簡介
土星1號運載火箭,也稱作土星一號、農神1號運載火箭(中國台灣省譯名)。是美國第一枚專門用來將載荷送入地球軌道的運載火箭。
美國國家航空航天局共發射10枚土星1號運載火箭。此後它被土星1B號運載火箭所取代。與1號相比1B號擁有比較強的第二級推進器。
1961年4月20日,美國總統提出研製登月火箭的構想,並詢問60年代能否把人送上月球。沃納·馮·布勞恩釘截鐵地回答:“行!”於是,在布勞恩的主持下,開始實施“土星巨型登月火箭研製計畫“。1964年至1967年,相繼研製成功“土星1”,“土星1B”,“土星5”等幾種型號。1964年首先研製成功“土星1號”兩級火箭。火箭長38.1m,直徑5.58m,發射重量502t,近地軌道的有效載荷為10.2t。它曾用來試驗發射“阿波羅”飛船模型。
研製歷程
土星1號是兩級火箭,僅用於試驗,以便為巨型火箭的研製提供經驗。共製造10枚,分為2組。
第一組4枚,僅試驗第一級,上面加配重;第二組6枚,試驗第一、二級。從1961年10月至1965年7月共進行10次飛行試驗,均成功。第六、七次試驗了阿波羅號飛船的樣件,最後3次用於發射人造地球衛星。
火箭的第一級S-1由8個圓柱形貯箱段捆綁而成,長24.4米,用8台推力為833.5千牛(85噸力)的H-1發動機,推進劑為液氧和煤油。在尾段外面裝有8個穩定尾翼。第二級S-4用6台RL-10液氧液氫發動機,每台推力66.7千牛(6.8噸力)。第二級上面是過渡段,內裝制導和控制系統。火箭全長38.5米(不包括有效載荷),直徑6.55米,起飛重量約508噸,起飛推力6668千牛(680噸力)。運載能力約為8噸(500千米高的圓軌道)和2.2噸(逃逸軌道)。
H-1引擎
H-1引擎是使用液氧和RP-1的20萬磅力(89萬牛頓)引擎。一些德爾它火箭和朱諾火箭使用單個H-1引擎。它是從納瓦霍火箭發展出來的。在S-IB中它獲得了繼續的簡化和提高。它被用在所有的S-IB火箭級里。後來它被改進為20.5萬磅力(91.2萬牛頓)推進。H-1後來被改進為用在土星5號運載火箭中使用的F-1引擎。基礎數據:
燃料:RP-1;
氧化劑:液氧;
高度:8.5英尺(2.6米);
寬度:5.5英尺(1.7米);
推進:20萬磅力(89萬牛頓);
改進後的推進:20.5萬磅力(91.2萬牛頓);
燃料流量:2092加侖/分鐘(132升/秒);
氧化劑流量:3330加侖/分鐘(210升/秒);
氧化劑對燃料的比率:2.23:1
式樣:雙推進標準;
標準內腔壓力:4400帕斯卡;
內側重量:810千克;
外側重量:920千克;
比沖:263秒(2.6千牛頓·秒/千克).
發射圖表
第一級 S-I
S-I
是一個由八枚火箭引擎組成的第一級推進器。它由九個燃料箱、八個尾翼、推進結構、八枚H-1火箭和許多其它部分組成。九個燃料箱中包括八個紅石火箭燃料箱,其中四個裝液氧,塗成白色,四個裝RP-1,塗成黑色。它們組合在一個朱諾火箭燃料箱周圍,這個朱諾火箭燃料箱也裝液氧。外部的四枚火箭可以轉向,由此可以用來控制火箭的推進方向。這使得整個第一級還需要一些更多的部件 。第一級數據
高度:24.48米;
直徑:6.52米;
引擎:8枚H-1推進器;
推進:160萬磅力(710萬牛頓);
氧化劑:6.6萬加侖液氧(250立方米);
燃燒時間:2.5分鐘;
燃末高度:42英里(68千米)。
第二級 S-IVS
-IV是一個液氫液氧火箭級。它由六枚RL-10引擎組成。它們全部能夠轉向。這個火箭級的燃料箱互相之間全部相通,這減輕了10噸的重量。數據:
高度:12.19米;
直徑:5.49米;
引擎:六枚RL-10引擎;
推進:40萬牛頓;
燃料:液氫;
氧化劑:液氧
燃燒時間:約410秒
燃盡高度:至450千米
第三級 S-V
第三級S-V(Centaur-C)-unflown.
S-IV是一個液氫液氧火箭級。它由六枚RL-10引擎組成。它們全部能夠轉向。這個火箭級的燃料箱互相之間全部相通,這減輕了10噸的重量。數據:
高度:12.19米;
直徑:5.49米;
引擎:六枚RL-10引擎;
推進:40萬牛頓;
燃料:液氫;
氧化劑:液氧;
燃燒時間:約410秒;
燃盡高度:至450千米。
RL-10引擎
RL-10引擎
是6.67萬牛頓推動力的、使用液氧液氫的引擎。一些擎天神和泰坦火箭使用它作為第二級。所有的S-IV和半人馬座火箭均使用它。
基本數據
燃料:液氫;
氧化劑:液氧;
高度:68英寸(1.7米);
直徑:39英寸(1.0米);
推進:1.5萬磅力(6.7萬牛頓);
比沖:433秒(4250牛頓·秒/千克);
燃燒時間:482秒;
標準內腔壓力:240萬帕斯卡;
乾重量:135千克。
儀表組
儀表環是一個位於土星1號第二級第二塊頂端的一個環狀結構。它是在第五至第十次發射時被裝上的。其目的在於用來測試下一代土星5號儀表組的設計。一些土星1號儀表組中的部分也被用在土星1B中了。總的來說這個儀表組以及其控制計算機與土星1B中使用的類似。
儀表組是在馬歇爾航天飛行中心生產的。它包括ST-90和ST-124導航平台以及控制和遙測系統。它控制在大氣層內的上升,抵償風的影響以及上升過程中的推進損失。
儀器組有一個光學視窗,這樣地面上的一個經緯儀可以用來定向。這個定向方法是在起飛過程中必須的。
早期土星1號的導航計算機是根據IBM為泰坦二號火箭設計的計算機發展過來的。
基礎數據:
直徑:3.9米;
高度:2.3米;
重量:2,769千克。