Saturn V

Das Command and Service Module (CSM) ist ein 30 Tonnen schweres Schiff, das aus dem Service Module und dem Command Module besteht.

Das zylindrische Servicemodul umfasst die Treibstofftanks, Brennstoffzellen, die Hauptdüse, das Manövrier-RCS und die Hauptkommunikationsantenne. Ein wesentlicher Teil seiner Masse wird durch seinen Antrieb repräsentiert, der ein Delta-v von 2800  m / s liefert . Manöver,

Das Steuermodul ist ein konisch geformter Fahrgastraum, auch Kapsel genannt. Es verfügt über 3 Plätze, die von den drei Astronauten während der Mission genutzt werden, außer wenn zwei von ihnen mit der Mondlandefähre zum Mond absteigen. Nur dieser Teil einer Masse von 6,5 Tonnen kehrt zur Erde zurück.

Die Mondlandefähre ist das Schiff, das verwendet wird, um zur Mondoberfläche abzusteigen, dort zu bleiben und in die Umlaufbahn zurückzukehren. Mit einer Masse von 14,5 Tonnen hat es zwei Stockwerke: Eine Abstiegsstufe ermöglicht die Landung auf dem Mond und dient gleichzeitig als Startplattform auf der zweiten Etage, der Aufstiegsstufe, auf der sich die beiden Astronauten aufhalten Apollo-Raumschiff im Orbit am Ende ihrer Expedition zur Mondoberfläche.

Der Rettungsturm

Der Rettungsturm ist ein Gerät, das das Raumfahrzeug von der Saturn-V- Trägerrakete wegbewegen soll, wenn diese während der frühen Flugphasen ausfällt. Die Verwendung von Schleudersitzen, die bei der Gemini-Raumsonde verwendet werden, ist aufgrund des Durchmessers des Feuerballs, den die Explosion der Saturn-V- Rakete erzeugen würde, ausgeschlossen . Der Rettungsturm besteht aus einem Pulvertreibstoff, der sich am Ende eines Metallgitters befindet, das selbst auf der Apollo-Raumsonde sitzt. Im Falle eines Zwischenfalls reißt der Turmraketenmotor das Schiff von der Rakete, während ein kleines Triebwerk es aus dem Weg der Rakete bewegt. Der Turm wird dann abgeworfen und das Schiff beginnt seinen Abstieg nach einer Sequenz, die der einer Rückkehr zur Erde ähnelt. Bei einem reibungslosen Start wird der Turm ausgeworfen, wenn die zweite Stufe der Saturn-Rakete gezündet wird.

Starteinrichtungen des Kennedy Space Centers

Die Saturn-V-Raketen starten vom Kennedy Space Center, das ganz für diesen Zweck konzipiert wurde. In der Mitte werden die Bühnen der Rakete sowie deren Nutzlast zusammengebaut, das Ganze wird getestet und dann vor dem eigentlichen Start zur Probe auf die Startrampe gebracht. Das Zentrum steuert alle Operationen, bis der Launcher abhebt.

Das Herzstück des Weltraumzentrums ist der Launch Complex 39 mit einem riesigen Montagegebäude , dem VAB (140 Meter hoch), in dem vier Saturn-V-Raketen parallel vorbereitet werden könnten. Dieses Gebäude grenzt an einen Kanal, der es ermöglicht, die ersten beiden Stockwerke per Lastkahn an ihren Aufstellungsort zu bringen. Diese 20 Kilometer lange Wasserstraße ist 38 Meter breit und 3 Meter tief. Es verbindet den Komplex mit dem Banana River, einer Wasserstraße, die mit dem Atlantischen Ozean kommuniziert. Zu den weiteren Einrichtungen des Startkomplexes gehören das Launch Control Center (LCC) und zwei Startrampen (A und B), die etwa fünf Kilometer voneinander entfernt liegen.

Das VAB besteht nämlich aus zwei angrenzenden Gebäuden: einem Oberteil, das in vier Unterbaugruppen unterteilt ist, die jeweils den vertikalen Aufbau einer Saturn-V-Rakete ermöglichen, und einem Unterteil, in dem die beiden Oberstufen getestet werden (die erste Stufe ist first direkt im oberen Teil getestet). Über einen Mittelgang, der die beiden Gebäude durchquert, werden alle Komponenten aufgenommen und mit einem Laufkran, der 175 Tonnen auf eine Höhe von 50 Metern heben kann, transportiert. Die Rakete wird in einer der vier Montagehallen auf einer mobilen Startrampe, einer 41 mal 49 Meter großen, 7,6 Meter hohen und 3.730 Tonnen schweren Stahlkonstruktion montiert. Für Montagearbeiten stehen den Bedienern mobile Plattformen zur Verfügung, die die Rakete in unterschiedlichen Höhen umgeben können, und zwei oben an der Struktur angebrachte Laufkräne, die 250 Tonnen heben. Auf der Plattform hat ein 120 Meter hoher Nabelturm acht bewegliche Arme, die über seine gesamte Höhe gestaffelt sind, die die notwendigen Verbindungen zu mehreren Starts (elektrisch, pneumatisch, Klimaanlage, verschiedene Vorratsbehälter ( Treibmittel , Helium , ...) eine Gangway, die der Besatzung den Zugang zum Apollo-Raumschiff ermöglicht.Der Nabelturm umfasst zahlreiche Geräte zur Steuerung der dort zirkulierenden Flüssigkeiten, zwei Hochgeschwindigkeitsaufzüge für 18 Stockwerke sowie einen oben platzierten Kran, der das Heben einer Last ermöglicht zwischen 10 und 25 Tonnen.

Nach dem Zusammenbau der Rakete wird der aus ihr, der Plattform und dem Nabelturm gebildete Zusammenbau mit einem speziell dafür konstruierten Gerät, dem „ Raupentransporter  “ ,  der unter der Plattform platziert wird, zu einem der beiden 5 km entfernten Schießstände  gefahren . Die Raupe ist eine gigantische 2.700 t schwere Maschine, die auf vier Drehgestellen mit je zwei Raupen  montiert ist und deren Konstruktion einer Maschine aus dem Tagebau nachempfunden ist. Zwischen dem VAB und den Startrampen fährt er auf einer 57 Meter breiten Spur, die aus zwei zwei Meter dicken Materialschichten besteht, die dem Druck des riesigen Fahrzeugs (58 Tonnen pro m²) standhalten.

Die Schießstände sind auf einem kleinen künstlichen Hügel von 12 Metern Höhe aus Sand gebaut, der mit Betonkonstruktionen bewehrt ist. Diese Erhebung ermöglichte es, einen Graben unter der Startplattform zu formen, ohne unter die Erdoberfläche abzutauchen, da der Grundwasserspiegel mit der Oberfläche bündig ist. Um die 5°-Steigung zu erklimmen, die zur Spitze des Hügels führt, verwendet der Raupenheber, die die Plattform horizontal halten. Dieser ist rittlings auf dem Graben positioniert, so dass die fünf riesigen Triebwerke ihre heißen Gase ( 1.500  ° C ) darauf ausstoßen können, ohne die Plattform und die Trägerrakete zu beschädigen (die Plattform hat eine große zentrale Öffnung von 14 Metern Seitenlänge unter den Motoren). In dem 18 Meter breiten und 137 Meter langen Graben ist ein umgekehrt V-förmiger Flammenabweiser dafür verantwortlich, die Gasstrahlen zur Seite abzulenken, damit sie beim Abprallen die Plattform oder die Rakete nicht beschädigen. Dieses 635 Tonnen schwere Gerät, das sich auf Schienen bewegt, ist mit einer 10 Zentimeter dicken Keramikschicht überzogen , um den extremen Temperaturen beim Start zu widerstehen. Nach der Positionierung wird die Plattform auf sechs Säulen platziert, dann zieht sich der Raupenwagen zurück, um den Serviceturm (Mobile Service Structure oder MSS) zu finden und in der Nähe der Startplattform zu installieren. Dieser Turm, der mit kleinen mobilen Plattformen ausgestattet ist, ermöglicht es den Technikern, an der gesamten Trägerrakete zu arbeiten.

Mehrere andere Gebäude, die bei der Vorbereitung und dem Start der Saturn-V-Rakete eine zentrale Rolle spielen, befinden sich im Industriegebiet südlich des VAB. Um die Trägerraketentests und den eigentlichen Start zu kontrollieren, verfügt Complex 39 über vier Starträume (einer pro Trägerrakete in Vorbereitung), die sich im dritten Stock eines niedrigen Gebäudes (LCC) in der Nähe des VAB befinden und mit diesem durch eine Fußgängerbrücke verbunden sind. Jeder Startraum ist mit mehr als 200 in 7 Reihen angeordneten Konsolen ausgestattet, die es den Technikern ermöglichen, die verschiedenen Betriebsparameter der Trägerrakete zu überwachen und einzugreifen. Ein Gebäude (O&C for Operation and Checkout ) ist der Steuerung des Apollo-Raumschiffs und der Mondlandefähre gewidmet. Es umfasst insbesondere einen Reinraum und zwei Vakuumkammern mit einer Höhe von 17 Metern und einem Durchmesser von 10 Metern, die es ermöglichen, den Betrieb der gesamten Nutzlast (Apollo-Raumsonde und Mondlandefähre) im Weltraum zu testen. Das Instrumentierungsgebäude ist eine Struktur, in der alle IT-Geräte, die zur Durchführung der Tests und zur Erfassung der Betriebsparameter verwendet werden, zentralisiert sind. Unmittelbar westlich des O&C befindet sich der Hauptsitz des Kennedy Centers.

Das Kennedy Center wurde erstmals beim Start der Apollo-4- Mission im Jahr 1967 genutzt. Nach der Stilllegung des Apollo-Programms wurde der Startkomplex für den Start des amerikanischen Space Shuttles umgebaut . Letztere wird sie von ihrem Erstflug 1981 bis zu ihrem Rückzug im Jahr 2011 einsetzen. Seitdem wurde sie für den Start der Falcon Heavy- Rakete und der SLS- Schwerrakete umgebaut .

• Einrichtungen des Kennedy Space Centers

• Der Saturn V auf seiner Startrampe hinterlässt das VAB im Hintergrund (Apollo 10, 1969).

• Der Saturn V greift die Rampe der Startrampe an, die oben auf einem kleinen künstlichen Hügel gebaut wurde. Beachten Sie die Neigung der Plattform, die die Rakete vertikal hält (Apollo 11, 1969).

• Der Saturn V auf seiner Startrampe auf dem Weg zur Startrampe erscheint in der Ferne im Hintergrund (Apollo 14, 1970).

Verfahren zum Starten von Mondmissionen

All Saturn - V - Rakete startet statt vom Startkomplex 39 auf dem John F. Kennedy Space Center . Nach dem Start wird die Mission Control an das Johnson-Kontrollzentrum in Houston , Texas, übertragen. Eine typische Mission nutzt die Rakete insgesamt etwa zwanzig Minuten lang aktiv.

Raketenmontage

Ist der Bau eines der drei Stockwerke auf dem Gelände seines Erbauers abgeschlossen, wird es zum Kennedy Space Center transportiert . Die ersten beiden Stockwerke sind so groß, dass sie nur auf dem Fluss transportiert werden können. Die S - I C gebaut in der Nähe von New Orleans reist auf dem nach unten Mississippi zum Golf von Mexiko . Nach der Tour durch Florida wird es dann über den Intracoastal Waterway zum Montagegebäude, dem Vehicle Assembly Building, transportiert . Die in Kalifornien gebaute Etappe S- II führt durch den Panamakanal nach Florida. Die 3 th  des: Etage werden die Geräte von der Website ihres Herstellers Kennedy Space Center von Frachtflugzeugen , deren Zelle dieser großen Lasten aufzunehmen verwandelt wurde transportiert Aero Spacelines Schwangere Guppy und Super - Guppies .

Im VAB angekommen, werden im unteren Teil des VAB die letzten beiden Stockwerke sowie der Geräteraum (Hydraulik, Treibmittelleitungen, Sensoren der Treibmittelleitungen, Isolierung) überprüft, bevor er in den ' Überkopf' überführt wird Kran zu einer der vier Buchten im oberen Teil des VAB, wo die Rakete montiert wird. Die Bühnen werden dann oben an der ersten Stufe befestigt, die nach Erhalt auf der Startplattform platziert wurde. Um die Montagedauer der Raketen zu optimieren, ließ die NASA Bühnenmodelle bauen, die bei Verspätung einer von ihnen ersetzt werden können. Diese Strukturen haben die gleiche Höhe und Masse und enthalten die gleichen elektrischen Verbindungen wie ihre Vorbilder. Die Bühnen sind zusammengebaut sowie die Nutzlast (Apollo-Schiffe) und der Rettungsturm . Verbindungen mit dem Nabelturm. Jede Stufe wird einzeln geprüft (elektrische, hydraulische Kreisläufe, Treibmittelleitungen, Instrumentierung, Selbstzerstörungssysteme). Nachdem alle Stufen einzeln getestet wurden, werden drei Tests der gesamten Rakete durchgeführt. Die erste besteht darin, den Betrieb der verschiedenen Systeme (pneumatisch, elektrisch usw.) zu überprüfen, die zweite besteht darin, für jedes dieser Systeme den Start- und Flugbetrieb zu simulieren. Schließlich simuliert ein abschließender Test den Betrieb der gesamten Rakete während einer Mission.

Vorbereitung für den Start

Drei Wochen vor dem Start wird die Saturn-V-Rakete zur Startrampe transportiert. Sobald die Startrampe positioniert ist, werden mehrere Wiederholungen des Starts durchgeführt. Der wichtigste reproduziert genau die Abfolge der Vorgänge eines Starts, stoppt aber kurz vor der Zündung der Triebwerke der ersten Stufe. Während dieses Tests werden die elektrischen Batterien geladen, die Tanks der drei Stockwerke und die des Schiffes gefüllt und unter Druck gesetzt, während die Besatzung an Bord des Apollo-Schiffes installiert ist. Während dieser Simulation werden alle Betriebsparameter von den Betreibern des Kontrollraums des Kennedy Space Centers (verantwortlich für den Start) und denen des Houston Space Center (verantwortlich für die Überwachung der Mission im Flug) überprüft. . Dieses akribische Vorgehen erklärt zumindest teilweise den Erfolg der Raketenstarts, die während ihrer gesamten Karriere keinen Misserfolg hatten.

Das Startfenster für Mondmissionen muss viele Einschränkungen berücksichtigen. Die Apollo-Sonde muss zu Beginn des Mondtages (1 Mondtag = 28 Erdtage) auf dem Mondboden landen , um von optimalen Licht- und Temperaturbedingungen zu profitieren. Eine zweite Einschränkung betrifft den Zeitpunkt des Abfeuerns der dritten Stufe für die Injektion der Apollo-Schiffe zum Mond. Die Betreiber wollen dieses Manöver und den Schiffsbetrieb in den folgenden Stunden in Echtzeit verfolgen können, falls ein Zwischenfall eine Unterbrechung der Mission erfordert. Aus weltraummechanischen Gründen muss das Abfeuern erfolgen, wenn das Raumfahrzeug über die dem Mond entgegengesetzte Erdoberfläche fliegt. Um von der gewünschten Funkabdeckung zu profitieren, muss dieses Feuern über Hawaii erfolgen , was es den weiter östlich gelegenen Erdstationen ermöglicht, in den folgenden Stunden zu übernehmen. Schließlich muss diese Zündung innerhalb von drei Stunden nach dem Start erfolgen, um die Verdampfung von kryogenen Treibmitteln aus der dritten Stufe zu begrenzen . Das Startfenster, das sich aus all diesen Einschränkungen ergibt, ist auf wenige Stunden eines einzigen Tages des Mondmonats beschränkt. Damit diese Bedingung nicht zu restriktiv ist, haben bestimmte Mondmissionen einen oder mehrere alternative Landeplätze (zwei für Apollo 11), die einen Start zwei bis drei Tage später ermöglichen.

Die Befüllung der Tanks beginnt 13 Stunden vor dem Start. Befüllt wird zunächst der Kerosintank der ersten Stufe, da dieser bei Raumtemperatur nicht verdunstet. Kryo-Treibstoffe, die in Tanks bei extrem niedrigen Temperaturen gelagert werden müssen, um flüssig zu bleiben ( −183  ° C für Sauerstoff als Oxidationsmittel für die drei Stufen und -253  ° C für Wasserstoff als Treibstoff für die zweite und dritte Etage), sind nur in den letzten Stunden geladen und erfordern besondere Verfahren. Die Luft wird zuerst durch unter Druck stehendes Helium aus den Wasserstofftanks ausgestoßen , um zu verhindern, dass Stickstoff gefriert und dieses Treibmittel verunreinigt. Die Bediener senken dann die Temperatur der Wände der Kryotanks allmählich ab, indem sie das Treibmittel in kleinen Mengen einführen. Wenn diese beim Kontakt mit den Wänden nicht mehr verdampft, wird die Transfergeschwindigkeit auf den Nennwert erhöht. Sobald die kryogenen Treibmitteltanks voll sind, wird mit niedriger Geschwindigkeit weiter befüllt, um Verluste durch Verdunstung auszugleichen. Wenige Minuten vor dem Start werden die Entlüftungsöffnungen, durch die Dämpfe aus den Tanks entweichen können, geschlossen. Die Zufuhr wird dann unterbrochen, wodurch der Druck in den Reservoirs auf die Werte angehoben wird, die notwendig sind, um den Zufuhrprozess beim Zünden der Raketenmotoren starten zu können.

Drei Stunden vor dem Start nehmen die Astronauten der Crew einen der Aufzüge des Nabelturms der Startplattform, der sie auf 100 Meter darüber bringt. Sie leihen sich dann einer der Arme auf den Turm der Rakete verbindet einen Raum zu erreichen , die sauber genannt Raum (seiner Umgebung gesteuert wird) , die Zugang zu der Luke des Apollo Raumschiff. Sobald die Besatzung im Schiff installiert und die Luke geschlossen ist, ziehen sich die Techniker, die die Astronauten unterstützt haben, zurück und der Arm dreht sich um 12 Grad von der Trägerrakete weg, während er in einem Abstand bleibt, der klein genug ist, um eine schnelle Evakuierung der Trägerrakete zu ermöglichen einer Anomalie auf der Rakete. Vier Minuten vor dem Start ist der Arm vollständig eingefahren. 17 Sekunden vor dem Start der Rakete Trägheitseinheit , die es ermöglichen, sollte die Position und die Flugbahn von ihm gefolgt , um zu bestimmen, neu ausgerichtet wird.

Start und Betrieb der ersten Stufe

Die erste Stufe arbeitet 2 Minuten und 30 Sekunden und verbrennt 2.000  t Flüssigtreibstoff. Wenn die zweite Stufe übernimmt, befindet sich die Rakete in einer Höhe von 61  km und ihre Geschwindigkeit beträgt 8.600  km / h .

Die Zündfolge der fünf Motoren der 1 st  Phase beginnt 8,9  s vor dem eigentlichen Start. Das zentrale F-1-Triebwerk zündet zuerst, gefolgt von den beiden symmetrischen Triebwerkspaaren im Abstand von 300  ms , um die mechanische Belastung der Rakete zu reduzieren. Eine Sekunde vor dem Start laufen die fünf Triebwerke auf Hochtouren und verbrauchen jede Sekunde 15 Tonnen Treibstoff. Sobald die Computer bestätigen, dass die Triebwerke ihren maximalen Schub erreicht haben, wird die Rakete sanft in zwei Stufen ausgelöst: Die vier Arme, die die 3.000 Tonnen der Rakete tragen und gleichzeitig verhindern, dass sie abheben, drehen sich, um sie freizugeben, und dann, wenn der Werfer beginnt Um sich über den Boden zu erheben, verformen sich Metallbefestigungen, die durch Schlitze in der Rakete eingehakt werden, nach und nach, um ihre Beschleunigung zu kontrollieren, bis der Werfer nach 15 Zentimetern vollständig freigegeben wird. Fünf der neun Arme des Nabelturms blieben an der Rakete befestigt: Sobald die Rakete 2 Zentimeter gestiegen ist, bewegen sich die Arme auseinander und trennen die verschiedenen Rohre. Diese Startphase dauert eine halbe Sekunde. Wenn die Rakete vollständig freigegeben ist, kann der Start auch bei einer Fehlfunktion eines Triebwerks nicht mehr unterbrochen werden. Eine Zerstörung der Rakete im Falle einer Betriebsanomalie kann erst mit einer Verzögerung von 30 Sekunden erfolgen, um zu verhindern, dass ihre Explosion die Anlagen vollständig zerstört. Es dauert etwa 12 Sekunden, bis die Rakete über dem Startturm aufsteigt. Sobald dieser überschritten wird, schwenkt der Saturn V-Werfer, um sich bei Gegenwind oder Triebwerksausfall weit genug vom Schussbereich zu entfernen. In einer Höhe von 130 Metern führt die Rakete ein Roll- und Kippmanöver aus, um sich auf den beabsichtigten Azimut auszurichten . Vom Start bis zur Sekunde 38 nach der Zündung der zweiten Stufe verwendet Saturn V ein aufgezeichnetes Programm, um seine Lage zu korrigieren. Diese Korrekturen berücksichtigen die durchschnittlichen vorherrschenden Winde, die während des Monats gemessen wurden, der dem Start entspricht.

Vorsorglich sind die vier peripheren Motoren nach außen gekippt, so dass bei Stillstand eines Motors der Schub der restlichen Motoren auf den Schwerpunkt der Rakete gerichtet ist. Saturn V beschleunigt schnell und erreicht eine Geschwindigkeit von 500  m / s in 2  km Höhe. In der Vorphase des Fluges stand der Höhengewinn im Vordergrund, das Geschwindigkeitskriterium kam später. Nach etwa 80 Sekunden erreicht die Rakete den mit Max Q bezeichneten Punkt ihrer Flugbahn , an dem der auf ihren Rumpf ausgeübte Staudruck sein Maximum erreicht. Der dynamische Druck auf eine Rakete ist proportional zur Dichte der Luft um die Rakete und zum Quadrat der Geschwindigkeit. Obwohl die Geschwindigkeit der Rakete mit der Höhe zunimmt, nimmt die Dichte der Luft ab. 135,5 Sekunden nach dem Start schaltet sich der Mittelmotor ab, um die strukturellen Belastungen der Rakete durch Beschleunigung zu reduzieren. Tatsächlich nimmt letzteres zu, wenn die Rakete ihre Treibstoffe verbrennt und leichter wird. Der Schub des F-1-Triebwerks war jedoch nicht einstellbar. Die vier peripheren F-1-Triebwerke laufen weiter, bis einer der beiden Treibstoffe erschöpft ist, die von den Sensoren gemessen werden, die sich in den Versorgungssystemen in den Tanks befinden. 600 Millisekunden nach dem Abschalten der Triebwerke, wenn die Rakete eine Höhe von 62 km erreicht hat,  trennt sich die erste Stufe mit Hilfe von acht kleinen Pulver- Retro-Raketen vom Werfer , die verhindern, dass die erste Stufe die zweite Stufe, die nicht vorrückt, teleskopiert mehr als auf seine Trägheit. Kurz vor dieser Freisetzung erfährt die Besatzung ihre stärkste Beschleunigung, 4  g (dh 39  m / s 2 ). Nach ihrer Trennung setzt die erste Stufe ihre Aufwärtsbahn bis zu einer Höhe von 110  km fort und fällt dann etwa 560  km von der Startrampe entfernt in den Atlantik zurück .

Betrieb der zweiten Stufe

Die S- II- Stufe , die die erste Stufe übernimmt, arbeitet für 6 Minuten: Sie ermöglicht dem Träger eine Höhe von 185  km und eine Geschwindigkeit von 24.600  km / h ( 6,3  km / s ), nahe der Mindestgeschwindigkeit erforderlich, um ein Raumfahrzeug im Orbit zu halten (ca. 7,9  km / s ).

Die Triebwerke der zweiten Stufe werden in zwei Stufen gezündet. Nach der Trennung verleihen Feststoffraketen der Trägerrakete für 4 Sekunden eine Beschleunigung, die nur aufgrund ihrer Trägheit seit der Trennung mit der ersten Stufe vorrückt. Ziel ist es, die Treibstoffe auf den Boden der Tanks zu drücken, damit die Triebwerke der zweiten Stufe beim Zünden korrekt versorgt werden. Dann werden die fünf J-2-Triebwerke gezündet. Die Anzahl dieser Raketen variierte je nach Mission: acht für die ersten beiden Flüge, dann vier für die folgenden Flüge. Etwa 30 Sekunden nach der Trennung von der ersten Stufe wird die zwischen den beiden Stufen befindliche Schürze, die auch als Stütze für die Absetzraketen dient , losgelassen, um den Werfer zu erleichtern. Dieses Trennmanöver erfordert hohe Präzision, da dieser zylindrische Teil, der die Motoren umgibt und nur 1 Meter von ihnen entfernt ist, diese nicht im Vorbeigehen berühren darf. Gleichzeitig wird der Rettungsturm abgeworfen, der an der Spitze des Apollo-Raumschiffs befestigt ist, um es im Falle eines Versagens von der Trägerrakete abzureißen.

Ungefähr 38 Sekunden nach dem Einschalten der zweiten Stufe wechselt das Leitsystem der Trägerrakete von einem vorab aufgezeichneten Leitsystem, das ihm eine genaue Flugbahn auferlegt, auf eine autonome Navigation, die von Bordcomputern gesteuert wird, die von den Instrumenten im Geräteraum unterstützt werden. , wie z Beschleunigungsmesser und Höhenmesser. Wenn die Bordcomputer die Grenzen akzeptabler Flugbahnen überschreiten, kann die Besatzung die Kontrolle zurückerlangen: Sie kann entweder die Mission abbrechen oder die manuelle Steuerung der Trägerrakete übernehmen. Etwa 90 Sekunden vor dem Stoppen der zweiten Stufe schaltet der Mittelmotor ab, um die als „ Pogo-Effekt  “ bezeichneten Längsschwingungen zu reduzieren  . Ab Apollo 14 wurde ein Pogo-Effekt-Dämpfungssystem installiert , aber das zentrale Triebwerk wurde wie bei früheren Flügen weiterhin ausgeschaltet. Etwa gleichzeitig wird der Fluss an flüssigem Sauerstoff reduziert, wodurch das Mischungsverhältnis der beiden Treibstoffe verändert wird, um sicherzustellen, dass am Ende des Fluges der zweiten Stufe so wenig Treibstoff wie möglich in den Tanks verbleibt. Dieser Vorgang wurde für einen bestimmten Wert von Delta-V durchgeführt . Wenn zwei der fünf Sensoren, die sich am Boden der Tanks befinden, die Erschöpfung der Treibstoffe erkannt haben, leiten die Saturn- V- Raketensteuerungssysteme die Freisetzungssequenz der zweiten Stufe ein. Eine Sekunde nach dem Ausschalten der zweiten Stufe trennt sich diese und eine Zehntelsekunde später leuchtet die dritte Stufe auf. Pulver-Retro-Raketen, die auf der Zwischenstufe am oberen Ende der zweiten Stufe montiert sind, werden abgefeuert, um die leere zweite Stufe vom Rest des Werfers wegzudrücken. Die S- II- Etappe fällt ca. 4.200  km vom Startplatz ab.

Umkreisen

Die dritte Stufe arbeitet für die nächsten 2,5 Minuten.

Anders als bei der vorherigen Trennung von Stufen gibt es für die Zwischenstufe keinen speziellen Trennvorgang. Das Zwischengeschoss zwischen dem zweiten und dritten Obergeschoss bleibt mit dem zweiten Obergeschoss verbunden (obwohl es als Bestandteil des dritten Obergeschosses gebaut ist). Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung hatte die Rakete bereits 90% der Geschwindigkeit erreicht, die erforderlich ist, um in die Umlaufbahn gebracht werden zu können. Die dritte Stufe S- IV B arbeitet nur 140 Sekunden, bevor sie absichtlich abgeschaltet wird. Seit dem Start sind 11 Minuten und 30 Sekunden vergangen. Saturn V erreichte eine Höhe von 164  km über dem Meeresspiegel und ist 1.700  km vom Startplatz entfernt. Die dritte Stufe der Trägerrakete und ihre Nutzlast werden nun in einer Parkbahn (d. h. provisorisch) von 180  km mal 165  km platziert . Es ist eine sehr niedrige Umlaufbahn und die Flugbahn kann aufgrund von Reibung mit den oberen Schichten der Atmosphäre nicht stabil bleiben. Für die beiden Missionen des Programms, die in der Erdumlaufbahn stattfinden, Apollo 9 und Skylab , bringt die Trägerrakete die Raumschiffe in eine viel höhere Umlaufbahn. In der Parkumlaufbahn bleiben die S- IV B und das Raumfahrzeug verbunden und umrunden die Erde zweieinhalb Mal. In dieser Phase überprüfen die Astronauten die Ausrüstung des Schiffes und der letzten Stufe der Trägerrakete, um sicherzustellen, dass alles in einwandfreiem Zustand ist, und bereiten das Schiff auf das "translunare" Injektionsmanöver (TLI) vor.

Injektion in eine Transitbahn zum Mond

Das TLI-Manöver findet etwa 2,5 Stunden nach dem Start statt: Das Triebwerk der dritten Stufe wird erneut gezündet, um das Raumfahrzeug zum Mond zu befördern . Durch den Vortrieb der S- IV B für 6 Minuten, der die Geschwindigkeit der Schiffe auf über 10  km/s bringt , können sie sich so der Anziehungskraft der Erde entziehen, um sich dem Mond zu nähern. Einige Stunden nach dem TLI-Manöver trennt sich das Apollo Command and Service Module (CSM) von der dritten Stufe, dreht sich um 180  Grad und dockt dann an der Mondlandefähre (LEM) an, die sich während der Startphase unterhalb des CSM befand. Schließlich wird das neue Ensemble aus CSM und LEM aus dem dritten Obergeschoss herausgelöst. Die dritte Stufe könnte für den Rest der Mission eine Gefahr darstellen, da die Apollo-Raumsonde der gleichen Trägheitsbahn folgt. Um jede Kollisionsgefahr zu vermeiden, werden die in den Tanks der dritten Stufe verbleibenden Treibstoffe in den Weltraum evakuiert, der durch Reaktion seine Flugbahn ändert. Von Apollo 13 aus leiten Controller die dritte Stufe zum Mond. Seismographen, die von früheren Missionen auf dem Mond abgelagert wurden, können die Auswirkungen von Stufen erkennen, die auf dem Mond abstürzen. Die aufgezeichneten Daten haben zur Erforschung der inneren Zusammensetzung des Mondes beigetragen. Vor Apollo 13 (außer Apollo 9 und Apollo 12 ) wurden die dritten Stufen auf einer Flugbahn platziert, die nahe am Mond vorbeiführte, was sie auf eine Sonnenbahn zurückschickte. Apollo 9 wurde währenddessen direkt in eine Sonnenumlaufbahn gelenkt.

Die S- IV B-Stufe von Apollo 12 hatte ein ganz anderes Schicksal. das3. September 2002entdeckte Bill Yeung einen verdächtigen Asteroiden, dem er den vorläufigen Namen J002E3 gab . Es stellte sich um die Erde in einer Umlaufbahn zu sein, und es wurde schnell durch Spektralanalyse entdeckt er mit einem weißen Anstrich von Titandioxid, das gleiche wie das verwendet für bedeckt war Saturn V . Die Missionsleiter hatten geplant, die S- IV B von Apollo 12 in die Sonnenumlaufbahn zu schicken, aber die Motorzündung nach der Trennung der Apollo-Sonde dauerte zu lange und die dritte Stufe passierte zu nahe am Mond und landete in einer kaum stabilen Umlaufbahn die Erde und der Mond. Es wird angenommen, dass die S- IV B 1971 nach einer Reihe von Gravitationsstörungen in eine Sonnenumlaufbahn eintrat und 31 Jahre später in eine Erdumlaufbahn zurückkehrte. InJuni 2003, verließ diese dritte Stufe die Erdumlaufbahn.

Im Falle eines Launcher-Fehlers

Anders als damals in der Sowjetunion hat die NASA eine Politik der Transparenz gewählt, die insbesondere für das Apollo-Programm gilt. Ein Unfall mit Verlust von Menschenleben kann das Image der Raumfahrtbehörde in den USA und des Landes im Rest der Welt (insbesondere im Kontext des Kalten Krieges ) nur erheblich beeinträchtigen . Das Überleben der Besatzung bei einem Ausfall der Trägerrakete ist daher ein sehr wichtiges Ziel der NASA. Beamte der Weltraumbehörde haben postuliert, dass es in jeder Phase einer Mission mindestens ein Verfahren für die Besatzung geben muss, um einen Ausfall der Saturn-V-Rakete zu überleben:

• In den Stunden vor dem Start, während die Astronauten in der Apollo-Sonde installiert sind, ist die Trägerrakete, deren Treibstoffe geladen werden, besonders anfällig für den Ausbruch eines Feuers. Astronauten haben zwei Methoden, um einer möglichen Raketenexplosion zu entkommen. Die bevorzugte Methode besteht darin, zum Nabelturm zurückzukehren und dann eine Gondel mit 9 Sitzen zu besteigen, die sich auf der gleichen Höhe wie der Arm befinden, der den Turm mit dem Schiff verbindet. Diese Gondel gleitet dann entlang eines Kabels, das sie in 1000 Meter Entfernung von der Startrampe zum Boden bringt. Dort finden die Astronauten in einem Blockhaus Zuflucht. Die zweite Methode besteht darin, mit dem Schnellaufzug des Nabelturms auf die Ebene der Plattform und dann mit einem zweiten Aufzug auf die Ebene des Schießstandes abzusteigen. Wenn das Risiko nicht zu hoch ist, steigt die Besatzung dann in ein dort abgestelltes gepanzertes Fahrzeug ein, das sie in ausreichendem Abstand zum Schießstand mitnimmt. Wenn die Zeit knapp wird, stürzen sich die Astronauten in eine Öffnung auf der Plattform in der Nähe der Haltestelle des schnellen Aufzugs. Dann stürzen sie eine Rutsche hinunter, die mit einem Tunnel in Verbindung steht, der in den Betonsockel der Startrampe gebohrt wurde. Sie werden abgebremst und erreichen den Eingang eines gepanzerten Raums, der nach dem Schließen der gepanzerten Tür der Explosion der Rakete standhalten soll und in dem 20 Personen 24 Stunden lang Platz finden. Ein langer Tunnel, der sich 300 Meter entfernt öffnet, ermöglicht die Evakuierung des Raumes und dient auch der Lufterneuerung.
• Während der ersten Flugminuten bis zur Zündung der zweiten Stufe erreichte die Rakete keine ausreichende Höhe und war erheblichen aerodynamischen Kräften ausgesetzt, die ein einfaches Auslösen des Apollo-Raumschiffs mit der Besatzung nicht erlaubten der Fall eines schweren Vorfalls. Während dieser Phase ist ein Satz Festtreibstoffraketenmotoren, die im Rettungsturm zusammengefasst sind, der das Apollo-Raumschiff bedeckt, dafür verantwortlich, es von der Trägerrakete wegzubewegen und dann eine Parabel zu bewegen, um ihm Zeit zu geben, einen Fallschirm unter guten Orientierungsbedingungen auszulösen. Erfolgt der Auswurf während der ersten 42 Flugsekunden, bewegen die Raketen des Rettungsturms das Schiff von der Startrampe weg in Richtung Meer, damit es nicht in die Trümmer der Trägerrakete zurückfällt. Ist das Büro voll, wird der Rettungsturm ausgeworfen, damit der Fallschirm ausgefahren werden kann. Nach 42 Sekunden hat das Schiff Hyperschallgeschwindigkeit erreicht und das Problem besteht nun darin, den Rettungsturm auswerfen zu können, wenn er seine Arbeit getan hat. In diesem Modus werden Entenflossen ausgefahren, um das Schiff zu bremsen und den Auswurf zu ermöglichen. Ab einer Höhe von 30 Kilometern sind die Entenflossen nicht mehr wirksam, weil die Atmosphäre zu dünn geworden ist: Das sind kleine Raketenmotoren, die aktiviert werden, um die Ausrichtung des Apollo-Raumschiffs zu ändern und die Freigabe des Rettungsturms zu ermöglichen.
• Sobald der zweite Stock beleuchtet ist, wird der Rettungsturm abgeworfen. Wenn die Saturn-V-Rakete an diesem Punkt versagt, sind die aerodynamischen Kräfte so schwach, dass sich das Apollo-Raumschiff nur mit seinen Raketenmotoren von der Rakete wegbewegen und dann mit seinem Fallschirm wieder auf den Atlantik sinken kann.
• Wenn nach 6 Flugminuten ein Vorfall auftritt, hat die Apollo-Sonde (unter Verwendung des Triebwerks ihres Servicemoduls) genug Leistung, um sich selbst in eine Umlaufbahn um die Erde zu begeben, kann jedoch ihre Mondmission nicht erfüllen.

Im Falle eines Flugausfalls, der die Zerstörung der Rakete erfordert, verfügt der Saturn V-Träger über ein System, das die Verteilung der Treibstoffe erleichtert, um zu verhindern, dass sie ein explosives Gemisch bilden. Diese wird aktiviert, sobald sich das Apollo-Schiff mit der Besatzung durch die Aktion des Rettungsturms von der Trägerrakete getrennt hat . Der Flugsicherheitsmanager sendet per Funk einen Befehl zur Unterbrechung der Mission, der von Antennen empfangen wird, die sich oben in jedem Stockwerk befinden und die ihrerseits mit den Zerstörungssystemen verbunden sind. Diese lösen dann das Abfeuern von Sprengschnüren aus, die an den Tanks angebracht sind, die sie durch Freisetzung der Treibmittel ausweiden.

Startverlauf

Unbemannte Missionen

Die Entwicklung der Saturn-V-Rakete verzögerte sich aufgrund vieler Probleme, die insbesondere die zweite Stufe S-II betrafen : Übergewicht, Vibrationsphänomene ( Pogo-Effekt ),  etc. Die Rückschläge des Apollo-Raumschiffs (Feuer des Apollo-1- Raumschiffs ) ermöglichten es der Trägerrakete, aufzuholen. Traditionell wurden neue Trägerraketen stufenweise flugerprobt, und der Start der Saturn-V-Rakete war aufgrund ihrer Größe und Komplexität ein besonders großes Risiko. Um die Ziele von Präsident Kennedy im Jahr 1961 trifft einen Mann auf den Mond vor dem Ende der 1960er Jahre zu senden, der Leiter der NASA, Georg Müller , machte die gewagte Wahl , um die Saturn - V - Rakete von seinem ersten Flug zu starten. Komplett ( Alle -up- Testverfahren ) durch die Einrichtung der Organisation, die diese Wette zum Erfolg führt. Es finden zwei unbemannte Flüge statt, um den Betrieb der Trägerrakete, aber auch des Apollo-Raumschiffs zu validieren.

• Apollo 4 (9. November 1967), unbemannte Mission, erster Test der Saturn-V-Trägerrakete.

• Apollo 6 (4. April 1968Ist) eine vollständige Wiederholung des Apollo 4. Der Test ist nicht zufriedenstellend: zwei J-2 - Motoren von 2 th  Boden vorzeitig Stop Funktion , die nur durch einen längeren Zeitraum Betrieb der anderen Motoren der Stufe kompensiert werden kann. Während die Rakete auf seiner Parkbahn ist der einzige J-2 - Motor des 3 - ten  weigert Boden zurückdrehen , die Injektion von einer Mondbahn zu simulieren. Durch den Einsatz des Motors der Apollo-Sonde gelingt es den NASA-Teams dennoch, die erwarteten Tests durchzuführen. Trotz dieser Abenteuer schätzte die NASA, dass die Saturn-V-Rakete und die Apollo-Fahrzeuge jetzt Besatzungen sicher transportieren könnten.

Bemannte Flüge zum Testen von Fahrzeugen

Der erste bemannte Flug findet nur statt Oktober 1968( Apollo-7- Mission , gestartet von der Saturn-IB- Rakete ), aber die Missionen, die das Funktionieren der verschiedenen Komponenten des Programms validieren und eine fast vollständige Probe einer Mondmission durchführen sollen, folgen schnell aufeinander. Drei vorbereitende Missionen mit der Trägerrakete Saturn V finden ohne größere Anomalie über einen Zeitraum von 5 Monaten statt.

• Apollo 8 (21. Dezember 1968 - 27. Dezember 1968)

• Apollo 9 (3. März 1969 - 13. März 1969)

• Apollo 10 (18. Mai 1969 - 26. Mai 1969)

Mondmissionen

Die folgenden sieben Missionen, die zwischen 1969 und 1972 gestartet wurden, haben alle das Ziel, eine Besatzung an verschiedenen Punkten auf dem Mond zu landen, die von geologischem Interesse sind. Apollo 11 ist die erste Mission, die das von Präsident Kennedy gesetzte Ziel erreicht. Apollo 12 ist eine Mission ohne Geschichte, im Gegensatz zu Apollo 13, die nach einer Explosion im Servicemodul an eine Katastrophe grenzt und die Mondlandung aufgeben muss. Die NASA hat das Modell der Mondlandefähre von Apollo 15- Missionen an die Erwartungen der Wissenschaftler angepasst: Der Aufenthalt auf dem Mond verlängert sich dank größerer Reserven an Verbrauchsmaterialien. Die schwerere Mondlandefähre trägt den Mondrover, der den Aktionsradius der Astronauten bei ihren Ausflügen erhöht.

• Apollo 11 (16. Juli 1969 - 24. Juli 1969)

• Apollo 12 (14. November 1969 - 24. November 1969)

• Apollo 13 (11. April 1970 - 17. April 1970)

• Apollo 14 (31. Januar 1971 - 9. Februar 1971).

• Apollo 15 (26. Juli 1971 - 7. August 1971)

• Apollo 16 (16. April 1972 - 27. April 1972)

• Apollo 17 (7. Dezember 1972 - 19. Dezember 1972)

Das Skylab-Programm

1965, während das Apollo-Programm in vollem Gange war, wurde das Apollo-Anwendungsprogramm geschaffen, um bereits geplante Mondmissionen unter Verwendung bereits entwickelter Komponenten nachzuverfolgen. Im Zusammenhang mit Budgetkürzungen beschließt die NASA, eine Raumstation namens Skylab zu bauen . Der Start von Skylab, mit Saturn INT-21 , einer Version des zweistufigen Saturn V . Dies wird der einzige Start von Saturn V sein , der nicht direkt mit dem Apollo First Man on the Moon-Programm verbunden ist. Die Raumstation wird aus der dritten S- IV B-Stufe der Saturn 1B- Trägerrakete gebaut , deren Inneres für eine Besatzung ausgelegt ist. Ursprünglich war das Konzept der "nassen" Werkstatt geplant  : Die Raketenstufe musste mit Treibmitteln gefüllt und zum Start in die Umlaufbahn verwendet werden, bevor sie durch im Orbit durchgeführte Verbesserungen wieder in eine Raumstation umgewandelt wurde. Dieses Konzept wurde jedoch zugunsten des Konzepts der „trockenen“ Werkstatt aufgegeben, wobei das Layout vor dem Start am Boden durchgeführt wurde. Die Raumstation mit einer Masse von 91 Tonnen ist 35 Meter lang und hat einen Durchmesser von 6,6  m ( heutige sowjetische Raumstation Saljut 4 15,8 × 4,18  m ). Sein bewohnbares Volumen von 354  m 3 (Saljut 4 = 100  m 3 ) trägt eine große Menge wissenschaftlicher Instrumente, die insbesondere für die Beobachtung der Erde und der Sonne verwendet werden. Die Besatzung bleibt im Boden, der unterteilt und mit Stauräumen und Einrichtungsgegenständen ausgestattet wurde. Dieser Teil wird durch drei Module vervollständigt: eine Luftschleuse (AM), ein Mooring-Modul (MDA), das auch als Kontrollstation für wissenschaftliche Instrumente dient, und ein Teleskop-Set (ATM). Drei Besatzungen besetzten Skylab von25. Mai 1973 bis um 8. Februar 1974. Skylab blieb im Orbit, bisMai 1979. Ursprünglich hatte man gehofft , dass Skylab lange genug im Orbit bleiben würde , um von US Space Shuttle - Missionen genutzt zu werden . Das Shuttle hätte die Umlaufbahn von Skylab ohne Antrieb anheben und die Besatzungsentlastung durchführen können, um die an Bord durchgeführten Experimente zu verlängern. Aber die Verzögerung bei der Entwicklung des Space Shuttles und eine schneller als erwartete Verschlechterung der Umlaufbahn von Skylab führten 1979 zu seinem atmosphärischen Wiedereintritt und seiner Zerstörung, bevor das Shuttle seinen ersten Flug (1981) machte. Ein Raumstationsschiff (manchmal auch Skylab B genannt ) ist heute im National Air and Space Museum ausgestellt .

• Skylab-Station

• Gesamtansicht des Orbitalmoduls.

• das Erdgeschoss des orbitalen Moduls.

• Das Docking-Modul, das auch als Kontrollstation für die Hauptinstrumente dient.

Verwendung von Kopien des gebauten Launchers

Nachwelt

Entwicklungen der Saturn V-Trägerrakete untersucht

Die zweite Serie von Saturn Vs , deren Produktion eingestellt wurde, hätte mit Sicherheit F-1A-Triebwerke auf der ersten Stufe verwendet, die einen spürbaren Schubüberschuss lieferten. Diese wurden ausgiebig auf einem Prüfstand getestet, sind aber noch nie geflogen. Andere Änderungen würden wahrscheinlich die Entfernung der Rippen haben (was wenig Nutzen angesichts ihres Gewichts versehen), eine langgestreckte S - I C der ersten Stufe , die zur Unterstützung der leistungsfähigeren F-1A - Motoren und verbessert J-2 - Motoren für die leistungsfähigeren F -1A- Motoren obere Stockwerke.

Eine Anzahl von Trägerraketen von der abgeleiteten Saturn V Rakete angeboten worden, die von der Saturn INT-20 mit einer S- IV B - Stufe und Zwischenstufen direkt auf der S- montiert I C - Stufe, zu dem Saturn V - 23 (L ), die nicht nur fünf F-1-Triebwerke auf der ersten Stufe gehabt hätte , sondern auch vier Booster-Triebwerke mit jeweils zwei F-1-Triebwerken , wodurch die Gesamtzahl der beim Start in Betrieb befindlichen F-1-Triebwerke auf dreizehn gestiegen wäre.

Nachdem sie die Pläne für ein vollständig wiederverwendbares amerikanisches Space Shuttle aufgegeben hatte, das mit den Budgetkürzungen der NASA 1970/1971 nicht vereinbar war, bat die Raumfahrtbehörde die verschiedenen Hersteller, die auf die Ausschreibung von 1971 reagierten, ihre Vorschläge anzupassen. Boeing einen Vorschlag mit einer modifizierten Version der ersten Stufe S hatte ich C. Dies, überragt von der Raumfähre ausgestattet mit einem externen oder integrierten Tank, war die ersten zwei Minuten des Fluges zu gewährleisten. Die S - I C - Stufe wurde so modifiziert , dass sie gewonnen werden konnte: es wurde mit Flügeln ausgestattet, einem Fahrwerk und herkömmlichen Strahltriebwerke ermöglichen es am zu landen auf einer Piste zurückzukehren Zentrum Raum Kennedy. . Diese von Vertretern der Raumfahrtbehörde favorisierte Architektur wurde aus dem Auswahlverfahren ausgeschlossen, da die F-1-Triebwerke nicht für die Wiederverwendung ausgelegt waren und sie für die Überholung zerlegt werden mussten, wodurch sich die Zeit zwischen zwei Flügen im Verhältnis verlängerte zum Zeitpunkt inakzeptabel (mehr als 10 Tage ...).

Voyager Mars war ursprünglich ein 1960 vomJet Propulsion Laboratoryentwickeltes robotisches Explorationsprogramm, daseinen Orbiter und einen Lander zum Planeten Mars schicken sollte. Für den Start der beiden Raumsonden ist geplant, eine Variante derSaturn-IB-Raketemit einerCentaur-Oberstufezu verwenden. Aber die Entdeckung der geringen Dichte der Marsatmosphäre durch die Mariner-Sonden ist bahnbrechend. Die Raumsonde Voyager wird durch die Treibstoffe und Ausrüstung, die eine reibungslose Landung ermöglichen soll, stark belastet und die geplante Trägerrakete ist nicht mehr in der Lage, sie in die Umlaufbahn zu bringen. Die Missionsverantwortlichen müssen sich an die Trägerrakete Saturn V wenden, die jedoch mehr als das Sechsfache der notwendigen Kapazität hat (18 Tonnen Nutzlast für den Mars). Schließlich wird das Voyager Mars-Programm 1967 aus Haushaltsgründen eingestellt.

Die Kopien des Launchers behalten

Im Jahr 2013 blieben drei Beispiele der Saturn V- Trägerrakete übrig und wurden der Öffentlichkeit vorgestellt:

• Das Johnson Space Center enthüllt eine Trägerrakete Saturn V, die aus der ersten Stufe SA-514, der zweiten Stufe von SA-515 und der dritten Stufe von SA-513 besteht
• Die im Kennedy Space Center vorgestellte Trägerrakete besteht aus der S- I C-T (Teststufe) und der zweiten und dritten Stufe der SA-514
• Das US Space & Rocket Center zeigt das dynamische Testfahrzeug Saturn V , eine Saturn-V-Rakete bestehend aus S- I C-D, S- II -F /D und S- IV BD (alle Teststufen nicht für einen echten Diebstahl gedacht )

Von diesen drei Saturn Vs besteht nur das des Johnson Space Center ausschließlich aus Bühnen, die für einen echten Start vorgesehen sind. Auch das American Space and Rocket Center in Huntsville hat eine maßstabsgetreue Nachbildung des Saturn V ausgestellt . Der erste Stock von SA-515 befindet sich im Michoud Assembly Center in Louisiana. Die dritte Stufe des SA-515 wurde als Ersatz für Skylab umgebaut . Letzteres ist heute im American National Air and Space Museum zu sehen.

Andere schwere Trägerraketenprojekte

Im Jahr 2020 hat noch keine andere einsatzfähige Weltraumrakete Saturn V in Bezug auf Gewicht oder Nutzlast übertroffen . Mehrere Trägerraketen der gleichen Klasse sind geflogen ( Sowjet N-1 und Energia , Falcon Heavy ) oder befinden sich in der Entwicklung ( SLS , Starship). Andere kamen nie über das Reißbrettstadium hinaus ( Nova , Ares V ).

Der Nova-Werfer (1960)

In den Vereinigten Staaten trugen alle Vorschläge für eine Rakete, die größer als Saturn V war, die von den späten 1950er bis Anfang der 1980er Jahre untersucht wurden, den allgemeinen Namen Nova . Somit gibt es mehr als dreißig Projekte zu verschiedenen Versionen dieser Trägerrakete mit einer LEO- Nutzlast von bis zu 450 Tonnen. Ein späteres Projekt sollte 1977 588 Tonnen erreichen.

Wernher von Braun und andere hatten auch Pläne für eine Rakete, die auf ihrer ersten Stufe acht F-1-Triebwerke gehabt hätte , um ein bemanntes Raumschiff direkt zum Mond zu schicken. Andere Variationen für Saturn V schlugen vor, einen Centaur als Oberstufe zu verwenden oder zusätzliche Booster hinzuzufügen. Diese Verbesserungen hätten seine Fähigkeit erhöht, große unbemannte Schiffe zur Erkundung anderer Planeten oder bemannte Schiffe zum Mars zu schicken .

Sowjetische Rakete N1 (1964)

Die sowjetische N1- Rakete , ungefähr die gleiche Größe wie die Saturn V , hatte ein pyramidenförmigeres Aussehen mit einem größeren Durchmesser der ersten Stufe, aber dünneren oberen Stufen. Es war beim Start stärker als Saturn V mit einem Schub von 46  MN gegen 34  MN , hatte aber eine geringere Tragfähigkeit (95 Tonnen in LEO, gegen 140 Tonnen) aufgrund des Einsatzes von Kerosin, das weniger effizient als Wasserstoff ist, in seiner oberen Etagen. Im Gegensatz zum Saturn V, der fünf sehr leistungsstarke Motoren verwendete, war der N1 mit einer komplexen Baugruppe von 30 kleineren Motoren ausgestattet, deren Architektur darauf zurückzuführen war, dass Sergei Korolev (sein Konstrukteur) zu dieser Zeit keine Hochleistungsmotoren hatte und dies ablehnte die ihm von seinem Gegner Valentin Glouchko angebotenen zu verwenden , stärker, aber mit giftigen hypergolischen Treibmitteln .

Vier Schüsse aus der N1 wurden zwischen 1968 und 1972 gemacht). Alle waren Misserfolge der ersten Phase des Starts, insbesondere die zweite, die die Startrampe zerstörte und zur Aufgabe des Programms durch die Sowjets führte. Auch die Bordcomputersysteme der sowjetischen Rakete schienen weniger effizient zu sein. Während der Flüge von Apollo 6 und Apollo 13 konnte Saturn V trotz Ausfalls des Triebwerksbetriebs seine Flugbahn korrigieren. Im Gegenteil, obwohl die N1 auch ein Computersystem zur Behebung von Fehlfunktionen der Triebwerke hatte, war letzteres unzuverlässig und schaffte es nie, einen Start vor einem Ausfall zu retten, selbst wenn es einmal der Ursprung des Ausfalls des zweiten Schusses war unerwartet alle Triebwerke auf der ersten Stufe abschalten und gleichzeitig den Werfer und die Startrampe zerstören.

Grundsätzlich scheint die Hauptursache für das Scheitern des N1-Programms fehlende Tests zum gleichzeitigen Funktionieren der 30 Motoren der Stufe 1 zu sein , unzureichende Vorkehrungen wiederum bedingt durch unzureichende Finanzierung.

Das amerikanische Space Shuttle (1972)

Das Space Shuttle erzeugt beim Start ein Schubmaximum von 3500 Tonnen und kann theoretisch 29 Tonnen Nutzlast (ohne das Shuttle selbst) in eine niedrige Umlaufbahn oder etwa ein Viertel von Saturn V einschießen . Wenn wir das Shuttle in die Nutzlast einbeziehen, kommen wir auf 112 Tonnen hoch. Ein gleichwertiger Vergleich wäre die Gesamtorbitalmasse der dritten Stufe S- IV B von Saturn V , die bei der Apollo-15- Mission 141 Tonnen betrug .

Sowjetische Rakete Energuia (1976)

Die russische Energuia- Rakete hatte eine Schubkraft von 35,1  MN, die etwas größer war als die der Saturn V, die für die Mission SA-513 ( Skylab ) verwendet wurde, aber sie hatte nur eine LEO-Kapazität von 105 Tonnen im Vergleich zu 140 Tonnen für die Saturn V zwei Testflüge aufgrund der Aufgabe des sowjetischen Space-Shuttle-Projekts Buran , dessen Träger es war.

Die schwere Falcon-Rakete (2005)

Falcon Heavy kann 63,8 Tonnen in die LEO-Umlaufbahn bringen (gegenüber 140 Tonnen für Saturn V). Sein Merlin- Triebwerk hat je nach Ausführung eine Schubkraft von 32 und 65 Tonnen (gegenüber 677 Tonnen beim F-1- Triebwerk von Saturn V, das die gleichen Treibstoffe Flüssigsauerstoff ( LOX ) und RP-1 nutzte ).

Das Konstellationsprogramm und der Ares V Launcher (2007)

In den 2000er Jahren reaktivierte die NASA unter der Führung des Präsidenten der Vereinigten Staaten das Monderkundungsprogramm durch menschliche Besatzungen ( Constellation-Programm ). Um die schwerste Ausrüstung zu starten, beschließt die Raumfahrtbehörde, die superschwere Trägerrakete Ares V zu entwickeln . Diese Rakete mit Komponenten des Space Shuttle hätte ungefähr die gleiche Höhe und die gleiche Masse wie Saturn V gehabt . Das unzureichend finanzierte Constellation-Programm wurde Anfang 2010 von US-Präsident Barack Obama gestoppt.

Im Gegensatz zu Saturn V, das über drei Stufen verfügt , hätte Ares V zwei Stufen mit einer Hauptstufe mit einem Durchmesser von 10 Metern (wie bei den Stufen S- I C und S- II ), die mit Wasserstoff und l flüssigem Sauerstoff betrieben und während des seine ersten zwei Flugminuten von zwei Feststoffraketen, die von denen des amerikanischen Space Shuttles abgeleitet waren , mit fünf statt vier Pulversegmenten. Die Hauptbühne wäre mit fünf RS-68- Raketenmotoren mit dem gleichen Layout wie auf den S- I C- und S- II- Stufen ausgestattet worden . Ursprünglich sollte Ares V fünf SSME- Triebwerke (Haupttriebwerke des amerikanischen Space Shuttles) verwenden, aber letztendlich wurden die RS-68 gewählt, um die Kosten niedrig zu halten und weil sie ihre Leistung auf der Delta- IV- Trägerrakete bewiesen hatten . Darüber hinaus waren RS-68 leistungsstärker und einfacher herzustellen als SSMEs.

Die RS-68 - Motoren, die durch die Teilung gebaut Rocketdyne von Pratt & Whitney (ehemals Eigentum von Boeing und Rockwell International) sind effizienter als die F-1 - Motoren von Saturn V . Andererseits mussten die J-2-Motoren der S- II und S- IV B modifiziert werden und wurden zu den verbesserten J-2X-Motoren, die auf der " Earth Departure Stage " ( Earth Departure Stage - EDS) montiert wurden. , die zweite Stufe von Ares V, abgeleitet von der S- IV B, und auf der zweiten Stufe der Rakete in Ares 1- Vorschlag . Die EDS-Stufe und die zweite Stufe von Ares 1 sollten einen einzigen J-2X-Motor verwenden , obwohl der EDS zunächst mit zwei Motoren geplant war, bis die Designänderung die fünf SSMEs durch fünf RS-68 ersetzte.

Weltraumstartsystem (2021)

Das Space Launch System ist eine schwere Trägerrakete, die die 2011 vorgestellten Ares- Raketen ersetzen soll . Sein Zweck ist es, bemannte Missionen zum Mond und möglicherweise zu anderen weiter entfernten Zielen zu starten. Der Erstflug ist für 2021 geplant. Diese Trägerrakete wird voraussichtlich J-2X- Triebwerke verwenden , die von den J-2s von Saturn V abgeleitet und ursprünglich für Ares- Trägerraketen entwickelt wurden . Diese Trägerrakete wird höher sein, mit 120 Metern Höhe von 110 Metern anstelle des Saturn V . Sein Startschub soll 4.200 Tonnen betragen.

Seine Architektur wird jedoch eine andere sein: Es wird zwei Stufen und zwei Ersatzmotoren mit Feststofftreibstoff haben. Die beiden Stufen werden kryogen sein, aber nur die zweite wird mit J2-X ausgestattet sein. Die ersten Stufen werden tatsächlich von 5 RS-25D /E- Motoren angetrieben, die von SSME-Motoren abgeleitet sind . Die Booster-Triebwerke werden ebenfalls von bestehenden Systemen abgeleitet, in diesem Fall den Pulver-Booster-Treibstoffen des amerikanischen Space Shuttles .

Hinweise und Referenzen

Anmerkungen

1. Als Mueller im September 1963 sein Amt antrat, geriet Präsident Johnson, der gerade den ermordeten Kennedy abgelöst hatte, vom amerikanischen Kongress stark unter Druck: Unter dem Zwang eines besonders einflussreichen Senators sollte das von der NASA beantragte Budget (5,75 Milliarden US-Dollar) auf 5 Milliarden US-Dollar reduziert werden.
2. Damals erfuhren NASA-Beamte von einem Bericht, der besagte, dass die Sowjets mit dieser Methode eine Rakete einige Tage nach ihrer Installation auf der Startrampe starten konnten.
3. zum Zeitpunkt der Konstruktion des Gebäudes geplante Szenario für eine Mondmission beinhaltete innerhalb kürzester Zeit zwei Starts von Saturn-V-Raketen und eine Montage der beiden Satellitennutzlasten in der Erdumlaufbahn. Dieses Szenario wird Ende 1962 aufgegeben.
4. Das Set wird sich schnell als überdimensioniert erweisen und einer der vier Räume wird nie mit Konsolen ausgestattet sein.
5. Die Treibmittel könnten unter Druck gehalten werden, um flüssig zu bleiben, aber dies würde erfordern, dass die Tanks dicke Wände haben, was die Masse zu sehr beeinträchtigen würde. Die Aufrechterhaltung des flüssigen Zustands beinhaltet daher die Isolierung der Tanks und den automatischen Ausgleich von Verdunstungsverlusten bis zum Start.
6. Ziel ist es, die Trägheitsplattform auf den Startazimut auszurichten. Wenn die Ausrichtung zu früh erfolgt, verfälscht die Rotation der Erde während der Zeit, die vor dem Start verstrichen ist, das Ergebnis
7. Die Testpiloten, der Körper, aus dem die amerikanischen Astronauten stammten, wurden dagegen häufig ohne viel Aufsehen tödlich verunglückt.

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Literaturverzeichnis

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• (de) DVD The Mighty Saturns: Saturn V und The Mighty Saturns: The Saturn I and I B produziert von Spacecraft Films spacecraftfilms.com

Siehe auch

Verwandte Artikel

• Apollo- Programm Weltraumprogramm, für das die Saturn-V-Trägerrakete entwickelt wurde
• Saturn- Trägerfamilie, von der Saturn V der neueste Vertreter ist
• Saturn I Erste Version der Saturn-Familie
• Saturn IB Zweites Mitglied der Saturn-Familie
• F-1- Motor, der die erste Stufe antreibt
• D-2 Motor, der die zweite und dritte Stufe antreibt
• Mondlandefähre Eine der beiden Raumsonden des Apollo-Programms
• Kommandomodul Eines der beiden Raumschiffe des Apollo-Programms
• Skylab Erstes Weltraumlabor. Entwickelt aus einer Stufe der Saturn V-Trägerrakete.
• Apollo 11 Flaggschiff-Mission des Apollo-Programms
• Wernher von Braun Leiter Entwicklung Trägerrakete

• Marshall Space Flight Center NASA Launcher Design Facility
• Kennedy Space Center Launcher Launch Base
• Startkomplex 39 Saturn-V- Startanlagen
• Fahrzeugmontagegebäude Raketenmontagegebäude.
• John C. Stennis Space Center Launcher Teststände

• Vergleich schwerer Trägerraketen
• Space Launch System Saturn V-Klasse schwere Trägerrakete in Entwicklung
• Ungefähr zur gleichen Zeit wurde die sowjetische schwere Trägerrakete N-1 entwickelt
• Nova Launcher-Projekt im Wettbewerb mit dem Saturn V

Externe Links

• (de) Capcomespace-Site zum Saturn- V- Programm
• (fr) Eine weitere ausführliche französischsprachige Seite zu Saturn V

• (de) Saturn-Trägerraketen [PDF]
• (de) Saturn V Flughandbuch AS-503 [PDF]
• (de) Anlagenbeschreibung des Startkomplexes 39 [PDF]

• (de) Apollo Saturn Referenzseite auf apollosaturn.com
• (de) Project Apollo Archive  : alle Fotos des Programms auf apolloarchive.com
• (In) Video: startet Saturn V