стандартні супутники «Аполлон» CSM і супутники «Пегас[en]» для вивчення мікрометеороїдів.
«Сатурн IB» SA-200 Орбітальний носій космічного корабля «Аполлон» на навколоземній орбіті 26.02.1966 15.07.1975 9 9 0 Використовувалася для екіпажів «Аполлона-7», «Скайлеб» та випробувального проєкту «Союз — Аполлон».
«Сатурн V». SA-500 Носій космічного корабля «Аполлон» під час польоту до Місяця 09.11.1967 14.05.1973 13 12 1[4] Запущено дев'ять пілотованих місячних місій та космічну станцію «Скайлеб».

Історія[ред. | ред. код]

Початкова розробка[ред. | ред. код]

На початку 1950-х років Військово-морські сили та армія США активно розробляли ракети великої дальності, долучаючи до цього німецьких інженерів-ракетників, які брали участь у створенні успішної ракети «Фау-2» під час Другої світової війни. У Військово-морських сил це були ракета «Вікінг[en]», а в армії — MGM-5 Corporal[en], PGM-19 Jupiter і PGM-11 Redstone[en]. Тим часом Повітряні сили США розробляли свої ракети «Атлас» і «Титан», покладаючись більше на американських інженерів.

Між різними командами постійно точилася боротьба за фінансування, а Міністерство оборони США вирішувало, які проєкти варто підтримувати. 26 листопада 1956 року міністр оборони Чарлз Вілсон видав меморандум, яким позбавив армію наступальних ракет дальністю 200 миль (320 км) і більше, а ракети «Юпітер» передав Повітряним силам[5]. З цього моменту Повітряні сили стануть головним розробником ракет, особливо ракет подвійного призначення, які також можуть бути використані як космічні ракети-носії[5].

Наприкінці 1956 року Міністерство оборони США оприлюднило технічні вимоги до важкої ракети-носія, призначеної для виведення на орбіту супутників зв'язку нового класу та «інших» супутників (програма розвідувальних супутників була надсекретною). Вимоги, розроблені тоді ще неофіційним Агентством передових дослідних проєктів США (ARPA, нині DARPA), передбачали створення ракети-носія, здатної виводити на орбіту від 9000 до 18 000 кг вантажу або розганяти від 2700 до 5400 кг до злітної швидкості[6].

Оскільки меморандум Вілсона стосувався лише зброї, а не космічних апаратів, Агентство армійських балістичних ракет[en] (ABMA) побачило можливість продовжити розробку власних проєктів важких ракет. У квітні 1957 року фон Браун доручив Гайнцу-Германну Кьолле[en], керівнику конструкторського відділу Future Projects, проаналізувати проєкти спеціальних ракет-носіїв, які можна було б побудувати якнайшвидше. Кьолле оцінив кілька різноманітних проєктів ракет-носіїв, максимальна вантажопідйомність яких становила близько 1400 кг, але могла бути збільшена до 4500 кг за допомогою нових високоенергетичних розгінних блоків. Утім, ці розгінні блоки залишалися доступними до 1961 або 1962 року, а ракети-носії все одно не відповідали вимогам Міністерства оборони щодо важких вантажів[7].

Щоб задовольнити прогнозовану потребу у виведенні на орбіту вантажів масою 10 000 кг і більше, за розрахунками команди ABMA, потрібен був прискорювач (перший ступінь) із тягою близько 6700 кН — набагато більшою, ніж у будь-якої ракети, яка на той момент вже існувала або розроблялася[8]. Для розв'язання цієї задачі розробники пропонували згрупувати кілька вже існуючих ракет разом, створивши таким чином потужніший прискорювач. Проаналізувавши наявні конструкції, вони розглядали можливість узяти за основу бак від однієї ракети «Юпітер» і приєднати до нього вісім баків із таким діаметром, як у «Редстоуна»[8]. Ця відносно дешева конфігурація дала б змогу «швидко й грубо» створити потрібну конструкцію[8], скориставшись наявними виробничими й конструкторськими потужностями.

Було розглянуто два підходи до побудови супер-«Юпітера»: поєднати кілька двигунів у кластер так, щоб їхня сумарна тяга досягала 6700 кН, або створити один набагато потужніший двигун. Обидва підходи мали свої переваги й недоліки. Створити невеликий двигун для кластерного використання було б відносно нескладно, оскільки ризики, пов'язані з експлуатацією існуючих систем, уже були відомі, але це вимагало дублювання систем і значно підвищувало ймовірність відмови ступенів (додавання двигунів, як правило, знижує надійність, згідно із законом Луссера[en]). Один великий двигун був би надійнішим й ефективнішим, оскільки він не потребував дублювання «мертвої ваги», як-от паливна система й гідравліка для керування кожного окремого двигуна. З іншого боку, двигун такого розміру ще ніколи не будували, а його розробка була б дорогою й ризикованою. Повітряні сили уже висловлювали зацікавленість у потужному двигуні (згодом ним став знаменитий Rocketdyne F-1), але на той час їхньою метою була тяга лише в 4400 кН; крім того, станом на середину 1960-х років такі двигуни ще не були створені. Єдиним способом задовольнити вимоги вчасно і в рамках бюджету здавався кластерний двигун[9].

Супер-«Юпітер» був лише першим ступенем ракети-носія; для виведення корисного навантаження на орбіту потрібні були додаткові ступені. ABMA запропонувало використовувати як другий ступінь ракети «Титан» або «Атлас»[10] — можливо, з новим розгінним блоком «Центавр»[11]. Компанія General Dynamics (Astronautics Corp.) запропонувала «Центавр» як розгінний блок для ракети «Атлас» власної розробки, щоб пришвидшити створення ракети-носія, здатної виводити на низьку навколоземну орбіту вантажі вагою до 3900 кг[12]. «Центавр» базувався на тій самій концепції «цистерна з внутрішнім тиском», що й «Атлас», і був побудований на тих самих конструкціях діаметром 3000 мм. Оскільки «Титан» цілеспрямовано будували такого ж розміру, це означало, що «Центавр» можна поставити на будь-яку ракету. Оскільки «Атлас» був пріоритетнішим з двох проєктів міжконтинентальної балістичної ракети (МБР), а його виробництво було повністю враховано, ABMA зосередилася на «запасному» проєкті — «Титані», хоча вони пропонували збільшити довжину ступеня, щоб вмістити додаткове паливо.

У грудні 1957 року ABMA представила Міністерству оборони США документ «Пропозиція: національна інтегрована програма розвитку ракет і космічних апаратів», у якому детально описувався кластерний підхід[13]. Команда ABMA пропонувала прискорювач, який складався з корпуса ракети «Юпітер», до якого приєднувалися вісім «Редстоунів», що виконували роль баків, перехідник у нижній частині та чотири двигуни Rocketdyne E-1[en], кожен із яких забезпечував тягу в 1700 кН. Крім того, команда передбачила можливість майбутнього розширення конструкції за допомогою одного двигуна потужністю 6700 кН, що потребувало б внесення відносно незначних змін. Розгінний блок являв собою подовжений «Титан», а зверху розміщувався «Центавр». У результаті вийшла дуже висока й тонка ракета, зовсім не схожа на «Сатурн», який з'явився зрештою.

Для кожного з родів військ прогнозувалося конкретне використання, зокрема навігаційні супутники для Військово-морських сил; розвідувальні, комунікаційні й метеорологічні супутники для Армії США і Повітряних сил; підтримка пілотованих місій Повітряних сил; і логістичне забезпечення Армії на відстанях до 6400 км. Розробку й випробування розгінного блоку планувалося завершити до 1963 року — приблизно тоді, коли «Центавр» мав стати доступним для випробувань у складі ракети-носія. Загальна вартість розробки протягом 1958—1963 років становила 850 млн дол. і охоплювала 30 дослідних польотів[14].

Див. також[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. ↑ Helen T. Wells; Susan H. Whiteley & Carrie E. Karegeannes. Origin of NASA Names. NASA Science and Technical Information Office. p. 17.
  2. ↑ Stone, Robert; Andres, Alan (2019). Chasing the Moon: The People, the Politics, and the Promise That Launched America into the Space Age. New York: Ballantine Books. ISBN 9781524798123.
  3. ↑ Saturn I and IB Rockets | Historic Spacecraft. historicspacecraft.com. Процитовано 12 травня 2024.
  4. ↑ Apollo 6 had engine failures in second and third stage, preventing restart. Spacecraft still attained orbit.
  5. ↑ а б Internet Archive, Deborah (2006). Space race : the epic battle between America and the Soviet Union for dominion of space. New York : HarperCollins. ISBN 978-0-06-084553-7.
  6. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/06/stages-to-saturn-sp-4206.pdf
  7. ↑ H. H. Koelle et al., «Juno V Space Vehicle Development Program, Phase I: Booster Feasibility Demonstration», ABMA, Redstone Arsenal, Report DSP-TM-10-58, October 13, 1958
  8. ↑ а б в Internet Archive, Michael J. (2007). Von Braun : dreamer of space, engineer of war. New York : A.A. Knopf. ISBN 978-0-307-26292-9.
  9. ↑ H. H. Koelle et al., «Juno V Space Vehicle Development Program, Phase I: Booster Feasibility Demonstration», ABMA, Redstone Arsenal, Report DSP-TM-10-58, October 13, 1958
  10. ↑ Internet Archive, Michael J. (2007). Von Braun : dreamer of space, engineer of war. New York : A.A. Knopf. ISBN 978-0-307-26292-9.
  11. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/04/sp-4230.pdf
  12. ↑ https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/04/sp-4230.pdf
  13. ↑ «Proposal: A National Integrated Missile and Space Vehicle Development Program», ABMA, Redstone Arsenal, Report D-R-37, December 10, 1957
  14. ↑ The Apollo Spacecraft - A Chronology. Table of Contents. www.hq.nasa.gov. Процитовано 28 травня 2024.


ракетно-космічна техніка Це незавершена стаття про ракетну, ракетно-космічну техніку або космічний апарат.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Прапор США Це незавершена стаття про Сполучені Штати Америки.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Сатурн_(сімейство_ракет-носіїв)&oldid=42662974