judgesuhov (judgesuhov) wrote,
judgesuhov
judgesuhov

Categories:

Вопрос о «Сатурнах», или странности статистики



В лунном проекте фигурируют три ракеты - Сатурн-1, Сатурн-1Б и Сатурн-5.

В двух словах идея здесь состояла в следующем.
Ракета Сатурн-1 это некая пробная ракета, мини-макет, на котором тренируются, испытывают технологии, набираются опыта. Это летающая лаборатория.
Ракета Сатурн-1Б предназначалась для выведения одного лишь пилотируемого корабля "Аполлон" с тремя астронавтами на борту на низкую орбиту искусственного спутника Земли (ИСЗ). Либо груз весом до 18 тонн.
Ракета Сатурн-5 была примерно в семь раз грузоподъемней чем Сатурн-1Б и должна была выводить весь лунный комплекс на траекторию полета к Луне. Она строилась по принципу масштабирования технологий вышеуказанных ракет.

Сатурн-1 совершила 10 полетов с 1961г по 1965г. Из них заявлено успешными – 100%.
Сатурн-1Б была создана как развитие предыдущей, с 1966 по 1975 году летала 9 раз, из них заявлено успешно – 100%
Сатурн-5 фактически венец программы и самая мощная ракета на то время. С 1967 по 1973 было 13 пусков, из них все 100% заявлены как успешные.

Это просто неслыханно! За 14 лет ни одной аварии!

Но, может быть, это обычное дело для (гениальных) американских инженеров?..

И как это выглядело на фоне космической программы США того времени?

Исторически кислородно-керосиновые ракеты в США не сильно прижились. Фактически, кроме "Сатурнов", их "родственниками" по линии керосина можно считать семейство РН "Атлас", ну и маломощные "Тор/Дельта".
РН "Атлас", как и наша Р-7, создавалась как МБР стратегического значения, и должна была нести термоядерную боеголовку на наши доверчивые головы. Как мы с вами понимаем, это не в бирюльки играть. Уж тут то надежность должна быть запредельной!



Однако статистика говорит следующее:
вот данные по запускам ракет "Атлас" (Atlas) различных модификаций:

Atlas-А в период 1957-1958гг пусков – 8, из них аварий – 4, т.е. 50% успешных;
Atlas-B в период 1958-1959гг пусков – 10, из них аварий – 4, т.е. 60% успешных;
Atlas-C в период 1958-1959гг пусков – 6, из них аварий – 3, т.е. 50% успешных;
Atlas-D в период 1959-1967гг пусков – 135, из них аварий – 27, т.е. 80% успешных;
Atlas-E в период 1960-1995гг пусков – 58, из них аварий – 18, т.е. 69% успешных;
Atlas-F в период 1961-1981гг пусков – 101, из них аварий – 10, т.е. 90% успешных;


Как видите - процент аварийности в 60-е годы был достаточно высок. Ни о каких 100% успеха и речи быть не могло.
И это всё к тому же двухступенчатые варианты без разгонной верхней ступени, т.е. наиболее простые и надежные ракеты.
А что если сверху поставить разгонный блок «Центавр» на кислороде-водороде? Исторически так получилось, что именно на "Атлас-Центавр" впервые в истории человечества заработал водородный ракетный двигатель. Правда первая попытка 8 мая 1962 г. кончилась феерическим взрывом водородной ступени.



Статистика полетов ракет семейства "Атлас-Центавр" такова:

Atlas Centaur LV-3C в период 1962-67гг пусков – 12, аварий – 4, т.е. 67% успешных;
Atlas Centaur SLV-3C в период 1967-72гг пусков – 17, аварий – 3, т.е. 82% успешных;
Atlas Centaur SLV-3D в период 1973-83гг пусков – 32, аварий – 3, т.е. 90% успешных;

Так и хочется сказать авторам лунной эпопеи: что же вы, ребята! Тут «оборонка» гибнет, МБР «Атлас» летает через пень-колоду, помогли бы своим бесценным опытом. Тем более, что речь идет о ядерном щите страны. Что ж вы пожадничали открыть секретный кладезь мудрости коллегам…

А между тем существует прямая связь между испытаниями "Атлас-Центавр" и "Сатурн-1".
Дело в том, что вторая (водородная) ступень обоих ракет комплектуется одними и теми же жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) серии RL-10A-1. Только на "Центавре" их 2 (потому что ступень поменьше), а на второй ступени "Сатурн-1" их 6 (ступень побольше).

Тут уместно спросить: а как же тогда "Сатурн-1" якобы летал начиная аж с 1961 года, если первый водородный ракетный двигатель увидел небо только лишь 8 мая 1962 года?
Рассказываю как. С 1961г по 1963г все полеты были СУБОРБИТАЛЬНЫМИ! Что это значит? Это значит – отрывались от стартового стола и летели в сторону океана, на дно морское. Короче говоря – прыжки в воду!


. Всамделишняя история первых четырех полетов «Сатурн-1» .

«объект SA-1»
27 октября 1961г. Отработка первой ступени. Вторая ступень - макет.
Дальность полета 398км. Апогей 136км.

Несложные расчеты показывают, что при такой высоте и дальности полета ракета едва преодолела рубеж скорости в 2000м/с. А это значит, что даже первая ступень отработала лишь 80% своих ресурсных возможностей.

«объект SA-2»
25 апреля 1962г. Отработка первой ступени. Вторая ступень - снова макет, причем заполненный водой ~23000 галлона воды! Полет длился всего ~150сек. После чего ракета была подорвана по команде с земли!

Хотя на самом деле это примерное время работы первой ступени - очевидно взрыв был связан с полным расходованием топлива «досуха».
Апогей (расчетный) - 145км.

«объект SA-3»
16 ноября 1962г. Опять вторая ступень - макет, заполненный водой ~23000 галлона воды. Неслыханный прогресс – апогей 167км.
Ракета опять была подорвана по команде с земли.

«объект SA-4»
28 марта 1963г. Апогей всего 129км. Вторая ступень как всегда подставной макет с водой. Странно, но ракету не взорвали! Или просто взрыватель не сработал...

Вот такими натурными испытаниями ракета "Сатурн-1" прокладывала дорогу в космос.
Правда, водородных двигателей до 1964 года на нее не ставили, да и в космос она летала чисто условно.
А вышеописанные траектории полета более похожи на параболы ракет оперативно-тактического класса типа "Скад" и т.п.


Видимо, разработчикам "Сатурнов" пришлось ждать первые позитивные результаты полетов водородных ступеней «Атлас-Центавр». И они появились!
В 1963г. был аж ОДИН успешный полет водородной ступени "Центавр". В 1964г. из двух пусков "Атлас-Центавр" один будет неудачным, в 1965 история повторится – опять 1:1.

А "Сатурну-1" (на бумаге) опять везло – в 1964г целых три полета, и в 1965г еще три полета, и все 100% успешные.
Любые домыслы сразу отвергнем как клевету на гения ракетной техники фон Брауна.

Интересно, что впервые в орбитальный полет ракета "Сатурн-1" (SA-5) с водородной ступенью отправилась только в пятом полете - 29 января 1964 года.
Причем вместо оригинальной водородной ступени полетел ёё «дублер»: 24 января 1964 года при наземных испытаниях взорвалась и в щепки разлетелась исходная водородная ступень серии S-IV




Из истории "Атлас-Центавр" (по материалам "Новости-Космонавтики")

Первый Atlas-Centaur, обозначенный С-1, был установлен на новом пусковом комплексе LC-36A на мысе Канаверал весной 1961 г. и простоял там 15 месяцев до старта 8 мая 1962 г. Носитель стартовал очень чисто и полетел в нужном направлении. Но через 49 сек после взлета часть одной из четырех изоляционных панелей, покрывающих бак жидкого водорода «Центавра», разорвалась.
Бак быстро перегрелся, давление в нем превысило расчетные пределы – и он лопнул. "Centaur" фактически разорвался пополам, что привело к разрушению всего носителя на 55-й секунде после старта.
Авария заставила провести расследование под руководством комитета по науке и астронавтике Палаты представителей. Выводы: «Слабое управление программой, вызванное совместным руководством ВВС США и Центром Маршалла (NASA)».
В августе 1962 г. Вернер фон Браун рекомендовал отменить проект Centaur и запускать аппараты Mariner и Surveyor ракетой Saturn C-1, оснащенной третьей ступенью Agena. Тем временем изменения в проекте привели к уменьшению массы ПГ до 810 кг, заставив ARPA отменить проект Advent.
В сентябре NASA передало программу Centaur из Центра Маршалла в Центр Льюиса (Кливленд, шт. Огайо), под руководство Эйба Силверстейна. Тот провел обширную программу наземных испытаний и переделал план полетов. Теплозащитное покрытие было разработано заново, проблемы утечек топлива решены, а масса ПГ увеличилась до 952 кг. Но затраты на программу выросли с 59 до 350 млн $.
27 ноября 1963 г. Atlas–Centaur (АС-2) наконец стартовал с LC-36A. Ракета Atlas-126D сработала очень хорошо; ее стартовые двигатели отделились на 150-й сек полета. Через 79 сек отключился и маршевый двигатель, еще 5 сек работали верньерные ЖРД малой тяги, затем твердотопливные тормозные ракеты в хвосте оттащили Atlas от ступени Centaur. Два RL-10A-3 включились через 9 сек после этого, чтобы работать 380 сек. Впервые в космосе работала ракета на жидком кислороде и жидком водороде! После остановки маршевых двигателей микро-ЖРД реактивной системы управления работали еще 12 сек; ступень вышла на орбиту высотой 547х1691 км и наклонением 30.4°. Теплозащитные панели и головной обтекатель (ГО) в этом упрощенном полете не сбрасывались, что объяснялось «сыростью» системы управления «Центавра», которая работала в разомкнутом контуре. Centaur, не обремененный ПГ, вышел на высокую орбиту, по которой кружится до сегодняшнего дня.
Затем 30 июня 1964 г. состоялся полет АС-3, который должен был повторить предыдущую миссию с той лишь разницей, что предполагалось сбросить теплоизоляционные панели и ГО. Через 4 сек после запуска двигателей RL-10-A-3 «полетел» вал одного из гидронасосов, без которых ЖРД не могли качаться в карданном подвесе. Centaur начал вращаться, сначала в одном направлении, потом в другом. Это привело к плесканию в баке жидкого кислорода, и двигатели «захлебнулись», проработав 253 сек вместо 377 запланированных. Ступень не смогла достичь орбиты и упала в Атлантический океан в 4356 км от точки старта.
АС-4, запущенный 11 декабря 1964 г., должен был исполнить первый повторный запуск двигателей RL-10-A-3 в космосе. «Центавр» нес макет «Сервейора» массой 952 кг, выполнил успешно первое включение, после которого вышел на промежуточную орбиту наклонением 30.7° и высотой 165х178 км. После пассивного участка траектории продолжительностью 25 мин его двигатели не смогли запуститься повторно, и ступень не достигла заданной орбиты 160х 8000 км.
После «успеха» полета АС-2 проектанты уменьшили массу четырех перекисных двигателей, создающих газовую подушку. Новые микродвигатели обеспечили тягу менее 0.45 кгс каждый, что было явно недостаточно для осаждения топлива в баках. В результате дренаж паров из бака жидкого водорода привел к кувырканию ступени и раскрытию входов в трубопроводы…
Так как NASA объявило повторный запуск RL-10 «второстепенной задачей пуска», и полет «Центавра» был расценен как успешный. Сейчас результат миссии не трактовался бы иначе как авария.
Самым тяжелым днем программы Atlas-Centaur было, видимо, 2 марта 1965 г., когда АС-5 с запланированным однократным включением, несущий динамически подобную модель «Сервейора», взорвался на пусковом комплексе LC-36A. Через 2 сек после включения двигателей «Атласа» внезапно закрылся расходный клапан горючего. Двигатель еще не вышел на полную тягу, но и 70.75 тс хватило на то, чтобы АС-5 опрокинулся на стартовый стол и взорвался в виде самого большого огненного шара за всю историю мыса Канаверал.
11 августа 1965 г. стартовал АС-6, несущий макет Surveyor SD-2 при однократном включении «Центавра». Впервые почти за 2 года РН Atlas-Centaur достигла полного успеха. Двигатели «Центавра», работавшие в течение 435 сек, вывели SD-2 на орбиту наклонением 28.6°, высотой 166х815085 км и периодом обращения 31 день. Апогей лежал вдвое дальше, чем орбита Луны.
Полет доказал, что носитель Atlas-Centaur был наконец готов исполнить «прямой» запуск (однократное включение ЖРД верхней ступени): после серии неудач АС-10 запустил Surveyor 1, который выполнил первую в США мягкую посадку на Луну 2 июня 1966 г.
Теперь РН вырвалась вперед. АС-7 запустил Surveyor 2 в миссии «прямого выведения», стартовав с LC-36A 20 сентября 1966 г. Запуск был успешен, но аппарат разбился на Луне 23 сентября…
Еще два носителя Atlas-Centaur совершили полет в 1967 г. АС-12 успешно вывел к Луне Surveyor 3 при двухимпульсном включении двигателей 16 апреля; АС-11 запустил Surveyor 4 в последнем прямом выходе 14 июля. Снова преуспел Atlas-Centaur, но аппарат исчез 16 июля, вероятно, когда взорвался при включении его твердотопливный тормозной двигатель.
АС-12 был последним предсерийным носителем типа LV-3C. В 56 последующих пусках использовались более мощные варианты SLV-3C, SLV-3D и Atlas-G со ступенью Centaur-D1AR, которые служили NASA до 1989 г.



Как видно из вышеизложенного - лишь с шестого раза удалось запустить макет спутника на высокоэллиптическую орбиту, и лишь десятая ракета серии "Атлас-Центавр" смогла отправить к Луне простейший беспилотный посадочный аппарат типа "Сервейер".
Это все как нельзя лучше характеризует те муки, в которых рождалась реальная американская космонавтика.

Зато у фон Брауна на бумаге все было замечательно!
Как раз тут подоспела новая версия «Сатурн-1». Сейчас бы ее назвали вер.2.0. Но фон Браун любил букву Б.
Итак, в чем основные отличия «Сатурн-1» и «Сатурн-1Б»?

Улучшили:
- удельный импульс ракетных двигателей первой ступени вырос на 3%;
- масса топлива первой ступени увеличилась на 5%;
- сухой вес конструкций уменьшили с 45,3т до 41,6т;
- общий вес первой ступени вырос с 432,6т до 448,6т;
- Новая вторая ступень: серии S-IVB вместо устаревшей серии S-IV;
- Вес ступени вырос с 50,6т до 118,8т;
- при этом вырос и сухой вес ступени: с 5,2т до 12,9т

А главное – вместо водородных двигателей RL-10 появился неведомый до селе водородный ракетный двигатель J-2 тягой ~105т.
Неведомый, потому что летных испытаний до этого не проходил. Только стендовые наземные. Тут в 16 раз (!) более слабый жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) RL-10 не могут довести до ума, так подавай сразу 100-тонник!

Важно понимать следующее: ракетный блок S-IVB является третьей ступенью самой главной ракеты всей программы – "Сатурн-5", а водородный ЖРД J-2 – двигателями и второй, и третьей ступени "Сатурн-5". Одним словом ракетный двигатель J-2 – это краеугольный камень всей лунной темы. Уберешь его, и вся лунная пирамида развалится...


Запуск 25.05.1965г. "Saturn-1B" (SA-8)

Премьера "Сатурн-1Б" состоялась 26 февраля 1966г. Опять суборбитальный полет! Поднявшись на высоту 488км, сей объект приземлился в Атлантике. В анналах НАСА пишут, что целью миссии AS-201 было испытание прототипа корабля Apollo и проверка его спускаемого аппарата на управляемый вход в атмосферу. Пишут что полет был в целом удачным.
Хотя не обошлось и без "досадных мелочей" - корабль при спуске на Землю потерял управление по крену, вошел в режим неуправляемой закрутки и с дикими перегрузками в несколько десятков единиц G плюхнулся в океан.

Зато второй полет 5 июля 1966г. был орбитальным! Американцы пишут, что целью миссии AS-203 было изучение "поведение жидкого водорода в невесомости". И не смотря как обычно на мелкие пустяки, полет прошел успешно...
А вот ежегодник Большой Советской Энциклопедии (БСЭ) за 1967г описывает результаты так: «Последняя ступень (ракета S-4B) экспериментальной ракеты-носителя "Сатурн IB" SA-203 выведена на орбиту с не полностью израсходованным топливом.
Основные задачи запуска - изучение поведения жидкого водорода в состоянии невесомости И ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПОВТОРНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ основного двигателя ступени.
После проведения запланированных экспериментов в системе отвода паров водорода из бака были закрыты клапаны, и в результате повышения давления ступень ВЗОРВАЛАСЬ на седьмом витке».

При этом ступень SA-203 разлетелась на 37 фрагментов!

После чего третий полет в этом году (25 августа 1966 г.) был опять суборбитальным, зато дальность была впечатляющей – выловили объект уже в Тихом океане.
В одном из источников сухо указано, что мол разделение прошло отлично, не смотря на «незначительные» проблемы с клапанами в системе охлаждения ЖРД J-2. И даже с совсем незначительными колебаниями верхней ступени, которую с трудом вернули под контроль (!?)
Отчего она, видимо, и угодила вместо орбиты в Тихий океан. Спуск капсулы в атмосфере был "более крутой чем рассчитывалось" (!?) согласно (5), поиски упавшей капсулы велись около девяти часов.

Так что испытание комплекса РН "Сатурн-1Б" - КА "Аполлон" прошли успешно!

источник

Продолжение следует...

Tags: История, Космос, Рекомендую, США
Subscribe

Posts from This Journal “Космос” Tag

promo judgesuhov февраль 10, 2015 01:22 77
Buy for 50 tokens
Вы попали в блог судьи Сухова (идейного последователя Судьи Дредда). Я за всеобщую справедливость и против всей муйни чтобы "никто не ушел обиженным" (с). Посему не удивляйтесь подбору кандидатов на изокуб и прочие меры социальной защиты. В скором времени я может быть…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 26 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →