S-IC

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Az S-IC a NASA által az Apollo-program során használt Saturn V rakéták első fokozata volt. Létrejötte egy hosszú fejlesztési folyamat eredménye, amely egészen a második világháborús rakétafegyverig, a V–2-ig vezethető vissza. Tervezője Wernher von Braun, a Saturn rakéták atyja és az általa vezetett mérnökcsoport volt. A fokozat RP-1 jelű kerozint alkalmazott hajtóanyagként és cseppfolyós oxigént oxidálószerként. Ezzel a technikával hatalmas, kicsit több mint 3400 tonnás tolóerőt értek el a tervezők, amely hatékonyan volt képes gyorsítani a 2940 [1][2][3] tonnás starttömegű űrszerelvényt. A hatalmas tolóerőt 5 db F-1 hajtóművel állították elő.

A rakétafokozatot a Boeing repülőgépgyár építette.

Fejlesztésének története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az '50-es évek közepéig az Egyesült Államok az atomfegyvereire és az azokat célba juttató nagy hatótávolságú óriás bombázó repülőgépekre építette katonai doktrináját, valamint arra a stratégiai elemzésre, miszerint más ország 15 éven belül nem lesz képes nukleáris fegyver kifejlesztésére. Azonban a Szovjetunió (majd kicsit később Nagy-Britannia) is atomfegyvert fejlesztett ki, sőt a szovjetek a rakétafejlesztések területén elért eredményei a repülőgép/atombomba kombinációt korszerűtlenné tették. Az USA hadvezetése ezért az addig csak kis intenzitással folyó rakétafejlesztések felgyorsítása mellett döntött. A probléma sürgető megoldása érdekében egyszerre indultak fejlesztések mindhárom amerikai haderőnemnél.

Felépítése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az S-IC metszeti rajza

A rakétafokozat öt fő részegységből állt össze:

  • Meghajtásház
  • Üzemanyagtartály szerkezet
  • Tartályösszekötő szerkezet
  • Oxigántartály szerkezet
  • Felső szoknya

A hengeres testű szerkezet alsó traktusa a meghajtásház volt, amelyben az öt darab F-1 hajtómű kapott helyet. Ennek a részegységnek a külsején kapott helyet a négy farokvezérsík is. Ezek a vezérsíkok egyben teherviselő elemek is voltak: ezekkel rögzítették az egész rakétát az indítóplatformhoz. Ennél fogva tehát ez az egység viselte az egész rakéta tömegét, és ez adta át a hajtóművek keltette tolóerőt a teljes szerkezetnek. A farokvezérsíkok a rögzítő funkció mellett a repülés során stabilizáló funkciót is betöltöttek. A henger fő szerkezeti eleme két gyűrű alakú tartóelem volt, amelyekbe a négy külső hajtóművet fogták be (egy a körbe írt négyzet csúcsain), valamint egy harmadik tartóelemet is beépítettek, amely a hossztengely mentén elhelyezett középső hajtóművet tartotta. [4]
A fő szerkezeti elemken kívül jó néhány létfontosságú alrendszert is ebbe a részegységbe építettek. Itt kapott helyet a 8 db (az Apollo–15 esetében csak 4 db) fékezőrakéta, amelyek a felszállás során, a fokozat leválása után az S-IC és az S-II véletlen összeütközését voltak hivatottak elhárítani. Belül vezették el a hajtóművenként 2 db üzemanyagvezetéket, amelyek az Üzemanyagtartály szerkezettel kötötték össze a hajtóműházat. És végül ide építették be a hőpjzsot, amely a hajtóművek hőjét tartotta távol a cseppfolyós oxigéntől, nehogy a meleg robbanást okozzon a tartályban. [5]

A meghatásház felett az üzemanyagtartály egység kapott helyet. Az egység fő alkatrésze a kb. 768 000 liter RP-1-es jelű kerozint magába fogadó tartály volt. A tartály belsejébe a hullámok, vagy örvények kialakulása ellen ható bordázatot építettek. A tartályokból indult ki az a 10 db (hajtóművenként egy pár) cső, amelyen át másodpercenként kb. 4 tonna kerozin juthatott a hajtóművekbe.


Méretek
Megnevezés Érték [6]
Hosszúság 42,06 m
Átmérő 10,06 m
Üres tömeg 135 218 kg
Felszállótömeg 2 286 217 kg
Hajtóanyag
Megnevezés Érték [7][8]
Kerozin mennyisége 768 438 l
Kerozin tömege 642 892 kg
Oxigén mennyisége 1 252 971 l
Oxigén tömege 1 477 935 kg
Hajtómű
Megnevezés Érték [6]
Tolóerő 38 703,16kN
Égési idő 161 s


Repülési profilja[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az első fokozatleválasztás pillanata, az S-IC működésének végpontja

Az S-IC beindítása jelentette a Saturn V voltaképpeni startját. Az indítási folyamat 34,5 órával a rakéta indítóasztalról történő elemelkedése előtt (T - 28:00:00-nál) kezdődött [9]. A felszállási procedúra pedig 6 másodperccel a felszállás előtt indult el[10], az oxigén-szelepek nyitásával. Először az oxidálóanyag áramlott a hajtóművek égésterébe, hogy biztos legyen a gyújtás. Ezután beindultak a hajtóművek gázgenerátorai és turbószivattyúi, amelyek a kerozint juttatták el és porlasztották az égéstérbe. A gyújtást egy hipergol (öngyulladó) oldatnak az égéstérben már jelen levő oxigén közé fecskendezésével végezték, amelyre a hajtóanyag szelepeinek nyitásával ráengedték a kerozint. Először a középső hajtóművet indították be, majd párosával a külső hajtóműveket, 0,3 másodperces időközökkel. A rakéta az ébredő tolóerő ellenére még nem mozdult, a rögzítőelemek a helyén tartották, amíg a teljes tolóerő fel nem épült mind az öt hajtóműben.

A startfolyamat a teljes tolóerő kialakulásakor elért a visszaszámlálás 0. időpontjára és az ún. visszatartó karok (a rakéta farokvezérsíkjait tartó, az egész szerelvényt szilárdan az indítóasztalhoz kötő mechanikus elemek) elfordultak és már csak a vezérsíkokon átdugott, elgyengített csavarok tartották vissza a rakétát. Ezek 0,5 másodperc alatt szakadtak el és a rakéta megmozdulhatott, ez volt a start igazi pillanata. A Saturn V ekkor gyorsulva emelkedni kezdett. Mindössze 131 métert tett meg – lényegében éppen elhagyta az indítóállás tornyát –, amikor beindult a forgási és bólintási manőver: az űrszerelvényt saját tengelye körüli forgásba vitték, stabilizálva a röptét (mint a lövedékekét szokás) és a függőleges repülést a felszínnel szöget bezáróvá állították át, amely egy hiperbolaív mentén vezetett a Föld körüli keringési pályára.

Az emelkedés 135,5 másodpercig ugyanolyan paraméterekkel történt – miközben 69 másodpercnél érte el a rakéta az ún. max Q értéket, a légköri közegellenállás legnagyobb nyomását –, ekkor a center hajtómű leállt. A külső hajtóművek a minimális üzemanyagmaradék eléréséig tovább működtek (ezt a pillanatot a négy beépített szintjelző közül kettő „üres” jelzése jelezte), hozzávetőleg még 25-30 másodpercig. A leállítást az oxigénáramlás megszüntetése okozta, a kerozináramlás leállítása csak tartalék megoldás volt. A hajtóművek leállítási parancsa egyben kiváltotta a fokozatleválasztási parancsot, a piropatronok átrobbantották a fokozatokat egymáshoz kapcsoló kötőelemeket és beindították az S-IC-re épített 8 db fékezőrakétát, amelyek 0,666 másodperces működése eltávolította a kiürült fokozatot a továbbrepülő rakétától. A művelet nagyjából 61 km magasan történt, a fokozatot a mozgási energiája még közel 50 km-re magasabbra vitte, ahonnan az egyre lassuló szerkezet visszazuhant az Atlanti-óceánba, kb. 350 kilométerre Cape Canaveral-től.[11]

Megépült példányai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Saturn S-IC
Szériaszám Felhasználása Felbocsátás dátuma Hol található ma
S-IC-T Statikus hajtóműtesztekre használt példány Kennedy Űrközpont, Apollo-Saturn V Center statikus kiállítás
S-IC-S Tartálytesztekre használt példány (hajtóművek nélkül) Elkallódott
S-IC-F Az indítóállás illesztési tesztjeihez használt példány Elkallódott
S-IC-D Dinamikus tesztekre használt példány U.S. Space & Rocket Center, Huntsville, USA
S-IC-1 Apollo–4 1967. november 9.
S-IC-2 Apollo–6 1968. április 4.
S-IC-3 Apollo–8 1968. december 21. é. sz. 30° 12′ 24″, ny. h. 74° 06′ 32″[12]
S-IC-4 Apollo–9 1969. március 3. é. sz. 30° 10′ 59″, ny. h. 74° 14′ 17″[12]
S-IC-5 Apollo–10 1969. május 18. é. sz. 30° 11′ 17″, ny. h. 74° 12′ 25″[12]
S-IC-6 Apollo–11 1969. július 16. é. sz. 30° 12′ 43″, ny. h. 74° 02′ 17″[12]
S-IC-7 Apollo–12 1969. november 14. é. sz. 30° 16′ 23″, ny. h. 73° 53′ 42″[12]
S-IC-8 Apollo–13 1970. április 11. é. sz. 30° 10′ 37″, ny. h. 74° 03′ 54″[12]
S-IC-9 Apollo–14 1971. január 31. é. sz. 29° 50′ 06″, ny. h. 74° 02′ 31″[12]
S-IC-10 Apollo–15 1971. július 26. é. sz. 29° 25′ 12″, ny. h. 73° 39′ 11″[12]
S-IC-11 Apollo–16 1972. április 16. é. sz. 30° 12′ 25″, ny. h. 74° 08′ 49″[12]
S-IC-12 Apollo–17 1972. december 7. é. sz. 28° 13′ 08″, ny. h. 73° 52′ 41″[12]
S-IC-13 Skylab űrállomás 1973. május 14.
S-IC-14 Felhasználatlan maradt Lyndon B. Johnson Űrközpont, Houston Apollo-Saturn V statikus kiállítás
S-IC-15 Felhasználatlan maradt NASA Michoud Összeszerelőüzem, New Orleans

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Magyar irodalom[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Dancsó Béla: Holdséta - A Holdra szállás története, Novella Kiadó Kft, Budapest, 2004. ISBN 978-963-9442-24-5

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Apollo 11 Lunar Landing Mission Press Kit – Space Vehicle Weight Summary (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2010. november 26.)
  2. Az adat az Apollo-11 repülésre használt rakétarendszerről származik, és repülésről repülésre változó volt
  3. Richard W. Orloff: Apollo by the Numbers – Ground Ignition Weights (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2010. november 26.)
  4. S-IC First Stage (angol nyelven). Apollo Maniacs. (Hozzáférés: 2010. december 8.)
  5. Saturn V Stage I (S-IC) Overview – Thrust Structure (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2010. december 12.)
  6. ^ a b Saturn IC (angol nyelven). Astronautix.com. (Hozzáférés: 2010. december 7.)
  7. Jillian O Keeffe: Saturn V Specs (angol nyelven). eHow.com. (Hozzáférés: 2010. december 8.)
  8. Saturn V Stage I (S-IC) Overview (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2010. december 8.)
  9. Dancsó Béla: The show must go on (magyar nyelven). Űrvilág.hu. (Hozzáférés: 2010. november 27.)
  10. Cliff Lethbridge: SATURN V (APOLLO) Fact Sheet (angol nyelven). Spaceline.org. (Hozzáférés: 2010. november 27.)
  11. John Duncan: The Apollo Saturn Reference Page – FIRST STAGE (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2010. november 27.)
  12. ^ a b c d e f g h i j Richard W. Orloff: Apollo by the Numbers (angol nyelven). NASA. (Hozzáférés: 2010. december 12.)