土星1号运载火箭

農神1號
農神1號(編號:SA-1)於1961年10月27日發射
農神1號(編號:SA-1)於1961年10月27日發射
用途 載人 近地軌道運載火箭
製造商 克莱斯勒(一级)
道格拉斯(二级)
康维尔(三级,未使用)
製造國家   美國
外型及質量參數
高度 55 公尺 (180 呎)
直徑 6.52公尺 (21.39 呎)
質量 509,660 公斤 (1,123,600 磅)
级数 2 或 3
(3级未使用过)
酬載量
有效載荷-
近地軌道
9,000 公斤 (2级)
有效載荷-
TLI
2,200公斤 (2级)
發射歷史
現況 退役
發射場 卡拉維拉爾角,发射台LC-37LC-34
總發射次數 10
成功次數 10
失敗次數 0
首次發射 1961年10月27日
末次發射 1965年7月30日
著名酬載衛星 載人 阿波羅指揮/服務艙
载物 飞马座卫星
第一级 - S-I
发动机 8台 H-1推進器
推力 67000千牛頓 (1,500,000 磅)
推進時間 ~150 秒
燃料 煤油/ 液氧
第二级 - S-IV
发动机 6 RL10
推力 400千牛頓 (90,000 磅)
推進時間 ~482秒
燃料 液態氧/ 液態氫
第三级 - S-V (Centaur-C) - unflown [1]
发动机 2 RL10
推力 133千牛頓 (30,000 磅)
推進時間 ~430 秒
燃料 液態氧/液態氫

土星1号运载火箭美国第一枚专门用来将载荷送入地球轨道的运载火箭。 美国国家航空航天局共发射了10枚土星1号运载火箭。此后它被 土星1B號運載火箭所取代。与1号相比1B号拥有比较强的第二级推进器。

历史

1957年4月 沃纳·冯·布劳恩的小组开始为 陸軍彈道飛彈署开始设计重载火箭,这是土星计划的开始。冯·布劳恩建议使用 红石火箭和 木星火箭的组成部分,将它们组合在一起产生一个能够达到150万 磅力(相当于670万牛顿)推进力的新设计。冯·布劳恩曾经将作为太空运载火箭的红石和木星火箭称为“土星一号”和“土星二号”,而将计划中的两者混合的设计称为“土星五号”。

冯·布劳恩的组计划将土星五号设计为研究和开发“主动和被动太空武器”的总运载火箭。预计的用途包括各种军事服务,比如发射海军的导航卫星、陆军和空军的侦查、通讯和气象卫星、支援空军载人飞行、陆军6400千米以上的物质运输。他觉得这个涉及还可以作为其它推进系统的极好的实验品,比如空军从1955年开始的150万磅力引擎。冯·布劳恩还打算使用土星作为载人月球飞行的基础。土星每次可以将9000千克载荷运输到 近地轨道。冯·布劳恩建议一共使用它运输15次,然后在地球轨道上组装一个20万磅力的月球飞船。

他们研究了不同已有的部件的组合。这些设计的共同点在于其第一级都市围绕着土星火箭的燃料箱装置八枚红石火箭的推进器。燃料箱的底部装有一块推进板,在这块板上装有八枚 H-1引擎。H-1火箭初是在发展 纳瓦霍火箭时提出的,后来又被用在 雷神火箭和土星的S-3D上。作为第二级他们考虑过使用 擎天神火箭或者 泰坦一號火箭。泰坦一號比较受青睐因为当时擎天神正在大量为 美国空军生产,没有多余的生产能力。他们建议将现存的泰坦改造为120英寸直径,并将它延长为200英尺。作为第三级计划使用估计1963年可以开始使用的 半人马座火箭。这时前两级也应该完成其测试。这个三级设计比后来实用的土星设计要高和瘦长。

1957年12月飞弹署将这个设计提交给 美国国防先進研究计划局,按照这个方案这个“快速研制项目”将于1963年推出一个可以完全运行的系统。从1958年至1963年预计的总研制金额为8.5亿美元,其中包括30次研究和发展飞行,其中一些携带载人和不载人负载。但是一直到1958年8月该研制组才获得了继续研制的批准,9月他们与Aerojet公司达成协议研究H-1引擎的改善,这是土星项目的正式开始。

12月冯·布劳恩向新成立的美国国家航空航天局介绍了他们的设计,并介绍了他计划的月球登陆的设计。同时空军也展示了他们自己的设计。空军的设计包括使用已有的部件进行四级推进。空军的设计中最大的火箭比朱诺大得多,其目的在于使用单次发射直接飞往月球。1959年1月6日航空航天局选择了冯·布劳恩的设计,为这个设计提供了一个重要的推动。

1月末航空航天局完成了其整个发展计划,这个计划包括织女星和半人马座上级推进器、土星五号以及他们自己设计的 新星火箭。后来原保密的 阿金纳火箭公开后新星火箭被取消,因为阿金纳火箭的功能与原来航空航天局的设计差不多。

1959年2月冯·布劳恩将这个新火箭的名字改为土星,因为它“继木星之后”。木星是基于木星二号设计的,冯·布劳恩觉得应该给新设计起一个新名字。土星的发展迅速。5月H-1推进器试验点火。6月在 卡纳维拉尔角开始建造34号发射台。

空军对于陆军的设计赢得了航空航天局的投标显然非常气愤,他们试图赢得过程管理的合同。国防预先研究计划局后来支持陆军,使得整个事件更加麻烦。1959年12月计划局提出了将第二级提升为使用四个新的两万磅力 液氢 液氧作为燃料的推进器的修改要求。同时半人马座火箭也要求相应提升。这显然是要求使得土星能够发射 X-20試驗機。但是由于X-20試驗機本来是计划使用120英寸泰坦火箭来发射的,不需要这么强大的发射功率,因此这个要求的来源当时非常可疑。后来证明这个要求实空军出的一个拖延策略,其目的是使得空军可以迅速设计其自己的、能够与土星竞争的火箭。

这些更改本来的目的在于推迟土星的研制,但是具有讽刺性的是它们后来导致了土星的最终设计。虽然要求中提出的新的两万磅力推进器没有实现,但是为了达到类似的推进能力设计师使用了六个半人马座引擎,将它们组合在新设计的160英寸第三级上,这样产生了 S-IV第二级推进器。后来在 S-IVB中这六枚半人马座火箭被单一的 J-2火箭取代。这大大提高了土星的发射功力,使得它能够发射 阿波羅指揮/服務艙,为 阿波罗计划提供了不可估量的作用。

最后美国国防部决定使用土星火箭运载军事任务太大太昂贵。他们也认为土星级的大型运载火箭应该由航空航天局负责,因为它们没有急迫的军事用途。1960年7月1日整个陸軍彈道飛彈署被转让给了航空航天局。土星火箭成为阿波罗计划的一部分。国防部将其运输重栽的重点转向泰坦火箭,发展了后来的大力神3号和大力神4号火箭。大力神3号可以运载约与土星1B号类似的重量,但是其生产和发射的费用比土星要低。

土星1号运载火箭的主要载物是 阿波罗飞船。当时也有过用它发射X-20試驗機以及 双子星座飞船的打算。

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