土星5:如何失去火箭技术



媒体越来越多地谈论所谓的“月球阴谋”,这是一种阴谋神学理论,声称是在阿波罗太空计划的框架内进行的月球飞行和着陆。这是否是政治推测,这些讨论的目的是什么,是一个稍有不同的问题。有时,简单的意识流会溅到Giktayms上

人们常说土星5号火箭太好了,无法真实显示。如果存在,为什么您需要启动航天飞机计划,而该计划最终却比其前身昂贵?如果存在,为什么现在要从头开始研发具有类似特征的超重型火箭SLS?生产技术怎么会完全消失?

“土星5号”-一种旨在确保阿波罗载人航天器在登月路线上的撤退的火箭。人们不仅必须被发射,而且还提供了安全返回的可能性。也就是说,有必要使用设备和生命支持系统确保两个人的月球表面软着陆,从月球起飞并在进入大气层时通过热保护返回地球。由于位于月球上的月球组件与保留在月球轨道上的命令分离,因此节省了一部分质量。

但是仍然需要一枚巨大的火箭:土星5可以向低地球轨道发射140吨。进行比较:常用的质子重型火箭显示22吨。土星5号发射的最后一个卫星将重达77吨的Skylab空间站发射到了轨道上,只有多舱Mir才能打破这一纪录。 Skylab是如此之大,以至于如果失去枢轴点,宇航员可能会悬吊并卡在该位置几分钟,直到通风系统排空到其中一堵墙为止。土星5仍然是历史上最强大的导弹,到目前为止,没有人能够打破其记录。

人类充满期待,并希望取得新的成就。如今,NASA的目光投向了火星。尽管国会不愿捐款,但正在开发太空发射系统(SLS)火箭。粗略地描述它是一个三级火箭,带有两个强化的固体燃料助推器。在第一阶段,安装了四个往复式发动机。 SLS进行了最重的修改,应该打破了土星5号的记录-Block III可以将150吨重的卫星送入低地球轨道。

但这只是所提出的修改中最困难的。其他人则更现实;他们可以发射70或130吨。如果土星5可以输出140,那么为什么不使用它呢?要回答这个问题,您需要回顾一下火箭制造的历史。



尽管非正式,但美国航空航天局(NASA)甚至在肯尼迪(Kennedy)发表演讲之前就开始考虑月球。土星5号暗示火箭是该家族中的第五个型号。还有其他选择,甚至比土星5重。一系列新星火箭可以将300吨及以上的火箭送入低地球轨道,但永远保留在绘图板上。 1962年,由于选择了带有单独月球舱的飞行计划,从而降低了飞机的重量要求,从而使Nova的开发计划受到限制。

火箭具有前所未有的复杂性。问题是谁来建造它。冯·布劳恩选择了分工。这使他可以选择整个行业中最好的一个。他可以让每个公司的最有经验的人参与进来。事实证明,开发速度很高。对于承包商而言,该解决方案意味着大订单,而不是任何人的大订单。结果,主要份额分配给了三个公司:波音,北美航空和道格拉斯。他们完成了构成土星5号的三个步骤。



S-IC有5台Rocketdyne F-1发动机,它们以液氧和煤油运行。第一步是波音公司在路易斯安那州新奥尔良的米却德装配厂进行的。风洞跑发生在西雅图。跑道由美国国家航空航天局(NASA)领先的中心马歇尔太空中心(Marshall Space Center)的设计师创建。

S-II负责北美航空。该步骤由五台Rocketdyne J-2发动机使用液态氢和氧气驱动。组装在加利福尼亚的海豹滩进行。道格拉斯飞机公司在加利福尼亚州的亨廷顿海滩建造了S-IVB的第三梯级。像第二个一样,有一个J-2引擎,但只有一个。他使用相同的氢气和氧气。第三步安装在孕妇孔雀鱼座飞机上,另外两步必须用水运送到卡纳维拉尔角。有时他们在海上度过 70天。

三个阶段的飞行由马歇尔航天中心设计和IBM组装的仪器模块控制。设计人员出于多种原因决定将船舶和火箭的导航系统分开。其中包括可靠性。这项决定挽救了生命:在阿波罗12号飞行中,闪电击中了一枚火箭。阿波罗计算机已关闭,但土星5并未关闭。



劳动分工竟然是一把双刃剑。总共有超过2万名承包商和分包商参与了火箭的生产。今天并不是所有人都存在。如今,作为一家独立的实体,北美航空已成为过去式-该公司于1996年被出售给波音。 Rocketdyne还拥有波音公司,但后来将其出售给联合技术公司,后者又将其转让给了Aerojet公司。许多参与火箭制造的公司直到今天都还没有幸存。剩下的一些人改变了结构,并改变了几代员工。

但是,清算组织不是唯一的问题。即使所有公司仍然存在,它们也不大可能开始生产。每个承包商都保留自己的生产文档,这可能会丢失。即使它没有丢失,也可以存储在某些仓库中。此人知道谁不再在那里工作甚至死亡。

承包商的工作受到马歇尔航天中心两个小组的监督。研发运营部监控了火箭结构的完整性,工业运营部转移了资金并接受了工作。没有更多的人知道如何将马赛克拼在一起。

阿波罗之后,土星5号没有计划使用。许多文件没有得到适当的记录,保留在工程师的个人记录中。今天,这些纸条已经在某人的地下室里腐烂了。人们知道这些文件的位置,记得那些没有记录的重要琐事。仍然需要可以控制火箭飞行的操作员。如果今天您想发射Saturn 5,那么他们将需要再次训练。

“如何失去技术”这个问题的表述是不正确的。我们没有生活在某些黑暗时代。我们还没有到达某个无知的时代,在那个时代我们突然忘记了火箭发动机的原理。知识仍然存在,还有更多。还有制造火箭的能力。如果Saturn 5如此强大,为什么不今天就建造它呢?

为什么要开发新的汽车或飞机模型需要花费几年的时间?其构造的所有技术都是已知的。它们之间的区别仅在于微小的改进,即使有时会有全新的发展。即使对现有基本模型进行修改也要花费相当长的时间。这是因为它是一种非常复杂的设备,具有许多由不同公司生产的零件。

将脆弱的人降落在另一个天体上的助推火箭需要更高的单个零件精度。它的公差(允许的尺寸差异)小于任何汽车。因此,在创建和构造这种设备时,要花费数千小时进行测试和改进。需要复杂的技术专长。结果,开发团队获得了独一无二的经验,这是世界上其他任何人都没有的。任何想重复土星5的人都应该有从事土星5的经验。但是没有人。

火箭的管理反映在技术文档中,这是建模和测试的结果。假设文档从某个地方出现。土星5火箭由超过300万个零件组成。阿波罗飞船本身和登月舱增加了几百万。这种设备的组装和控制是一个复杂的过程,其规模几乎不符合人类的意识。设计上的任何更改也将需要更改,并根据说明重写本文。

并且需要更改。在阿波罗计划结束时,生产导弹零件的工厂被关闭或开始生产其他产品。拆除了装配线,不必要地销毁了图案和形式。工程师,机械工人,科学家和飞行控制操作员承担了其他工作。随着时间的流逝,材料已过时,其中一些不再生产。

过时的材料可以更换。 (或者您可以在60年代初重现美国工业的一半。)更换材料会改变质量,应力,压力以及零件之间的相互作用。飞机的故障和功能将改变。您可以进行技术检查。重新测试和模拟将花费几年时间。您可以创建新的操作和管理方法,编写新文档。您可以教育人们。但是,所有这些都意味着从头开始实际制造火箭。被认为



能够在未来的SLS火箭的侧面助推器中使用第一级F-1发动机。当然,他们不想完全复制它们。现代开发工具和计算机辅助设计系统对设计人员而言具有更大的功能和更简单的过程。五十多年来,已经创建了很多东西,因此今天您可以制作更高效的节点。您可以开始改进单个零件。这正是F-1B项目的目标:拆卸一架F-1发动机,并用3D扫描仪将其开走。

当前的SLS项目使用发动机和固体推进剂航天飞机助推器-F-1B已被废弃。美国国会正在对SLS计划的承包商提出要求,与月球竞赛时代相比,它们要严格得多。对于这个项目,他们开玩笑地将其命名为“参议院发射系统”。

土星5太昂贵了。计入通货膨胀因素,1969年的发射费用 31.9亿美元。该计划被航天飞机计划所取代,该计划的目标是将发射成本降低至每磅118美元相当于今天的每公斤1,520美元)。由于所有操作的意想不到的复杂性,设计的变化和膨胀的预算,航天飞机从未实现此目标,而变得更加昂贵。SLS应该送人去火星,但费用也不令人满意。

根据艾米·夏尔·泰特尔(Amy Shire Teitel)的博客罗伯特·弗罗斯特(Robert Frost)的回答

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN388699/


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