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词条 土星5号运载火箭
释义

土星5号运载火箭(Saturn V),又译神农五号,亦称为月球火箭,是美国国家航空航天局(NASA)在阿波罗计划和天空实验室计划两项太空计划中使用的多级可抛式液体燃料火箭。“土星5号”是有史以来建造的动力最强大的火箭。在1967年-1973年间共发射了13枚“土星5号”运载火箭,它们保持着完美的发射记录。共有9枚“土星5号”运载火箭将载人的“阿波罗”号宇宙飞船送上月球。土星5号”运载火箭的生产线于1970年关闭。“土星5号”的最后一次发射是在1973年,这次发射将“太空实验室”空间站送入了近地轨道。

简介

美国的土星5号是人类历史上使用过的最高、最重、推力最强的运载火箭,高达110.6米,起飞重量3038吨,总推力达3400吨左右,可将127吨的有效载重送上近地轨道。土星5号是三级火箭,由S-1C第一级、S-2第二级、S-4B第三级、仪器舱和有效载荷组成。第一级长42米,直径10米,到尾段底部直径增大到13米。尾段上装有4个稳定尾翼,翼展约18米。第一级采用5台F-1发动机,推进剂为液氧和煤油,2个10米直径的铝制推进剂贮箱用桁条和隔框加强。第二级长25米,直径10米,采用液氧液氢推进剂 ,共用5台J-2发动机。第三级长18.8米,直径6.6米,1台J-2发动机,推进剂为液氧。

尽管NASA曾设想过更大的火箭(例如新星火箭),土星5号是历史上、土星号运载火箭成员中最大的火箭, 土星5号由马歇尔太空飞行中心总指挥沃纳·冯·布劳恩与他的德国火箭团队担任设计研发工作,主要的承包商包括波音公司、北美人航空公司、道格拉斯飞行器公司以及IBM。

除了一次例外,所有其他土星5号的发射都有三级:S-IC一级、S-II二级和S-IVB三级。每一级都使用液态氧(LOX)作为氧化剂。第一级使用高精炼煤油(RP-1)作为燃料,其他两级使用液态氢(LH2)作为燃料。一般来说,一次发射任务的前20分钟左右由火箭推动。

1967年至1973年期间NASA共发射了13枚土星5号火箭,从来没有过损失有效载荷的事故发生(虽然阿波罗6号和阿波罗13号曾出现过推进器失灵的问题,但箭载电脑都能够通过延长剩余推进器燃烧时间的办法以保持飞行)。土星5号的主要载荷是载着宇航员成功登月的阿波罗航天器。最后一次土星5号的发射将天空实验室的空间站送入太空。

背景

60年代初期,苏联在太空竞赛领先于其对手美国。1957年苏联发射了第一颗人造卫星史泼尼克一号,1961年4月12日,苏联宇航员尤里·加加林成为第一个进入太空的人类。 1961年5月25日,肯尼迪总统宣布美国会在1970年之前将宇航员送上月球。那时,美国唯一的一次载人太空任务是艾伦·谢泼德的水星-红石3号;仅在太空停留了15分钟,且未进入近地轨道。当时世界上没有火箭能够一次运送可登月的航天器。土星1号火箭当时还在研制过程中,但由于其推力远远不够,需要若干次发射才能将登月所需要的各个部件送入轨道。

在登月计划的计划阶段初期,NASA曾考虑过三个主要的设想:地球轨道交会、直接起飞以及月球轨道交会(LOR)。尽管NASA起初没有考虑月球轨道集合,因为人类当时连地球轨道集合都没有执行过,更不用说难度更大的月球轨道集合了。后来,由于能够使任务时间缩短以及较其他两种方法简单,月球轨道集合仍然被采纳。

资金

从1964年至1973年,土星5号的总拨款高达65亿美元,在1966年达到最高,仅一年中就拨了12亿美元。

阿波罗计划被缩减的主要原因是资金。1966年,美国国家航空航天局的年度政府拨款高达45亿美元,约为当时美国国内生产总值(GDP)的0.5%。同年,国防部的政府拨款为635亿美元。

基本资料

土星5号

所属国家/组织 美国

生产单位(S-IC) 波音公司

生产单位(S-II) 北美人航空公司

生产单位(S-IVB) 道格拉斯飞行器公司

首飞 1967年11月9日

发射场 肯尼迪航天中心LC-39

起飞推力 34020千牛

外型和质量参数

全长 110.6米

芯级最大直径 10.1米

起飞质量 3038500千克

第一级

名称 S-IC

无燃料质量 131吨

满载燃料质量 2300吨

直径 10.1米

长度 42.1米

发动机 5台F-1发动机

推进剂 煤油/液氧

单台推力(海平面) 6700~6909千牛

总推力(海平面) 34020千牛

工作时间 150秒

比冲 263秒

第二级

名称 S-II

无燃料质量 36吨

满载燃料质量 480吨

直径 10.1米

长度 24.8米

发动机 5台J-2发动机

推进剂 液氢/液氧

单台推力(真空) 880千牛

总推力(真空) 4400千牛

工作时间 360秒

比冲 421秒

第三级

名称 S-IVB

无燃料质量 10吨

满载燃料质量 120.8吨

直径 6.6米

长度 18.8米

发动机 1台J-2发动机

推进剂 液氢/液氧

单台推力 1000千牛

工作时间 165 + 335秒(两次点火)

比冲 421秒

运载能力

近地轨道 119000千克

月球轨道 45000千克

发射纪录

序列号 任务 发射日期 注释

SA-501 阿波罗4号 1967年11月09日 首次实验飞行

SA-502 阿波罗6号 1968年04月04日 第二次实验飞行

SA-503 阿波罗8号 1968年12月21日 土星5号的第一次载人月球轨道飞行

SA-504 阿波罗9号 1969年03月03日 登月舱地球轨道测试

SA-505 阿波罗10号 1969年05月18日 登月舱月球轨道测试

SA-506 阿波罗11号 1969年07月16日 人类首次登月

SA-507 阿波罗12号 1969年11月14日 降落在调查员3号附近

SA-508 阿波罗13号 1970年04月11日 任务被放弃,成员返回地球

SA-509 阿波罗14号 1971年01月31日 降落在法拉·毛罗高地附近

SA-510 阿波罗15号 1971年07月26日 首次使用月球车

SA-511 阿波罗16号 1972年04月16日 降落在笛卡尔环形山

SA-512 阿波罗17号 1972年12月06日 唯一一次夜间发射,最后一次阿波罗月球任务

SA-513 天空实验室1号 1973年05月14日 双级天空实验室版

SA-514、SA-515未使用

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更新时间:2025/2/27 4:15:18