S-IVB

S-IVB
( stadio a razzo )

Descrizione di questa immagine, commentata anche di seguito S-IVB-206 che è stato utilizzato per la missione Skylab 2 Caratteristiche
Tipo di motore 1 motore J-2
Ergols LH2 / LOX
Spinta 1.001  kN
Riaccensione 1 (su Saturno V )
Massa 119.900  kg
Altezza 17,8  m
Diametro 6,6  m
Durata dell'operazione 475  s
uso
uso Saturno IB ( 2 e  piano)
Saturn V ( 3 e  piano)
Primo volo 1966
Stato Rimosso dal servizio
Costruttore
Nazione stati Uniti
Costruttore Douglas Aircraft Company

Costruito dalla Douglas Aircraft Company , l' S-IVB (a volte indicato come S4b) era il terzo stadio del lanciatore Saturn V e il secondo stadio del lanciatore Saturn IB . Era equipaggiato con un unico motore J-2 per garantire la sua missione. Per le missioni lunari, quest'ultima è stata lanciata due volte: prima per l'inserimento nell'orbita terrestre dopo aver tagliato il secondo stadio S-II , e poi per l'iniezione translunare (sulla traiettoria lunare), al fine di inviare i due moduli con equipaggio della missione alla luna.

Storico

L'S-IVB era un'evoluzione dello stadio superiore del razzo Saturn I , l' S-IV , ed è stato il primo stadio Saturn V ad essere progettato. L'S-IV utilizzava un gruppo di sei motori, ma utilizzava gli stessi propellenti dell'S-IVB, vale a dire idrogeno liquido (LH2) e ossigeno liquido (LOX). Originariamente doveva anche essere il quarto stadio di un potenziale altro razzo chiamato Saturn C-4, da cui il nome S-IV.

Undici aziende avevano presentato proposte per essere il primo contraente per il pavimento, prima della scadenza del 29 febbraio 1960. L' amministratore della National Aeronautics and Space Administration (NASA) T. Keith Glennan ha deciso, su19 aprile, che la Douglas Aircraft Company avrebbe vinto il contratto. Convair è stato respinto, Glennan non voleva monopolizzare il mercato del razzo a idrogeno liquido, poiché Convair era già incaricato della costruzione del razzo Centaur .

In definitiva, il Marshall Space Flight Center decise di utilizzare i razzi C-5 (in seguito chiamati Saturn V), che avevano tre stadi e sarebbero stati sormontati da un S-IV aggiornato, chiamato S-IVB, che invece utilizzava un gruppo di motori avrebbe solo un motore J-2. Douglas si era aggiudicato l'appalto per l'S-IVB a causa delle somiglianze tra quest'ultimo e l' S-IV . Allo stesso tempo, è stato deciso di creare il razzo C-IB ( Saturn IB ), che utilizzerebbe anche l'S-IVB come secondo stadio e che potrebbe essere utilizzato per testare la navicella Apollo in orbita terrestre, mentre il Saturn V il razzo era ancora in fase di progettazione.

Un S-IVB è stato trasformato in uno scafo vuoto per Skylab , la prima stazione spaziale americana. Per altri progetti, l'S-IVB è servito come base per vari laboratori umidi (habitat spaziali costruiti da stadi di razzi consumati), come quello di una stazione americana o quelli del progetto del cavalcavia con equipaggio di Venere .

Durante le missioni Apollo 13 , Apollo 14 , Apollo 15 , Apollo 16 e Apollo 17 , l'S-IVB fu inviato sulla luna per schiantarsi lì. Questa manovra ha permesso di effettuare misurazioni sismiche che aiuterebbero a stabilire le caratteristiche del nucleo lunare.

L' Earth Departure Stage (EDS), una seconda proposta di stadio per i razzi Ares V e Ares I , aveva in parte le stesse caratteristiche dello stadio S-IVB. I due lanciatori del programma Constellation , cancellato nel 2010 , avrebbero avuto un motore J-2 rivalutato (serie J-2X), svolgendo le stesse funzioni dello stadio serie 500 (mettere in orbita il carico utile, quindi iniezione del veicolo spaziale nello spazio trans-lunare).

Caratteristiche

Douglas ha costruito due versioni distinte dell'S-IVB, la serie 200 e la serie 500. La serie 200 è stata utilizzata da Saturn IB e differiva dalla 500 in quanto gli stadi non avevano un'interfase svasata e avevano meno profondità. " pressurizzazione dell'elio a bordo perché non dovevano essere riaccesi. Sulla serie 500, l'interstadio svasato era necessario per avvicinare gli stadi inferiori del Saturn V di diametro maggiore. La serie 200 aveva anche tre razzi a combustibile solido per separare lo stadio S-IVB dallo stadio S-IB al momento del lancio, rispetto ai soli due della serie 500, e non aveva il propulsore lineare APS, che la serie 500 richiedeva per il operazioni prima di riavviare il motore J2.

L'S-IVB trasportava 73.280  L (19.359 galloni USA) di LOX e 252.750  L (66.770 galloni USA) di LH2 . Come spesso nel campo degli stadi missilistici, la maggior parte della sua massa totale era dovuta ai propellenti contenuti all'interno dei suoi serbatoi: durante la missione Apollo 11 , la massa di propellenti contenuti era di 107.095  kg , che rappresenta l'89,9  % del peso totale dello stadio , che era di 119.119  kg . L'ossigeno liquido rappresentava il 73,3  % di questa massa (87.315  kg ) e l'idrogeno liquido il 16,6  % (19.780  kg ). Il pavimento vuoto rappresentava solo il 10,1  % della massa totale, con un peso di 11.273  kg .

La propulsione è stata affidata a un motore J-2 , con una spinta massima di 1.033  kN nel vuoto. Per poter inviare astronauti sulla Luna, aveva una caratteristica sorprendente per l'epoca, poteva riaccendersi in volo. Tuttavia, a differenza dei suoi omologhi che occupavano il secondo stadio , che erano cinque, non era orientabile, essendo questo compito affidato ai quattro motori periferici. Particolare enfasi è stata posta sulla sua affidabilità: dal dicembre 1963 al gennaio 1966 , i test effettuati hanno permesso di verificare che il motore rispettasse ampiamente le sue specifiche. Un motore è stato riacceso 30 volte e fatto funzionare per un totale di 2.774 secondi, mentre in volo doveva funzionare solo per 500 secondi ed essere riacceso una volta.

Il palco era inoltre sormontato da un anello che lo separava dall'adattatore contenente il modulo lunare (designato SLA, per “  Spacecraft / Lunar Module Adapter  ”). Questo anello, denominato anche “  unità strumentale  ”, era infatti un vano di equipaggiamento contenente tutte le apparecchiature ed i sensori necessari per la guida, il controllo, il tracciamento e la misurazione a distanza delle azioni del razzo durante il suo intero volo. E 'stato derivato dal gruppo strumenti sviluppato per il Saturn I razzo . L'appaltatore della NASA per la produzione dell'interfaccia utente era International Business Machines (IBM).

Operazione durante una missione

Il terzo stadio ha funzionato per 150  s dopo la separazione dal secondo stadio .

A differenza della precedente separazione dei piani, non ci sono state specifiche operazioni di separazione per l'interpiano, quest'ultimo rimasto attaccato al secondo piano (sebbene fosse costruito come componente del terzo). 10  minuti e 30  secondi dopo il decollo, Saturn V si trovava a un'altitudine di 164  km e una distanza di 1.700  km a terra dal sito di lancio. Qualche istante dopo, dopo le manovre orbitanti, il lanciatore era in un'orbita terrestre di 180  km per 165  km . Era relativamente basso per un'orbita terrestre e la traiettoria non poteva rimanere eternamente stabile a causa dell'attrito residuo con gli strati superiori dell'atmosfera. Per le due missioni che si sono svolte in orbita terrestre, Apollo 9 e Skylab , il lanciatore ha iniettato le navi in ​​un'orbita molto più alta. Una volta in questa orbita di parcheggio, l'S-IVB e il veicolo spaziale, rimasti attaccati, hanno fatto due orbite e mezzo attorno alla Terra. Durante questo periodo, gli astronauti hanno effettuato controlli dell'equipaggiamento della navicella e dell'ultimo stadio del lanciatore, al fine di verificare che tutto fosse perfettamente funzionante e per preparare la navicella alla manovra di iniezione "translunare" ( Trans- Iniezione lunare - TLI).

La manovra TLI è avvenuta circa due ore e mezza dopo il lancio: il motore del terzo stadio è stato riacceso per spingere la navicella sulla luna . Questa spinta è durata sei minuti, portando la velocità dell'insieme a più di 10  km / s (velocità di rilascio), permettendogli così di sfuggire all'attrazione della Terra per spostarsi verso la Luna. Poche ore dopo la manovra TLI, il modulo di comando e servizio (CSM) dell'Apollo si è separato dal terzo stadio, ha ruotato di 180  gradi e quindi ha attraccato con il modulo lunare (LEM) che si trovava sotto il CSM durante la fase di lancio. Infine, dal terzo piano spiccava il nuovo ensemble formato dal CSM e dal LEM.

La terza fase potrebbe rappresentare un pericolo per il resto della missione, poiché le navi Apollo hanno seguito la stessa traiettoria inerziale. Per evitare ogni rischio di collisione, i propellenti rimasti nei serbatoi del terzo stadio sono stati evacuati nello spazio, che per reazione ne ha modificato la traiettoria. Da Apollo 13 , i controllori indirizzati alla luna. I sismografi depositati sulla Luna da missioni precedenti potrebbero rilevare i loro impatti mentre si schiantavano sulla Luna. I dati registrati durante questi incidenti deliberati hanno contribuito allo studio della composizione interna della Luna. Prima dell'Apollo 13 (tranne l' Apollo 9 e l' Apollo 12 ), i terzi stadi erano posti su una traiettoria che passava vicino alla Luna che li rimandava in un'orbita solare.

L'Apollo 9 , nel frattempo, è stato diretto direttamente in un'orbita solare. Lo stadio S-IVB dell'Apollo 12 ha avuto un destino completamente diverso: il3 settembre 2002, Bill Yeung ha scoperto un asteroide sospetto a cui ha dato il nome provvisorio di J002E3 . Si è rivelato essere in orbita attorno alla Terra, ed è stato subito scoperto dall'analisi spettrale che era ricoperto da una vernice bianca di biossido di titanio , la stessa usata per Saturno V. I controllori della missione avevano pianificato di inviare Apollo L' S-IVB di 12 entrò in orbita solare, ma l'accensione del motore dopo la separazione dalla navicella Apollo durò troppo a lungo e il terzo stadio passò troppo vicino alla Luna e finì in un'orbita a malapena stabile attorno alla Terra e alla Luna. Si ritiene che nel 1971 , in seguito a una serie di disturbi gravitazionali, l'S-IVB si sia spostato in un'orbita solare e poi sia tornato in orbita terrestre 31 anni dopo. NelGiugno 2003, questo terzo stadio ha lasciato l'orbita terrestre.

Pavimenti realizzati


Tre versioni di SIV / SIVB
200 serie
Numero di serie uso Data di rilascio Posizione attuale
S-IVB-S Fase di prova statica "Corazzata"
S-IVB-F Fase di prova per installazioni
S-IVB-D La fase di prova "dinamica" è stata consegnata al Marshall Space Flight Center nel 1965 Centro spaziale e missilistico degli Stati Uniti , Huntsville , Alabama
S-IVB-T Annullato in dicembre 1964
S-IVB-201 AS-201 26 febbraio 1966
S-IVB-202 AS-202 25 agosto 1966
S-IVB-203 AS-203 5 luglio 1966
S-IVB-204 Apollo 5 22 gennaio 1968
S-IVB-205 Apollo 7 11 ottobre 1968
S-IVB-206 Skylab 2 25 maggio 1973
S-IVB-207 Skylab 3 28 luglio 1973
S-IVB-208 Skylab 4 16 novembre 1973
S-IVB-209 Veicolo di soccorso Skylab Kennedy Space Center
S-IVB-210 Apollo Soyuz Test Project 15 luglio 1975
S-IVB-211 Inutilizzato Centro spaziale e missilistico degli Stati Uniti , Huntsville , Alabama
S-IVB-212 Convertito in Skylab 14 maggio 1973
Serie 500
Numero di serie uso Data di rilascio Posizione attuale
S-IVB-501 Apollo 4 9 novembre 1967
S-IVB-502 Apollo 6 4 aprile 1968
S-IVB-503 Distruggi il file 20 gennaio 1967 Esplosione durante i test al banco Beta 3 di Sacramento Test Operations (SACTO)
S-IVB-503N Apollo 8 21 dicembre 1968 Orbita solare
S-IVB-504 Apollo 9 3 marzo 1969 Orbita solare
S-IVB-505 Apollo 10 18 maggio 1969 Orbita solare
S-IVB-506 Apollo 11 16 luglio 1969 Orbita solare
S-IVB-507 Apollo 12 14 novembre 1969 Orbita solare. Secondo quanto riferito, scoperto come un asteroide nel 2002 e con la designazione J002E3
S-IVB-508 Apollo 13 11 aprile 1970 Impatto sulla superficie della Luna 15 aprile 1970a 0  h  9  min  40  s UTC *, 65,5  km dal target, nel punto delle coordinate " 2 ° 45 ′ S, 27 ° 52 ′ O ". Massa d'urto: 13.425,8  kg .
S-IVB-509 Apollo 14 31 gennaio 1971 Impatto sulla superficie della Luna 4 febbraio 1971a 6  h  40  min  55  s UTC *, a 294,4  km dal target, alle coordinate " 8 ° 05 ′ S, 26 ° 01 ′ O ". Massa d'urto: 13.986,9  kg .
S-IVB-510 Apollo 15 26 luglio 1971 Impatto sulla superficie della Luna 29 luglio 1971alle 20  h  58  min  42  s UTC *, 153,7  km dal target, nel punto delle coordinate " 1 ° 31 ′ S, 11 ° 49 ′ O ". Massa d'urto: 14.006,9  kg .
S-IVB-511 Apollo 16 16 aprile 1972 Impatto sulla superficie della Luna 19 aprile 1972alle 20  h  2  min  4  s UTC *, 320,3  km dal target, nel punto delle coordinate " 1 ° 18 ′ N, 23 ° 48 ′ O ". Massa d'urto: 13.972,9  kg .
S-IVB-512 Apollo 17 7 dicembre 1972 Impatto sulla superficie della Luna 10 dicembre 1972alle 19  h  32  min  42  s UTC *, 155,5  km dal target, nel punto delle coordinate " 4 ° 13 ′ S, 12 ° 19 ′ O ". Massa d'urto: 13.930,7  kg .
S-IVB-513 Apollo 18 (annullato) Johnson Space Center
S-IVB-514 Inutilizzato Kennedy Space Center
S-IVB-515 Convertito in Skylab B Museo Nazionale dell'Aria e dello Spazio

(* Consulta l' elenco degli oggetti creati dall'uomo sulla Luna per la posizione.)

Esplosione al suolo

Il 20 gennaio 1967, lo stadio S-IVB 503 , posizionato sul banco prova Beta 3 , è esploso poco prima che il suo motore fosse acceso, distruggendo il palco. L'indagine ha rivelato che una delle otto sfere di elio responsabili della pressurizzazione dei serbatoi di carburante era esplosa (utilizzando i materiali sbagliati per effettuare le saldature).

Note e riferimenti

  1. (in) "  SP-4206 Stages to Saturn  " (visitato il 27 luglio 2014 )
  2. (in) "  Pesi dell'accensione al suolo  " (visitato il 27 luglio 2014 )
  3. (in) Roger E. Bilstein, "  5. Unconventional cryogenics: RL10 and J-2  " , SP-4206 Stages to Saturn , NASA,1996(visitato il 27 luglio 2014 )
  4. (in) Bilstein 2015 , p.  241.
  5. (in) Benson e Faherty 1978 , p.  353.
  6. (in) Riferimento alle notizie su Saturn V: Foglio informativo sull'unità strumentale , p.  2.
  7. (in) Bilstein 2015 , p.  243–244.
  8. (it) Orloff 2000 , “ S-IVB Lunar Impact  ”, ( leggere online ).
  9. (en) Orloff 2000 , "  S-IVB Solar Trajectory  ", ( leggi online ).
  10. (a) "  orbite degli oggetti Mistero della Terra  ," notizie NASA scienza,20 settembre 2002(visitato il 27 luglio 2014 )
  11. (in) "  L'altro banchi prova Saturn - Sacramento prova Operations (Sacto)  " , Capcom spazio (accessibile 27 lug 2014 )

Vedi anche

Articoli Correlati

Bibliografia

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