Saturn IB

A Saturn IB rakéta Cape Canaveral-en az AS–202 tesztrepülés startja előtt

A Saturn IB amerikai hordozórakéta, a Saturn rakétacsalád egyik tagja, a Saturn I hordozórakéta korszerűsített változata volt, amelyet a NASA használt, kizárólag űrhajózási célra. Az űrrakéta a Saturn I kísérleti hordozóeszköz továbbfejlesztésével – az első S-I jelű első fokozat korszerűbb, S–IB változatra és az S–IV jelzésű második fokozatnak egy erősebb változatára, az S-IVB-re való cseréjével – jött létre és az Apollo űrhajó, valamint a holdkomp Föld körüli pályára juttatását tűzték ki célul az Apollo-program azon tesztrepülésein, amelyek nem a Holdhoz indultak.

A Saturn IB-t az Apollo program után a Skylab-programban is felhasználták, a legénységeket szállította az űrállomáshoz, legutolsó repülését pedig az Apollo-Szojuz-programban teljesítette, amikor a nemzetközi repülés amerikai személyzetét juttatta Föld körüli pályára.

Felépítése

A Saturn IB egy kétfokozatú, folyékony hajtóanyaggal működő hordozórakéta volt, amely első fokozatában kerozint és folyékony oxigént használt, míg második fokozatot hidrogén és oxigén hajtotta. A tetején helyezkedett el a hasznos tömeg, az Apollo űrhajó (vagy két esetben a holdkomp).

S-IB

Az S-I fokozat egy korai példánya a hajtóművek felől

A hordozóeszköz első fokozata az előd Saturn I rakéta S-I fokozatának továbbfejlesztésével kialakított, nyolc hajtóműves fokozat volt. Wernher von Braun fejlesztései között a Saturn rakétacsalád egyfajta második generációs eszköz volt, amelyben a korábbi egyhajtóműves technikát felváltotta a több rakétahajtómű egy szerkezetbe foglalásával létrehozott nagyobb tolóerejű "cluster" (csokor) technika. Az S-IB fokozat lényegében annyiban különbözött a korábbi S-I-től, hogy a beépített H-1 rakétahajtómű tolóerejét sikerült von Braunnak 890 kN-ról 912 kN-ra emelni.

Az S-IB kerozin és folyékony oxigén keverésével üzemelt. Szerkezete gyakorlatilag a régi Redstone és Jupiter rakéták tartályainak egy rendszerbe integrálásával jött létre (nyolc Redstone tartály közül négy tárolta az oxigént, négy a kerozint; a nyolc tartály fogta közre a fokozat hossztengelyébe szerelt Jupiter tartályt, a fő oxigéntankot). A fokozat külső palástján, a farokrészen nyolc, a légköri repülés közbeni stabilitást szolgáló vezérsík volt felszerelve. A rakétahajtóműveket két egymásban levő négyzet alakjában helyezték el, négyet kívül, négyet pedig 45 fokban elforgatva belül. A külső hajtóművek fúvókái irányíthatóak voltak, ezek végezték a kormányzást.

Műszaki adatok

• Magasság: 25,5 m
• Átmérő: 6,6 m
• Hajtóművek: 8 db H-1 rakétahajtómű
• Tolóerő: 7,1 MN
• Hajtóanyag: RP–1 típusú kerozin 155 m³
• Oxidálóanyag: cseppfolyós oxigén 250 m³
• Égésidő: 2,5 perc
• Kiégési magasság: 68 km

S-IVB

Az S-IVB is a Saturn I-ben használt technika leszármazottja volt, a végül éles küldetésre nem használt tesztrakéta S-IV fokozatának továbbfejlesztéséből származott, ám azzal ellentétben hat helyett egyetlen hajtómű hajtotta. Lényegében pont ez a tény hívta életre a Saturn IB koncepciót, ki kellett próbálni az új J-2 hajtóművet, amely felváltotta az előd S-IV Centaur hajtóműveit.

Az S-IVB-be épített egyetlen J-2-es hajtómű a hatalmas reakcióerejű hidrogén-oxigén reakciót használta meghajtásul és egymaga több mint kétszer annyi tolóerőt biztosított (890 kN), mint a 6 db Centaur az elődben (400 kN). Ezzel az erőteljesebb fokozattal realitássá vált a tervezett holdűrhajó (illetve az annak megfelelő tömeg) Föld körüli pályára állítása. Ezzel a Saturn IB komoly esélyessé lépett elő a holdexpedíciókhoz Wernher von Braun által kidolgozott Föld körüli pályán végrehajtott randevú (EOR) koncepcióhoz. A cseppfolyósra hűtött hidrogén és oxigén egy-egy tartályt kapott, amely azonban egy egységként foglalta el a fokozat belső terét. Az egyetlen hajtómű harangja természetesen mozgatható volt és ez végezte a kormányzást is.

Műszaki adatok

• Magasság: 17,8 m
• Átmérő: 6,6 m
• Hajtómű(vek): 1 db J-2 rakétahajtómű
• Tolóerő: 890 kN
• Hajtóanyag: cseppfolyós hidrogén (242 m³)
• Oxidálóanyag: cseppfolyós oxigén (76 m³)
• Égésidő: kb. 7 perc
• Kiégési magasság (kizárólag a Saturn IB-nél): Föld körüli pálya

IU (Instrument Unit)

Az Instrument Unit (műszeregység) az űrszerelvény pályán tartásáért felelős eszközök, elsősorban az IBM számítógép elhelyezésére szolgált. Ez egy henger alakú szekció volt, amely az S-IVB fokozat tetején kapott helyet. A henger palástján belül helyezték el a számítógépet, illetve a tehetetlenségi navigációs rendszer giroszkópjait, a henger belseje teljesen üres volt, ez fogadta be a felette elhelyezkedő Apollo űrhajó műszaki egységének hajtóműharangját.

Az IU végezte a navigációs rendszer által érzékelt mozgások alapján a hajó helyzetének meghatározását és a pályára álláshoz szükséges pályakorrekciós manőverek kormányparancsait.

Műszaki adatok

• Átmérő: 6,6 m
• Magasság: 0,914 m
• Starttömeg: 1996 kg

Mentőrakéta

A hordozóeszköz hasznos terhe két startot kivéve az Apollo űrhajó volt és az embereket szállító űrhajó fő biztonsági rendszere egy, az űrkabin csúcsára szerelt mentőtorony és a benne levő négy hajtóműves mentőrakéta volt, amely start közbeni vészhelyzet esetén távolította volna el a rakétától a kabint.

Műszaki adatok

• Magasság: 10,2 m
• Átmérő: 0,66 m
• Tömeg: 4170 kg
• Tolóerő: 689 kN

Fejlesztése

A rakéta fejlesztése Wernher von Braun vezetésével történt az alabamabeli Huntsville-ben, ám lényegében több csoport több fejlesztőlaborban végzett munkájának eredménye. Von Braun az ABMA számára kezdett a Saturn I fejlesztésébe, amelyet az egy generációval korábbi Jupiter rakéta nagyobb tolóerejű változatának szántak, atomrobbanófejek hordozására. Az atomtöltetek korszerűvé válása a tömegük drasztikus csökkenését vonta maga után, így a rakéta feleslegesé vált, mire elkészült, de kapóra jött a hirtelen prioritássá vált űrprogramokhoz.

A Saturn I első fokozatát von Braun műhelyében fejlesztették, a második fokozat azonban Abe Silverstein csoportjának eredménye, ebben működött a világ első hidrogén-oxigén hajtású rakétahajtóműve. Ám a fejlődés itt nem állt meg, és Silverstein újabb áttörést hajtott végre, alig két év alatt egy nagyságrenddel nagyobb tolóerejű hajtóművet fejlesztett ki, a J-2 rakétahajtóművet. A nagyobb tolóerejű hajtóművet beépítették a Saturn I második fokozatába, az S-IV fokozatba a hat darab Centaur helyére. Az így létrehozott fokozat az S-IVB nevet kapta. Ez a fokozat volt a Saturn IB létrejöttének kulcsa és ezzel jutott a NASA először olyan eszközhöz, amely képes volt egy nagyobb űrhajó Föld körüli pályára juttatására.

Abe Silverstein munkája mellett a huntsville-i műhelyben is sikerült eredményt elérni az első fokozattal, az első széria H-1 hajtóműveinek tolóerejét 890 kN-ról 912 kN-ra növelni. Így az első fokozat közel 700 tonnás és a második fokozat 100 tonnás tolóerejével hozzávetőleg 15 tonna hasznos tömeget lehetett Föld körüli pályára állítani.

A Saturn IB startjai

Sorozatszám	Repülés	Startdátum	Megjegyzés
AS–201	AS–201	1966. február 26.	Az első tesztrepülés, az Apollo Parancsnoki és Műszaki Egység próbarepülése parabolapályán.
AS–203	AS–203	1966. július 5.	A második tesztrepülés. Az S-IVB fokozat tesztje, 4 Föld körüli keringéssel.
AS–202	AS–202	1966. augusztus 25.	A harmadik tesztrepülés, az Apollo Parancsnoki és Műszaki Egység második próbarepülése.
AS–204	Apollo–5	1968. január 22.	A holdkomp első, automata üzemmódban történt próbarepülése. A hordozóeszköz a korábban tragédiát szenvedett Apollo–1 küldetéshez végül fel nem használt rakéta volt.
AS–205	Apollo–7	1968. október 11.	Az Apollo űrhajó első, emberekkel végzett tesztrepülése. Személyzet: Schirra, Eisle, Cunningham. Az űrhajó 163 keringést végzett. A start a cape canaveral-i 34-es indítóállásból történt.
AS–206	Skylab–2	1973. május 25.	Az első Skylab küldetés. Személyzet: Conrad, Kerwin, Weitz. A repülésnél először használták a rakétához a Saturn V 39B indítóállványát (a holdrakéta indítótornyát használva, amelyhez egy adapter kellett, ami áthidalta a két rakéta méretbeli különbségeit).
AS–207	Skylab–3	1973. július 28.	A második Skylab repülés. Személyzet: Bean, Garriott, Lousma.
AS–208	Skylab–4	1973. november 16.	A harmadik és utolsó Skylab repülés. Személyzet: Carr, Gibson, Pogue.
AS–210	ASTP	1975. július 15.	A közös amerikai–szovjet repülés, egyben Saturn IB és az Apollo űrhajó legutolsó repülése. Személyzet: Stafford, Slayton, Brand.

A Saturn I startjainak képei időrendben

A hordozóeszköz startjai többféle logikai részre tagolhatóak. Ha a hasznos tömeg oldaláról tekintjük a küldetéseket, akkor két alkalommal a holdkompot vitte tesztrepülésre a rakéta, az összes többi felszállás az Apollo űrhajóval történt. Ha a küldetéseket tekintjük, akkor háromszor Skylab legénységeket szállított, míg egyszer az Apollo–Szojuz-program amerikai űrhajósait vitte Föld körüli pályára, a többi repülés a Apollo-program keretében történt. Más megfontolások szerint négy automata és öt ember vezette űrhajót vitt az űrbe. Végül az utolsó felosztás szerint a felbocsátások először az L34-es indítóállványról történtek, majd az L37-esről, végül az Apollo-programot követően áttették az indításokat az L39-re (ez utóbbi esetben egy rácsszerkezetes adapterrel kellett kiegészíteni az indítóállványt, mivel az a Saturn V magasságára lett méretezve.

A Saturn IB startjaival kapcsolatban meg kell említeni az Apollo–1 tragédiáját. Az Apollo–1 űrhajósai 1967. január 27-én az Apollo űrhajó első repülése előtt két héttel a rakéta egyik létfontosságú tesztjét végezték – azt vizsgálva, hogy a rakéta megfelelően működik-e majd a start során, gyakorlatilag egyfajta technikai főpróbát tartottak –, amikor űrhajójuk kigyulladt és ők meghaltak. A tragédia az egész holdprogramot visszavetette. Később a balesetben szerepet nem játszó, gyakorlatilag tökéletes AS–204 jelű Saturn IB-t egy tesztrepüléshez felhasználták. A Saturn IB soha semmiféle balesetet nem okozott az alkalmazása során.

Fel nem használt Saturn IB rakéták

Szériaszám	Repülés	Megjegyzés
AS-209	Skylab Mentőegység	Skylab A mentőexpedíciókhoz fenntartott rakéta. Végül sohasem repült. Jelenleg a Kennedy Űrközpontban kiállítási tárgy egy Apollo űrhajó makettel (az első fokozat hajtóművét egy másolatra cserélték 1993-1994 során, mivel az eredetit tönkretette a korrózió).
AS-211	Nem repült soha	Az első fokozatát működőképes állapotban tartották és kiállítási tárgy az Alabama Welcome Centerben Ardmore-ban. A második fokozat, az S-IVB, a Skylab makettjével került kiállításra Huntsville-ben az U.S. Space and Rocket Centerben.
AS-212	Nem repült soha	A második fokozatát, az S-IVB-t a Skylab űrállomáshoz használták fel.
AS-213	Nem repült soha	Csak az első fokozata épült meg és az is felhasználatlan maradt.
AS-214	Nem repült soha	Csak az első fokozata épült meg és az is felhasználatlan maradt.

További információk

Magyar oldalak

• Verseny a Holdért
• Űrvilág cikk a Saturn I/Saturn IB születéséről

Külföldi oldalak

A Wikimédia Commons tartalmaz Apollo-program témájú médiaállományokat.

• http://www.apollosaturn.com/
• http://www.spaceline.org/rocketsum/saturn-Ib.html