موشک حامل SATURN (قسمت اول)

موشک ماهواره بر SATURN یک موشک آمریکایی است که طراحی اولیه ی آن در سال 1959 انجام یافت. این موشک بیش از هر مأموریت دیگر، برای حمل سفینه ی فضایی Apollo به کار گرفته شده است. این موشک در دو مدل اصلی طراحی شد: یکی SATURN 1 با چیدمانی از هشت موتور در مرحله ی اول برای انتقال سفینه ی Apollo به مدار پایینی زمین جهت تست سفینه و بعدها برای پشتیبانی آزمایشگاه فضایی و پروژه ی تست Apollo-Soyuz و دیگری SATURN 5 که بزرگ ترین نوع از موشک SATURN است و با به کار گیری پنج موتور F-1 کار انتقال فضانوردان به ماه را بر عهده داشته است.

لوگویی از موشک حامل «ساترن پنج»

موشک SATURN 1

SATURN 1 اولین پرتابگر اختصاصی آمریکاست که جهت انتقال محموله ها به مدار زمین طراحی شده است.قبل از آن که SATURN 1B جایگزین SATURN 1 شود، ناسا ده فروند از آن را به فضا پرتاب نمود.

طرح اصلی موشک SATURN 1 در سال 1957 توسط تیم طراحی Wernher Von Braun بر اساس یک طراحی ترکیبی از موشک های Redstone و Jupiter به همراه یک بوستر قوی و با نام اولیه ی Juno 5 در آژانس موشک بالستیک ارتش آمریکا(ABMA که مخفف U.S.Army Ballistic Missile Agency می باشد) پی ریزی شد. گروه ABMA ، Juno 5 را به عنوان یک موشک حامل عمومی برای پژوهش و توسعه ی تسلیحات آفندی و پدافندی فضایی در نظر گرفته بودند. دپارتمان آژانس پروژه های پیشرفته ی دفاعی(ARPA که مخفف Defence’s Advanced Research Project Agency می باشد) در آگوست سال 1958 اجازه ی انجام مطالعات طراحی بر روی پروژه ی SATURN را صادر کرد. در آن هنگام بار مفید خاصی برای این ابر بوستر در نظر نگرفته بودند را صادر کرد. در آن هنگام بار مفید خاصی برای این ابر بوستر در نظر نگرفته بودند؛ اما قبل از Sputnik معلوم بود که اتفاقات بزرگی در فضا روی خواهد داد که در آن زمان موشک های بزرگ حائز اهمیت خواهند شد. در ماه دسامبر 1959 طراحی اصلی یک موشک سه مرحله ای با نام SATURN 1 صورت گرفت. مرحله ی اول این موشک یک سامانه ی پیشران قوی با چیدمانی از هشت موتور H-1 بود. موتور H-1 در حقیقت موتور بهبود یافته ی Tour و Jupiter بود. مخزن سوخت مرحله ی اول عبارت بود از مخزنی با قطر 261 سانتیمتر که در Jupiter استفاده می شد و در اطراف آن مخازن موشک Redstone با قطر 178 سانتیمتر چیده شده بودند. مخزن مرکزی و چهار مخزن محیطی با اکسیژن مایع (به عنوان مؤلفه ی اکسید کننده) شارژ می شدند و چهار مخزن محیطی دیگر حاوی حاوی کروسین (به عنوان سوخت) بودند.

مراحل دوم و سومی نیز (با نام Centaur) برای SATURN در نظر گرفته شده بود که هر دو مرحله دارای وزنه های متعادل کننده ی پر از آب بودند.

در دهه ی 1960، مرحله ی دوم تغییر یافت و شش موتور ضعیف قبلی با چهار موتور 20000 پوندی جایگزین شدند و بدین ترتیب مرحله ی سوم کنار گذاشته شد. مونتاژ موشک حامل SATURN در می 1960 به اتمام رسید. طول این موشک 162فوت (49 متر)بود و وزنی درحدود یک میلیون پوند(453000 کیلوگرم) داشت. این موشک اولین SATURN 1 بود.

اولین SATURN 1 (SA-1) در ساعت 10:06 قبل از ظهر روز 27 اکتبر 1961 از Cape Canaveral پرتاب شد. هشت دقیقه پس از پرتاب 84 مایل (134 کیلومتر) از مسیر طی شده بود، به یک دلیل جزئی (لزجت زیاد سوخت) موشک آسیب دید و پرواز ناتمام ماند.

پرتاب دوم SATURN 1 (SA-2) روز 25 آوریل 1962شکل گرفت.این موشک به جای مواد منفجره محموله ای از وزنه های تعادلی پر از آب را حمل می کرد تا در لایه های بالای اتمسفر رها کند. این تست و موارد مشابه آن به نام پروژه Highwater مشهور شد. در حین پرواز پروژه های Highwater ابری از کریستال یخ با عرض 4.6 مایل (7.4 کیلومتر) تولید می شد که بمدت 12 ثانیه قابل رویت بود.

سومین موشک SATURN 1 (SA-3) روز 16 نوامبر 1962 پرتاب گردید. این موشک پیشران معکوس (یا سامانه ی Retrorocket) را مورد آزمایش قرار داد. پیشران معکوس یک سامانه ی پیشران موشکی است که برای مخالفت با حرکت موشک حامل به سمت جلو روی آن نصب می شد. SA-3 نیز مانند SA-2 از روش Highwater برای رهایی وزنه های تعادلی استفاده می کرد.

موشک SA-4 در روز 28 مارس 1963 پرتاب شد. این موشک آخرین تمرین نمایشی برای موشک های دو مرحله ای با شکل ویژه بود. مرحله ی دوم و موتور های معکوس در این موشک با سطح مخروطی پوشیده شده بود تا مشخصه های آیرودینامیکی پرواز را بهبود دهد.

خانواده موشک ساترن یک

مشخصات SATURN 1 بلوک 1

بلوک اول SATURN 1 که در تست های SA-1 تا SA-4 مورد استفاده قرار گرفت در آغاز پرواز وزنی معادل 421000 کیلوگرم نیروی پیشرانی معادل 721000 نیوتون داشت . مدت پرواز آن 115 ثانیه بود. ضربه ی ویژه ی کل موتور (Total Impulse) در این مدت 6700000 نیوتون بود.

SATURN 1 بلوک 2

با تکمیل تست های پرواز چهار فروند SATURN 1 تک مرحله ای، زمان آن بود که با افزودن یک مرحله ی دیگر به SATURN پرواز به سمت مدار آغاز شود. بنابراین در ژانویه ی 1964 پروازهای بلوک دوم SATURN 1 آغاز شد. موشک های بلوک 2 تفاوت های آشکاری با موشک های بلوک 1 داشتند.در آن ها بلوک ها و طبقه ی فوقانی وجود داشت. بالک ها اساساً برای تنظم کردن سطح جریان پیشانی موشک و با تقلید از پروژه های پیشنهادی سفینه ی فضایی دایناسور به طراحی SATURN اضافه شد. زمانی که دایناسور به Titan منتقل شد، SATURN همچنان برای داشتن حاشیه ی پایداری بیشتراین بالک ها را داشت.طبقه ی فوقانی بلوک دو SATURN 1، S IV بود که با شش موتور RL-10 با سوخت هیدروژن مایع-اکسیژن مایع تقویت شده بود.

موشک SA-5 در روز 29 ژانویه ی سال 1964 از Cape Canaveral پرتاب شد. قدرت مورد نیاز این موشک را هشت موتور H-1 تامین می کردند. موتورهای RL-10 از همان مرحله ی بالایی Centaur به کار گرفته شده بودند و امکانات هدایت و کنترل نیز بودند.

پرواز ششمین SATURN 1 (SA-6) برای اولین بار حاوی کپسول Apollo بود. این پرواز در تاریخ 28 می 1964 به وقوع پیوست. اصولاً همان طور که گفته شد بیش ترین کارکرد SATURN 1 در انتقال Apollo به مدار پایینی زمین جهت تست سفینه ی فضایی و بعد ها برای پشتیبانی آزمایشگاه فضایی (Skylab) و پروژه ی Apollo-Soyuz بوده است. سفینه ی Apollo فقط دارای یک عملکرد بود و آن هم با تعبیه ی سامانه ی پرتاب گریز (LES که مخفف Lunch Escape System می باشد) به انجام می رسید به گونه ای که طبق برنامه در پایان کار موشک از بوستر خود جدا و دور می گشت.انجام تست موشک SA-6 همچنین ارزش نوع چیدمان موتور ها را ثابت کرد چون زمانی که یک موتور از مرحله ی اول به طور ناگهانی از کار افتاد موشک همچنان پایدار باقی ماند و به راه خود ادامه داد و هفت موتور H-1 دیگر با جبران نیروی پیشران موتور از کار افتاده، پرواز موفقی را برای موشک رقم زدند.

موشک SA-7 در روز 18 سپتامبر همان سال و با همان ماموریت پرتاب شد. در این پرواز، برنامه ی پیشنهادی دیگری برای جدایش Apollo مورد آزمایش واقع گشت.

پرواز های SATURN 1 تا انجام SA-9 ادامه یافت. موشک SA-9 اولین محموله ی بار مفید را به مدار حمل کرد. این محموله Pegasus 1 بود که در روز 16 فوریه ی 1965 در مدار قرار گرفت. ماهواره ی Pegasus 1، صفحات پهن شده و عظیم الجثه ی ردیاب شهاب واره را در مدار قرار داد.هرکدام از صفحات در بر گیرنده ی لایه های ساندویچی عایق شده در بین صفحاتی فلزی بود. ولتاژ ثابتی بین صفحات فلزی برقرار بود و زمانی که یک شهاب واره پدیدار می شد،گاز یونیزه شده اجازه ی برقراری جریان دربین صفحات را می داد و بدین ترتیب شهاب واره ردیابی می گردید.

بر روی سکوی پرتاب،از نظر ظاهری موشک حامل SA-9 شبیه SA-6 و SA-7 بود.یک واحد کوچک وظیفه ی هدایت سیستم را بر عهده داشت و زمانی Apollo از طبقه ی S IV جدا می گشت، ابزار کنترل و اندازه گیری Pegasus بر روی آن باقی می ماند و ماهواره ی Pegasus را تا مدار همراهی می کرد.

پرتاب شبانه ی SA-8 در 25 می 1965 و به دنبال پرتاب SA-9 صورت گرفت. این موشک نیز ماهواره ی Apollo را حمل می کرد.

آخرین SATURN 1 پرتاب شده SA-10 بود که ماهواره ی Pegasus 3 را در 3 ژولای 1965 در مدار قرار داد. این ماهواره از تمامی Pegasus های پرتاب شده پیشرفته تر بود. این ماهواره صفحاتی از جنس فلزات مختلف را برای مطالعه ی تاثیرات پرتوهای فضایی ، حمل می کرد.

برنامه ی SATURN 1 صد در صد موفق بود و زمینه ی تدریجی سرنشین دار شدن پروازهای Apollo را در SATURN 1B و SATURN 5 به وجود آورد.

 موشک  SATURN 1B

موشک SATURN 1B تنها گونه از SATURN 1 می باشد که جهت انتقال انسان به فضا آماده گردید. موشک SATURN 1B در ابتدای کار با نام SATURN C-1B معرفی شد وبهد در فوریه ی سال 1963 با نام SATURN 1B مطرح گردید. در 19 می سال 1966 این موشک را «SATURN 1 پیشرفته» نامیدند. تا سرانجام در ژانویه ی 1968 توافق شد که این سری از SATURN ها با نام SATURN 1B شناخته شوند. تغییرات قابل توجهی که در موشک SATURN 1B نسبت به SATURN 1 مشاهده می شود حذف خطوط هیدروژن مایع و بازطراحی پره ها و بالک ها می باشد.

SATURN 1B حاصل ترکیبی از مزحله ی اول بهبود یافته ی SATURN 1 به نام S-1B با مرحله ی دوم بسیار قوی به نام S-4B می باشد. به کارگیری طراحی بسیار پیشرفته ی موتوری از شرکت Rocketdyne در مرحله ی اول این موشک موجب کاهش وزن موتورهای H-1 و افزایش نیروی پیشران کلی گردید.

 مرحله ی اول موشک SATURN 1B ، S-1B نام دارد که یک مدل سبک شده از بلوک دوم SATURN 1 (مرحله ی S-1) می باشد. این مرحله علاوه بر هشت بوستر که مخصوص مأموریت های مدار زمین بود، دارای نه کانتینر پیشرانش، هشت بالک، یک ساختار انتقال دهنده ی نیروی پیشران، هشت فروند موتور H-1 و سایر بخش های مرتبط با موتور می باشد. کانتینر های پیشرانه در بر گیرنده ی هشت مخزن Redstone (چهار مخزن  برای اکسیژن مایع و چهار مخزن برای ذخیره سازی RP-1) می باشد که حول یک مخزن موشک Jupiter چیده شده اند. این مخزن مرکزی حاوی اکسیژن مایع می باشد. چهار موتور خارجی دارای سامانه ی Gimbal هستند و کار هدایت موشک را بر عهده دارند. طول این مرحله 25.5 متر و قطر آن 6.6 متر می باشد. این مرحله در حدود 1.7 نیوتون نیروی پیشران تولید می کند.

مرحله ی مرحله S-4B از طرح اولیه ی خود در SATURN 1 فاصله ی زیادی داشت و قطر آن به 106 اینچ (حدود 406 سانتی متر) رسید. این مرحله مجهز به یک موتور G-2 هیدروژن سوز است در واقع مرحله ی دوم موشک می باشد.

G-2 (که با تغییرات جزیی  سرانجام به عنوان مرحله ی سوم SATURN 5 نیز قرار گرفت) یک تک موتور از شرکت Rocketdyne است که با پیشرانه ی هیدروژن مایع-اکسیژن مایع کار میکند. نوع سامانه ی تعلیق این موتور نیز Gimbal است.مخازن این مرحله در اتصال مستقیم یکدیگر هستند و این مسأله موجب کاهش وزنی در حدود 10 تن گردیده است. ارتفاع این مرحله در حدود 17.8 متر، قطر آن 6.6 متر، نیروی پیشران آن 890 کیلونیوتن است. زمان کارکرد این موتور در حدود 7 دقیقه می باشد.. . .

قسمت دوم . . .

پیام بگذارید