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土星1B運載火箭
鎖定
- 中文名
- 土星1B運載火箭
- 外文名
- Saturn IB
- 國 家
- 美國
- 製造商
- 馬歇爾航天中心
- 首次發射
- 1966年2月26日
- 用 途
- 測試阿波羅太空船
土星1B運載火箭概述
土星1B運載火箭於1959年由馬歇爾航天中心(馬歇爾太空飛行中心)負責研製。“土星1B”是“土星1號運載火箭”的改進型號,為“土星系列”運載火箭的第二代。“土星1B”的一子級與“土星1”的一子級構造基本相似,但結構較輕,推力較大。二子級推進劑容量比“土星1”的二子級增加二倍多,用1台J-2發動機取代6台RL-10發動機。“土星1B”充分利用早起型號的研製成果,因而降低了成本,縮短了研製週期。
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“土星1B”主要用於載人和不載人“阿波羅”飛船近地軌道飛行,試驗“阿波羅”各個艙和救生系統的功能。作軌道機動和手控交會對接,驗證二子級和儀器艙的工作性能,為“土星5號運載火箭”把“阿波羅”飛船送往月球的任務積累經驗。它還用於發射“天空試驗室”,在地球軌道上建立試驗室,進行醫學、天文學研究,以及其它科學實驗。
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“土星1B”和“阿波羅”原計劃飛行12次(SA - 201~212)。實際上僅在“阿波羅計劃”中飛行5次。,在“天空實驗室計劃”中飛行3次,在“阿波羅~聯盟號”聯合飛行計劃中飛行1次。1966年2月26日首次用“土星1B”(SA - 201)發射阿波羅1號,同年7月5日又發射了SA - 203,這兩次試驗均獲得成功。第三次(SA - 202)是火箭和不載人飛船組成的完整飛行器的驗證試驗,這次試驗又獲得成功。
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因此,擬於1967年12月第一次把載人“阿波羅”飛船送入地球軌道。但是,在1967年1月27日,“土星1B”(SA-204)/“阿波羅4A”飛船在發射台上作地面試驗時,指令艙着火,3名宇航員遇難,飛行計劃重新調整,對飛船採取改進措施。直到1968年10月11日,才首次用“土星1B”(SA-205)火箭把載人“阿波羅”飛船送入地球軌道。載人飛船在軌道上運行11天,完成了任務。1973年又分別用“土星1B”(SA-206、SA-207、SA-208)把3批(3人/批)宇航員送至“天空試驗室”。1975年用於美、蘇兩國聯合進行的“阿波羅-聯盟號”空間對接飛行。1966到1968年10月共進行5次發射,其中一次載人飛行,成功率100%(不考慮因飛船故障而未完成飛行任務的情況)。
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土星1B運載火箭改進情況
土星1B運載火箭相對於土星1號運載火箭的改進項目,總體上分為結構質量及推進系統改進:
結構質量總體減小9000kg。主要是4個大型和4個小型尾翼改為8個小型尾翼,蛛網形架由8根徑向梁用機械固定件固定在上、下連接板上,其外端與橫樑連接;採用的材料為7000系列高強鋁合金,加工後要進行熱處理,以防止應力開裂。土星1B火箭絕熱系統改用浸聚氨酯116號的玻璃布作襯裏,塗抹式聚氨酯樹脂塗層質量更小。箱體凸緣焊縫處在SA-209、SA-210號上採用較厚焊接台階加強。重新設計箱底,與S-IV B級(二子級)連接的級間段為圓筒形;另外修改儀器艙,取消不必要的管路和托架,減少儀器設備。
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推進系統方面的改進主要有加長貯箱長度,增加推進劑質量,由土星1號的45.36t增加到105.42t;提高推力:土星1號SA-1~SA-4推力為734kN,SA-5~SA-10推力為836kN,而土星1B SA-201~SA-205推力為890kN,SA-206推力為912kN;土星1號採用丘比特運載火箭的潤滑系統,並有一個郵箱,而土星1B採用自身的燃料RP-1作為潤滑劑,取消了油箱,減少污染源;另外對推進系統做了進一步簡化。
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土星1B運載火箭主要技術性能
土星1B(2張)
一子級級長24.5m,直接6.6m,起飛質量452.2t,結構質量38t,推進劑質量414.2t,採用8台H-1發動機,推進劑為液氧/煤油,海平面總推力7296kN,海平面比衝2557.8N·s/kg,工作時間141s。
二子級級長17.8m,直徑6.6m,結構質量10t,推進劑質量106t,採用單台J-2發動機,推進劑為液氧/液氫,真空推力1001kN,真空比衝4184.6N·s/kg,工作時間440s。
土星1B運載火箭總體佈局
土星1B運載火箭由兩個子級和儀器艙組成。一子級為S-I B級,與“土星1號運載火箭”的S-I級相比較,性能提高,質量減小。S-I B級用8個小型尾翼代替原來4個大型尾翼,尾段內裝8台H-1發動機。推進劑仍用液氧和煤油,箭體由9個貯箱捆綁而成。二子級為S-IV B級,與S-IV級構造基本相同,沿用S-IV級的設計、材料和製造技術。貯箱絕熱、共底稍加改進。單台J-2發動機安裝在推力結構上。後裙外裝2個輔助推進艙。3枚沉底火箭和4枚反推火箭分別安裝在後裙和後級間段外部。管路和電纜從S-IV B級外面通過,由整流罩遮蓋着。儀器艙安裝在S-IV B級上面,內裝制導、導航和控制設備。飛船安裝在儀器艙上面,其主要結構部件有飛船登月艙連接件、服務艙、指令艙和發射救生系統。
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土星1B運載火箭飛行記錄
1967年01月27日,代號SA-204,搭載阿波羅4A準備在卡納維拉爾角發射場LC37B發射台發射
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,但地面試驗中,由於指令艙着火,三名宇航員遇難,後又重新發射。“阿波羅”4號為區別而編為4A、4B
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- 參考資料
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- 1. 《世界航天運載器大全》編委會.世界航天運載器大全:宇航出版社,1996:631
- 2. Saturn 1B .spacelaunchreport[引用日期2016-11-17]