SA-5 (Apollo)

SA-5
Wernher von Braun e John F. Kennedy, con un modello del veicolo SA-5, 16 novembre 1963, due mesi prima del lancio.
Wernher von Braun e John F. Kennedy , con un modello del veicolo SA-5 , il16 novembre 1963, due mesi prima del lancio.
Dati della missione
Organizzazione NASA
Obiettivo Volo di prova
Launcher Saturno I "  Blocco II  "
Data di rilascio 29 gennaio 196416  ore  25  min  1  s UTC
Sito di lancio LC-37B  ( entra ) , Cape Canaveral Air Force Station
Durata 791 giorni
Torna all'atmosfera 30 aprile 1966
Distanza percorsa 519.463.719  km
Identificatore COSPAR 1964-005A
Parametri orbitali
Numero di orbite ~ 12.000
Apogeo 741  km
Perigeo 258  km
Periodo orbitale 94.61 minuti
Inclinazione 31,4 °
Navigazione
Precedente SA-4 SA-6 seguente

SA-5 , per "  Saturn Apollo-5  " ( COSPAR ID  : 1964-005A , SATCAT No. 744) , è stato il quinto volo del lanciatore americano Saturn I e il primo volo della sua seconda versione, noto anche come "  Block II  ". Lanciato il29 gennaio 1964da Cape Canaveral , in Florida , questo volo faceva parte del programma Apollo . Il presidente John Kennedy ha identificato il lancio come colui che avrebbe posto la capacità del carico utile americano su quella dei sovietici , dopo aver trascorso più di sei anni fa, dal lancio dello Sputnik .

Miglioramenti e obiettivi

Novità e ambizioni

La principale novità del volo SA-5 è stata l'uso di due stadi funzionali sul razzo Saturn I  : il primo stadio SI e il secondo stadio S-IV . Il secondo stadio era dotato di sei motori RL-10A-3 , che bruciano idrogeno liquido . Sebbene questo motore dovesse essere inizialmente testato diversi anni prima sul palco superiore del Centaur , il primo Centaur prese il volo solo due mesi prima del volo SA-5 . Questa tappa è stata consegnata alla base di Cape Canaveral da un Boeing 377 Stratocruiser modificato, il "  Guppy incinta  ".

Un altro cambiamento importante includeva l'ampliamento dei serbatoi di carburante al primo piano. Per la prima volta, il razzo caricherà i suoi 340.500  kg di carburante previsti per il suo primo stadio - un aumento del 31% - e utilizzerà otto motori a potenza maggiore, ciascuno sviluppando una spinta di 836  kN . Il primo stadio ha ricevuto anche per la prima volta otto pinne - due piccole e due più lunghe - per migliorarne la stabilità in volo. Come nel volo precedente, il razzo trasportava sempre un cono da un razzo Jupiter-C , invece del simulatore  di massa (in) ("  boilerplate  ") che rappresentava la navicella spaziale Apollo trasportata dai razzi voli successivi. Tuttavia, è stato zavorrato da un serbatoio pieno d'acqua, al fine di riprodurre la massa della futura navicella Apollo.

Allo stesso modo, nel raggio delle novità, si può citare lo spostamento del computer di guida e controllo del razzo in cima al secondo stadio, posizione che sarebbe la sua sui voli di Saturno V che porterebbero gli astronauti verso la Luna . Questa nuova e prima vera "  scatola dell'attrezzatura  ", installata in un segmento dedicato sopra il secondo stadio S-IV del razzo, aveva un diametro di 3.900  mm per un'altezza di 1.500  mm ed è stata progettata e costruita presso il Marshall Center. Le apparecchiature di guida, telemetria , tracciamento, sorveglianza e generazione di energia sono state installate all'interno di quattro contenitori cilindrici pressurizzati , fissati come i raggi di una ruota di bicicletta attorno a un perno centrale nella parte superiore del secondo stadio S-IV . Il loro ruolo era quello di controllare la salita del razzo attraverso l' atmosfera , compensando automaticamente gli effetti del vento o la perdita di un motore durante la risalita. Questo nuovo elemento strutturale è stato progettato per dare agli ingegneri una maggiore flessibilità e consentire modifiche da apportare rapidamente tra i lanci, a seconda dei risultati ottenuti dai voli precedenti o delle nuove esigenze della missione imminente.

Per la prima volta durante il programma Apollo , questo volo doveva essere una missione orbitale . Ciò è stato reso possibile dalla presenza di un primo stadio più potente e dall'aggiunta del secondo stadio. Il razzo doveva entrare in un'orbita ellittica e ricadere nell'atmosfera due giorni dopo, la sua orbita non poteva essere mantenuta indefinitamente e si deteriorava a causa della resistenza aerodinamica residua nello spazio .

Il presidente John Kennedy ha fatto specifico riferimento a questo lancio durante un discorso alla Brooks Air Force Base , San Antonio , Texas , il21 novembre 1963- il giorno prima del suo assassinio  -, durante il quale ha dichiarato:

"E a dicembre, anche se considero la nostra padronanza dello spazio lontana dall'essere raggiunta, quando riconosco che ci sono ancora aree in cui siamo dietro [i sovietici] - Almeno una, delle dimensioni del primo piano - quest'anno spero gli Stati Uniti saranno avanti. "

-  John F. Kennedy ,21 novembre 1963, discorso a Brooks AFB.

SA-5 e telecamere

Sin dai primi lanci americani, i team di scienziati e ingegneri assegnati ai vari progetti spaziali hanno sempre voluto ottenere la massima copertura cinematografica di ogni volo di un lanciatore. Tuttavia, sebbene molti sistemi siano stati sviluppati e testati con successo dai voli del razzo Redstone nel 1961 , nessuno di questi dispositivi è stato installato sui razzi Saturn I appartenenti alla prima versione (chiamata "  Blocco I  "), principalmente per mancanza di budget E tempo. Dopo quattro voli osservati "solo" dalle stazioni di localizzazione a terra, si è deciso di testare questi sistemi sul primo razzo per utilizzare due stadi attivi, denominato "  Blocco II  ", quello del volo SA-5 .

La responsabilità per le telecamere è diventata un programma congiunto tra un laboratorio presso il Marshall Center e un appaltatore civile di Chicago , il Cook Technological Center , che è stato nominato inOttobre 1961sviluppare sistemi pod con telecamera post-lancio usa e getta e recuperabili da utilizzare sui voli SA-5 , SA-6 e SA-7 .

Le capsule contenenti le telecamere erano costituite da tre sezioni:

Queste capsule sono state progettate per resistere a tutti i vincoli del volo e al loro ritorno sulla Terra, ad esempio resistendo a impatti violenti e permanenze prolungate in acqua salata . Durante il volo SA-5 , sono state installate quattro telecamere di tipo "A" per filmare le aree esterne del razzo, filmando verso l'alto. Altri quattro, tipo "B", filmati in posizione capovolta all'interno dei serbatoi LOX e la separazione tra gli stadi tra il SI e l' S-II . La maggior parte di queste telecamere riprendeva a colori, i tecnici ritenevano che questo processo fornisse una migliore visione tridimensionale dei fenomeni osservati. Per gli interni sono state utilizzate potenti lampade ad incandescenza per illuminare le aree da monitorare.

Volo

Preparazione pre-volo

La preparazione pre-volo per la missione SA-5 non è stata facile, con molti incidenti e rinvii di programma. È stato il più lungo di tutti i preparativi pre-volo della seconda versione del razzo Saturn I , con 70 giorni in più rispetto al tempo medio di preparazione dei restanti voli da SA-6 a SA-10 , che era di 91 giorni.

I tre piani sono stati consegnati alla base di lancio di Cape Canaveral il21 agosto e 21 settembre 1963. La squadra di lancio di Gruene ha eretto il primo stadio del razzo23 agostoe, nei successivi trenta giorni, ha eseguito test del sistema meccanico, calibrazioni degli strumenti, nonché test di telemetria e collegamenti radio . L'unica grande difficoltà è venuta da un problema inaspettato: gli ascensori  ! Infatti le macchine delle torri di servizio erano utilizzate in modo intensivo ed erano sempre affollate, tanto da risultare spesso fuori servizio. Inoltre la parte superiore di queste macchine, posta a più di novanta metri dal suolo, era esposta alle intemperie e alle intemperie, che rendevano inevitabili le frequenti operazioni di manutenzione. A partire dalSettembre 1963, la maggiore attività associata a SA-5 e dipendente dagli ascensori è stata dichiarata fonte di preoccupazione per la continuazione delle operazioni. Gruene informò Kurt H. Debus che ora l'uso degli ascensori era critico e preoccupante. Ha tentato di completare l'attrezzatura della torre di servizio prima della fine del normale orario di lavoro, al fine di ridurre al minimo il problema.

Nel Sacramento , Douglas ingegneri hanno completato quattro settimane di controllo della fase di S-IV su10 settembre. È stato quindi rimosso dalla sua cavalcatura e inviato a Cape Canaveral utilizzando il Boeing 377 Stratocruiser modificato. Il personale dell'azienda ha effettuato un'ispezione dettagliata del pavimento, comprese le misure acustiche per rilevare i difetti nell'isolamento dei serbatoi, utilizzando la riflessione delle onde alla maniera di un ultrasuono per localizzare potenziali difetti nella struttura. Le saldature e i difetti erano quindi chiaramente visibili sullo schermo dell'oscilloscopio collegato al ricevitore del dispositivo di misurazione. I venti e le forti piogge che hanno toccato Cape Canaveral la prossima settimana non hanno ostacolato lo svolgimento delle attività attorno all'S-IV nell'hangar, anche se la rampa di lancio 37B , i telefoni e gli ascensori si sono rotti, facendogli perdere tre giorni lavorativi al team di lancio . Le operazioni hanno raggiunto un ritmo elevato a metà ottobre. Dopo l'erezione dell'S-IV , il11 ottobre, l'ufficio del capo dei test, Robert Moser, ha cambiato il programma delle operazioni pre-lancio e ha dato a Douglas una settimana in più per testare e modificare l' S-IV , nonché per testare il riempimento dei suoi propellenti , l' ossigeno liquido e l' idrogeno . Moser inizialmente ha mantenuto la data di lancio a6 dicembre, "comprimendo" il più possibile la fase dei test prevista a novembre, ma Douglas ha scoperto che i test avrebbero richiesto un tempo considerevole. Il17 ottobre, la società ha chiesto una proroga di tempo, che alla fine è stata concessa a malincuore.

Sebbene l'erezione dell'S-IV fosse l'attività principale del11 ottobreI rapporti sui progressi di quel giorno menzionano anche un problema preoccupante: una camicia incrinata nel circuito degli attuatori del motore idraulico n °  3 del primo stadio IF . Questa camicia, una parte metallica cilindrica lunga un centimetro, era infatti un elemento presente sulla maggior parte dei circuiti idraulici e pneumatici utilizzati dal primo stadio. I tecnici hanno sostituito questa maglietta difettosa15 ottobree ha continuato i controlli dell'attuatore idraulico. L'incidente, tuttavia, ha causato grande preoccupazione tra gli equipaggi di Huntsville , che in precedenza avevano notato crepe simili durante i test di pressurizzazione . Il22 ottobreÈ stata eseguita una serie di controlli del motore SI , che hanno rivelato dodici ulteriori crepe simili. Queste linee e le linee associate sono state sostituite nelle due settimane successive. Un altro rinvio di cinque giorni della data di lancio è stato deciso alla fine di ottobre.

L' assassinio del presidente Kennedy rallenta le operazioni per tre giorni, ma alla fine di novembre il programma rivisto era ancora rilevante. Il26 novembre, un test dei serbatoi criogenici si è svolto senza grossi problemi fino alla sera, quando l'idrogeno liquido ha iniziato a riempire il serbatoio sullo stadio S-IV . Le solite tre fasi di riempimento - riempimento lento, riempimento veloce e rabbocco - stavano andando bene, ma Albert Zeiler, arrivando alla rampa di lancio della LC-37 per osservare la fine della procedura, sentì un'esplosione , senza poterlo avvertire immediatamente Andrew Pickett, capo della divisione meccanica e propulsione. I tecnici hanno visto le fiamme dai punti di osservazione e dai televisori , ma il riempimento della vasca era ancora completo. Un'ispezione successiva ha rivelato che l'acqua era entrata attraverso una delle prese d'aria nel sistema dell'idrogeno e l'aveva incrinata gelando nei condotti, che avevano fatto fuoriuscire idrogeno liquido nel serbatoio all'interno della struttura del razzo e causato l'esplosione durante il riempimento. L'inizio dell'incendio è stato rapidamente "soffiato" da un'iniezione di elio ad alta pressione nel circuito difettoso. Questo incidente spinse ancora una volta Robert Moser a posticipare parte delle operazioni di lancio per più di una settimana, con i test criogenici da replicare su6 dicembre e un potenziale rinvio di una settimana delle operazioni di lancio ...

Sebbene ci fossero anche alcuni problemi con il seguente test criogenico, il lancio era comunque previsto prima del Natale 1963. Tuttavia, il10 dicembre, il team di lancio ha trovato la quarta maglietta rotta in due giorni. La scoperta di altre sette magliette difettose solo il giorno successivo ha indotto il Marshall Center a posticipare il lancio di un mese, nonostante una simulazione di volo di successo eseguita il 13. Nel frattempo, il team di lancio ha dovuto sostituirle tutte. circuiti idraulici e pneumatici considerati critici per il furto. Tuttavia, le camicie fragili non erano l'ultimo problema della missione SA-5  : durante la simulazione di volo del13 dicembre, la sezione responsabile della telemetria è stata vittima di interferenze nella banda radio da 400 a 450  MHz . Ci sono voluti diversi giorni e un controllo HF affinché gli equipaggi della sezione scoprissero che il sistema di autodistruzione del razzo poteva in effetti captare - e "interpretare male" - i segnali radio vaganti dalla portata dell'aeronautica , beh. Che erano 42  MHz al di sopra del spettro di frequenza utilizzato dal sistema a razzo. Numerosi test effettuati successivamente hanno permesso di ritenere che questi segnali parassiti venissero di fatto captati dalla struttura stessa del razzo o dalle sue strutture di servizio, senza però poter definire con certezza la causa della loro mescolanza con i segnali "normali" inviato dal missile equipaggi di terra. Per precauzione, è stato rimosso un amplificatore radio collegato a una stazione di localizzazione a terra.

Lanciare

Il primo tentativo di avvio è stato pianificato per il 27 gennaio 1964, tutto è andato liscio fino a quando il 93% dell'ossigeno liquido (LOX) è stato caricato nei serbatoi nella prima fase. A questo punto, le squadre di terra hanno cambiato il riempimento dalla   modalità " riempimento veloce " alla modalità "  rifornimento  ", che aveva una portata molto più bassa. Tuttavia, il livello LOX nei serbatoi ha iniziato a diminuire, il che significa che il serbatoio non si stava riempiendo. La causa scoperta è stata la presenza di una piastra otturatore utilizzata durante le prove dimenticata all'interno del circuito di alimentazione. Non poteva essere rimosso facilmente e la data di lancio doveva essere posticipata a due giorni dopo.

Il giorno del secondo tentativo di lancio, si è verificato un arresto del conto alla rovescia di 73 minuti 29 gennaioa causa delle interferenze radio nel radar in banda C e della frequenza del sistema di autodistruzione, ma lo sparo potrebbe avvenire. Il razzo è finalmente decollato sotto un cielo coperto29 gennaio 1964a 11  ore  25 IS ( 16  ore  25  min  1  s UTC ) del complesso di lancio LC-37B  (in) , a Cape Canaveral . Il razzo ha restituito 1.183 misurazioni a sette stazioni di ricezione a terra durante il suo volo, mentre parallelamente è stato seguito da sei telescopi . Durante i primi mille metri della sua salita, è stato ripreso da tredici telecamere , che hanno osservato il minimo movimento in rollio , imbardata e beccheggio .

La separazione dei due stadi attivi del razzo è stata registrata da otto telecamere, che a loro volta si sono separate dal razzo per essere recuperato a circa 800  km dalla rampa di lancio nell'Oceano Atlantico . L'intero sistema di separazione degli stadi ha funzionato meravigliosamente, con i razzi retrò che si accendevano sul primo stadio per rallentarlo e i razzi di decantazione alla base del secondo stadio S-IV che si occupavano di spingere i propellenti sul fondo dei serbatoi prima dell'accensione dei suoi motori, i due eventi essendo separati dal taglio di bulloni esplosivi per separare le due fasi.

Dopo aver bruciato per otto minuti, il secondo stadio è entrato in un'orbita di 262 × 785  km . Con una massa di 16.965  kg , era diventato il più grande satellite mai raggiunto in orbita durante questo periodo. Tuttavia, raggiungere l'orbita terrestre non era inizialmente un obiettivo della missione ma solo un "bonus". Ha dimostrato al pubblico americano che gli Stati Uniti potevano costruire lanciatori grandi come quelli dell'Unione Sovietica .

L'intera missione è stata considerata un successo, tutti gli obiettivi sono stati raggiunti.

Note e riferimenti

Appunti

  1. "  E a dicembre, anche se non considero la nostra padronanza dello spazio neanche lontanamente completa, sebbene riconosca che ci sono ancora aree in cui siamo dietro - almeno in un'area, la dimensione del booster - quest'anno spero che il Gli Stati Uniti saranno avanti.  "
  2. Il guasto delle navi di linea è stato attribuito a un cambiamento nelle loro specifiche e alla maggiore durata dei controlli relativi al volo SA-5 . Erano stati stampati a temperature diverse e la conseguenza diretta di questa nuova tecnica di produzione era la comparsa di sacche di carbonio nei loro corpi in acciaio inossidabile . Queste sacche di carbonio hanno ridotto la loro durata oltre il limite accettabile - questa durata misurata in secondi, nel caso del materiale spaziale -. Il Marshall Center alla fine dovette scartare circa 22.000 camicie difettose.
  3. Vedi l'articolo sul volo SA-1 , paragrafo “  la preparazione pre-volo  ” per ulteriori dettagli sulla procedura di riempimento a tre fasi dei Saturn I carri armati di razzi .

Riferimenti

  1. (in) "  Saturn SA-5  " , NASA (accesso 5 agosto 2019 )
  2. (in) Jonathan McDowell , "  Satellite Catalog  " , Jonathan's Space page (accesso 5 agosto 2019 ) .
  3. (en) [video] Osservazioni del presidente John F. Kennedy a Brooks Air Force Base, San Antonio, TX - 21 Novembre 1963 su YouTube .
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Vedi anche

Articoli Correlati

Bibliografia

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