土星5號

土星5號發射升空原圖鏈接來自 愛航天網 的圖片

土星5號（英語：Saturn V），又譯為農神5號，是美國國家航空航天局（NASA）在阿波羅計劃和天空實驗室兩項太空計劃中使用的運載火箭，為可載人的多級可拋式液態燃料火箭。其同時為土星運載火箭系列中唯一實際運用的3個火箭型號之一。

儘管NASA曾設想過更大的火箭（例如新星火箭），但土星5號是歷史上最大的火箭，高達110.6米，更是目前使用過的最高、最重、推力最強的運載火箭。土星5號由馬歇爾太空飛行中心總指揮沃納·馮·布勞恩和阿瑟·魯道夫以及他們的德國火箭團隊擔任設計研發的工作，主要的承包商包括波音、北美航空、道格拉斯飛行器公司以及IBM。

1967年至1973年期間NASA在佛羅里達州的肯尼迪航天中心共發射了13枚土星5號火箭，從來沒有過損失有效載荷的事故發生（雖然阿波羅6號和阿波羅13號曾出現過推進器失靈的問題，但機載電腦都能夠通過延長剩餘推進器燃燒時間的辦法以保持飛行）。除了一次例外，所有其他土星5號的發射都有三級：S-IC一級、S-II二級和S-IVB三級。每一級都使用液態氧（LOX）作為氧化劑。第一級使用高精煉煤油（RP-1）作為燃料，其他兩級使用液態氫（LH2）作為燃料。一般來說，一次發射任務的前20分鐘左右由火箭推動。土星5號的主要載荷是載着航天員成功登月的阿波羅航天器。最後一次土星5號的發射將天空實驗室的空間站送入太空。

目錄

背景

在1946年9月美國總統杜魯門開展的迴紋針行動中，德國科學家沃納·馮·布勞恩在這次行動中被選為引入美國的大約700名科學家的一員。從那時起，土星5號運載火箭的設想就開始了。這項行動的目的是將這些科學家與他們的經驗一起帶回美國，從而使美國在冷戰中取得優勢。為了合法的將這些曾經積極參與過納粹活動的科學家帶回美國，陸軍部的聯合情報機構成員篡改了包括馮·布勞恩在內的檔案，以淡化他們對納粹的同情。

由於馮·布勞恩直接參與了V-2火箭的研製工作，美國讓他加入了陸軍火箭設計部門。在1945年到1958年間，他的工作被限制在將V-2火箭的設計思想和方法傳授給美國工程師。儘管馮·布勞恩在未來的空間運載火箭方面發表了很多文章，NASA仍然繼續資助空軍和海軍的火箭項目以測試他們失敗了很多次的前衛導彈。直到1957年，蘇聯發射了斯普特尼克1號衛星，美國政府和軍方才開始正式的考慮將美國人送上太空的計劃。由於馮·布勞恩和他的團隊在這些年間已經研製並試驗了木星系列火箭，美國政府最終找到了他們。木星C火箭在1958年1月成功的將美國的第一顆人造衛星送入太空。木星系列火箭是馮·布勞恩研製土星運載火箭的重要階段，後來他稱之為土星嬰兒期。

60年代初期，蘇聯在太空競賽領先於其對手美國。1961年4月12日，蘇聯航天員尤里·加加林成為第一個進入太空的人。美國總統約翰·肯尼迪認為為了在太空競爭中勝過蘇聯人就需要首先登月，他在1961年5月25日宣布美國會在1970年之前將航天員送上月球，而在那時，美國唯一的一次載人太空任務是艾倫·謝潑德的自由7號，且僅在太空停留了15分鐘，尚未進入近地軌道。在肯尼迪講話後不久，馮·布勞恩就被要求開始為NASA工作，領導載人航天的火箭設計和製造工作了。

設計和製造

土星5號的設計起源於V-2火箭和木星系列火箭。由於木星系列火箭的成功，新一代的土星系列火箭開始出現。首先是土星1號和1B號，最終是土星5號。馮·布勞恩在馬歇爾航天飛行中心領導了一個團隊來建造一個足以將一艘宇宙飛船送上登月軌道的運載火箭。在他們轉為NASA工作以前，馮·布勞恩的團隊就已經開始進行增加推力、減少操作系統複雜度和設計更好的力學系統的工作了。在設計過程中，他們決定拋棄V-2火箭中的單發動機的設計思路，轉而設計多級火箭。土星1號和1B號反映了這些設計思想的變化，但是仍不足以將一艘載人宇宙飛船送上月球，需要若干次發射才能將登月所需要的各個部件送入軌道。但是在NASA做出最優登月方式的決定的過程中，他們的這些設計仍然提供了一個基準參考。

土星5號的最終設計有若干個關鍵特徵。工程師們認為，最多好的發動機使用F-1火箭發動機配合新型的稱為J-2火箭發動機的液氫推進系統，這可以使土星C-5的配置達到最優。1962年，NASA做出了最終計劃，決定按照馮·布勞恩的土星設計方案繼續研究，而這也為阿波羅計劃贏得了時間。。

隨着火箭的配置工作的完成，NASA開始考慮選擇登月的任務模式。在爭論之後，NASA決定採用月球軌道交會的方法。在推進燃料的選擇、燃料需求量和火箭製造過程等等問題都得到了解決之後，土星5號被選為登月飛船的運載火箭。這隻火箭的建造過程自頂向下分為三個部分：S-IC、S-II和S-IVB，每一部分都由馮·布勞恩在亨茨維爾設計，由其它合約商負責製造，如波音、北美航空、道格拉斯飛行器公司以及IBM。

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