土星5号

时间:2024-07-19 02:30:28编辑:阿星

土星5号,人类火箭巨无霸

土星5号火箭的研究背景很简单:60年代,火箭运载能力已经成为限制美国航天发展的最核心因素。

因为60年代,美国航天发展最重要的目标是阿波罗登月。正如肯尼迪总统1961年在莱斯大学演讲时说的那样:“我们选择登陆月球,不是因为它简单,而是因为它真的很难”。

当时,为了阿波罗登月,一系列辅助工程上马。

1961-1965年,9个游骑兵(Ranger)任务,全方面获得月球表面情况。

1966-1967年,5个月球轨道器(Lunar Orbiter)任务,重点勘查适合载人登陆的区域并绘制出详细地形地貌图。



阿波罗12号任务时降落地点就在为它做前期准备的测量员附近,也造就了人类两个航天任务在月球表面相遇的神奇纪录




1966-1968年,7个测量员(Surveyor)任务,着陆器直接降落月球,获得未来阿波罗载人登月着陆地区的第一手资料,其中5个任务着陆成功。

1964-1966年,12个双子座(Gemini)载人航天任务,验证了出舱行走、交会对接等核心技术,所有的阿波罗登月宇航员都是这个项目培养出来的。

也就是说,在阿波罗登月之前,NASA(美国国家航空航天局)已经完全了解了月球着陆区的环境、相关的载人航天技术都储备完毕。例如,阿姆斯特朗在双子座8号任务时成为世界首个完成航天器交会对接任务的人,登月第一人的资格足够。

但是,当时还有极其重要的一个环节:怎么过去?火箭怎么办?

登月远比地球附近的载人航天复杂,近地轨道运力几吨、几十吨的火箭远远不够,火箭成为限制载人登月方案的最大因素。

当时总共有四种方案。1.月球直接往返;2.月球表面集合,用重型火箭分两次任务发射;3.地球轨道集合,用大中型火箭多次发射,在地球附近组装后载人登月;4.月球轨道集合,飞船到月球后,一部分登陆,一部分留轨。



选择第4种方案的阿波罗飞船实际上也由4个部分组成




第1种方案要求重达4000-5000吨级别的火箭,实在太难,人类也许在阿波罗登月后100年内都不会造出来。因为我们在登月50年后,连土星5号级别的火箭都还没造出来;第2种,对月球着陆技术要求太高,几乎不可能;第3种,当时交会对接技术还没突破,多次对接风险也特别大。最终,阿波罗载人登月选择了方案4,它需要一枚近地轨道运力达到140吨级、月球转移轨道运力达到45吨级的火箭。



冯·布劳恩站在他的得意作品土星5号“前”




任务最后落到了冯·布劳恩团队头上,这位在二战结束后被“回纹针”绝密行动带回美国的德国火箭专家事后也被证明是人类史上最伟大的火箭科学家、没有之一,他在二战后几乎主导了美国所有火箭的研发。1961年登月计划公布后,他们获得天量的资金。

那时候,钱不是问题,问题是能不能把“问题”解决。冯·布劳恩团队不负众望,在他们此前的研究基础上,最终给出了土星A(Saturn-A1,Saturn-A2)、土星B(Saturn-B1)和土星C(Saturn-C1、Saturn-C2、Saturn-C3、Saturn-C4、Saturn-C5)的庞大土星系列火箭家族。当然,冯·布劳恩还提出了C8这个型号,它理论上可以完成直接登月、直接返回(前文方案1),不过以当时的资源、甚至今天的资源都很难实现。



土星是个庞大的载人火箭家族,只不过土星5号(C5)实在太出名掩盖了其他的光辉




人们常说的土星5号,就是指Saturn-C5这一个型号。

土星5号的很多指标是非常惊人的,它的总重量约为2970吨,最大直径10.1米,高度110.6米,近地轨道运力140吨,地月转移轨道极限运力48.6吨。以中国现役最强火箭长征5号对比而言,长征5号总重量约为867吨,最大直径5米,高度57米,近地轨道运力25吨,地月转移轨道运力8吨。

那个时代孕育了多么恐怖的钢铁巨兽,可见一斑。

火箭第一级总重约2290吨,其中壳体和发动机质量仅为130吨,2160吨都为燃料,为液氧煤油,发动机工作时间标准流程为165秒,发动机总推力达到了惊人的3510吨!第一级平均每一秒燃烧13.1吨燃料,换算成汽油差不多够一辆百公里油耗10升的小 汽车 围绕地球赤道开4圈半!

第二级总重约496吨,其中壳体和发动机质量仅为40吨,456吨都为燃料,为液氧液氢,发动机工作时间标准流程为360秒,发动机总推力为514吨;对于第二级消耗的燃料(液氧液氢能量密度是液氧煤油的1.6倍左右),足够开车绕地球赤道250圈。

第三级总重约123吨,其中壳体和发动机质量仅为13吨,110吨都为燃料,为液氧液氢,发动机工作时间标准流程为两次共计500秒,发动机总推力为100吨。第三级的燃料够开车绕地球60圈。



美丽的《地出》来自阿波罗8号任务,人类首次到月球附近,阿波罗11号时才着陆




更惊人之处在于,这个火箭的可靠性也是很高的。1967年11月9日,阿波罗4号无人测试任务,土星5号成功首飞。但是,1968年的12月11日,它就已经送阿波罗8号乘组前往月球,他们也拍下来载入史册的经典图片《地出》,这是人类首次从月球看地球。从1967年到1973年,土星5号火箭完成了13次发射任务(12次阿波罗,1次天空实验室)。除了阿波罗6号无人测试时出现了发动机技术问题、但并未酿成大祸,其余都是完全成功,运送了24人前往月球,最终12人登陆月球。

这12人也因而被命名为新物种:能生存在地球和月球的生物。



土星5号对比N1(右)




相比较而言,苏联同时代的登月火箭N1却反复遭遇失败,连续4次试射均在升空后不久爆炸,成为人类载入史册的最强人工(非核)爆炸,苏联最终退出登月竞赛,秘密开始载人空间站计划,也就是礼炮1-7号共计9个空间站(7个成功)。礼炮1号在1971年4月19日秘密升空,随后震惊世人,美国在载人空间站领域被苏联超越。

此时,又是土星5号脱颖而出,把天空实验室空间站(Skylab)送入太空。这个空间站的设计逻辑可以这么简化为“来不及了,还设计啥空间站,直接把土星5号的最上级装大量仪器不就行了,做个百吨级的空间站够用么?而且所有仪器你地面都装好,不用蚂蚁搬家往天上运,反正我们能一次发上去!”。至于载人飞船,则使用阿波罗18-20号飞船,这几个原计划登月的任务在后期被取消。



从各方面指标来看,天空实验室都远超礼炮系列空间站




1973年5月14日,天空实验室升空,它由土星5号的第三级S-IVB改造而来,有轨道舱、空间望远镜、对接舱、气闸舱、服务单元、仪器单元等部分,空重77吨,对接阿波罗飞船状态下超过90吨。内部加压空间超过351立方米,相当于一栋巨大的房子飞在空中。载人对接任务时,甚至不需要用巨大的土星5号火箭,用近地轨道运力在20吨的土星IB火箭发射阿波罗飞船即可。

相比较而言,苏联首个空间站礼炮1号重18.4吨、加压空间99立方米。

强大土星5号火箭的存在,使得美国立即又在空间站领域赶上并超过苏联。但是,在70年代后,土星5号还是遗憾退役了。有一系列原因。

首先,它实在太贵了。以1960-1970年代的美元计,土星5号研发费用是64亿美元,一次发射的价格就是1.8亿美元,那个年代的1.8亿美元大概可以等同于今天的12亿美元。

其次,应用需求不再。美国靠着这个火箭,登上月球,在太空竞赛中制霸苏联,在冷战中占据先机,在东西方两大阵营对抗中重夺主动权。但1975年前后,苏美签订了一系列协议,中止太空竞赛,双方砍掉了大量航天项目,尤其是需要重型火箭的任务,土星5号一下失去了需求。

苏联解体后,更没有需求。

土星5号创造了人类火箭天顶 科技 ,那是特殊政治的时代、不计成本的投入、深厚积累的技术等一系列原因共同促成的,如今很难再有机会达到当年那个状态了。

如果刻意追求复现甚至超过土星5号,是极其不明智的决定,时代变了。



NASA在研的新一代重型火箭太空发射系统和猎户座飞船同样昂贵,目前研制花费已经近400亿美元

目前,世界各航天大国都在“慢慢来”,NASA的太空发射系统、SpaceX的大猎鹰火箭、蓝色起源的新阿姆斯特朗、俄罗斯的新联盟和安加拉、中国的长征9号都处在在研或论证阶段,它们的最终设计目标都是达到土星5号的级别,但达到这种成熟版本预计都会在2030年以后。

也就是说,土星5号成功后,60多年内都没有对手。

而要想超过土星5号,例如达到曾经的土星C8级别,就目前的环境来看,阿波罗登月后100周年纪念时能实现就已经是人类航天的新奇迹。


土星5号火箭

土星5号火箭,为“阿波罗登月计划”而生,为何成为绝唱相隔半个多世纪了,美国却无法弄出来类似土星5号的火箭了,所谓重返月球还有希望吗?在上个世纪的冷战时期,美国和苏联之间为了赢得对抗胜利,在各方面展开激烈竞争,从而推动航天等各领域快速发展。正是在此环境下,美国设计了土星5号这款全球最厉害的火箭,以便于称霸太空。要知道的是,在那个时代,苏联在全球首次发射了卫星并让航天器成功登月,这给美国造成巨大压力。基于此,美国人这才提出了庞大的“阿波罗登月计划”。为实现这一宏伟计划,美国人需要解决火箭的问题。于是,美国宇航局持续加强同各高校等机构和集团的合作,竟然在4年内打造了土星5号火箭。据悉,这款火箭重达3039吨,拥有3408吨的强大推力,具备将140吨重量的物体送入近地轨道的强大能力。借助这款火箭,阿姆斯特朗这才得以登陆月球。猎鹰重型火箭是美国最强火箭,其拥有70米高度和1420吨最大起飞承载力,两项指标都远远落后于土星5号。在外界分析看来,可能是因为丢失图纸,这才导致无法继续研制土星5号的。当然,也有人表示这方面美国根本没有搞出土星5号。不过更真实解读理由是,美国无法继续设计土星5号,主要是由于资金、技术以及环境等因素所致。首先是资金困境。当时,美国是按照“堆燃料”方法来发射土星5号的,其中花费1.8亿美元给其中的两级推进器提供燃料,这笔资金等于11亿美元。当然,这还不包括其他成本费用,如果整体加在一起可能高达上百亿。其次就是技术问题。当时美国集结了国内众多企业,攻克了大量技术难题,已不具备这种条件了。另外,还有外部环境等因素影响。美国没有了当年那种应对挑战的强大动力,而且更加关注实用性。国际空间站即将结束历史使命,而我国将成为唯一拥有空间站的国家,不知道这会不会因此刺激美国重启新的航天计划?

土星五号为什么不用了

土星五号不用是因为性价比太低和费用问题。
1、性价比太低。美苏太空竞赛倾全国之力,不计成本造出的土星五号,除了获得首次登上月球的名誉之外,并没什么实际收益。所以美国就把研发重心转向国际空间站和各种卫星,放弃了土星五号。
2、费用问题。以1960到1970年代的美元计算,土星五号研发费用是60多亿美元,消费太高。
扩展资料:
土星5号超重型运载火箭是仅次于苏联能源号运载火箭的推力第二大运载火箭。在1967年-1973年间共发射了13枚“土星5号”运载火箭,它们保持着完美的发射记录。共有9枚“土星5号”运载火箭将载人的“阿波罗”号宇宙飞船送上月球轨道。
土星5号”运载火箭的生产线于1970年关闭。“土星5号”的最后一次发射是在1973年,这次发射将“天空实验室”空间站送入了近地轨道。续任者太空发射系统(SLS系统),号称史上最强运载火箭系统。


土星五号为什么不用了

因为土星五号的性价比太低,土星五号除了获得首次登上月球的名誉之外,并没什么实际收益。所以美国就把研发重心转向国际空间站和各种卫星,于是就放弃了土星五号。
“土星5号”运载火箭的生产线于1970年关闭。“土星5号”的最后一次发射是在1973年,这次发射将“天空实验室”空间站送入了近地轨道。续任者太空发射系统(SLS系统),号称史上最强运载火箭系统。


世界上推力最大的火箭是美国的“土星五号”吗?

土星5号是历史上、土星号系列运载火箭成员中最大的火箭,高达110.6米,更是目前使用过的最高、发射前最重、推力最强的运载火箭。
它也是世界上公认的推力最强的火箭。只可惜,它连一张技术结构图也没留下。

能源号只执行过两次发射任务,而且第一次发射中,有效载荷没有正常工作。第二次发射层用来发射航天飞机,可见,它不是推力最大的火箭,因为这种级别的火箭美国现在可以轻易造出来。
而自阿波罗探月结束后,美国再也没生产过土星5号火箭。

目前世界上最大推力的火箭——大力神号——也要逊色于土星5号。


为了实现结构减重,重型运载火箭土星五号才用了什么技术

“土星五号”早已完成了历史使命,不可能复活!“土星五号”高110米,直径为10米,能够将140吨的有效载荷送入近地轨道。到目前,“土星五号”仍旧是人类研发出的最大运载火箭。“土星五号”一共发射了12艘“阿波罗飞船”,而且在1969年帮助人类实现了首次登月。然而,随着美国宇航局在上世纪70年代停止了登月项目,庞大的“土星五号”也失去了存在价值,停止建造【摘要】
为了实现结构减重,重型运载火箭土星五号才用了什么技术【提问】
您好,您的问题我已经看到了,正在整理答案,请您稍等一会儿~【回答】
“土星五号”早已完成了历史使命,不可能复活!“土星五号”高110米,直径为10米,能够将140吨的有效载荷送入近地轨道。到目前,“土星五号”仍旧是人类研发出的最大运载火箭。“土星五号”一共发射了12艘“阿波罗飞船”,而且在1969年帮助人类实现了首次登月。然而,随着美国宇航局在上世纪70年代停止了登月项目,庞大的“土星五号”也失去了存在价值,停止建造【回答】


土星5号火箭运载能力是127吨,有比“土星一5号"运载能力更大的火箭吗?叫什么?

这个不能这么简单比较。
首先,土星5号不仅是美国的神器,更是人类史上的神器,要挑战神器你得具备美国的实力,否则简单的比较没有意义,毕竟登月的只有美国。
其次,土星5号是巨型火箭,专门在50年前为了运送100多吨的阿波罗飞船登月而设计,所以必然运载力彪悍,否则就没有登月的成功。但是一般的航天任务根本用不到如此的载荷能力,一般的卫星10多吨的都是庞然大物,土星5号130吨的近地轨道运载能力完全是浪费,因此登月任务结束后就退役了,实在消耗不起。美国现在的运载火箭无论是宇宙神系列还是德尔塔系列,最大近地轨道载荷29吨,这点载荷还显过剩,更不用说巨型火箭了。
最后,我们的运载火箭载荷满足我们现在的航天需求,但是今后就不好说了。也必须客观承认,与美国比较,其他任何国家在航天上都有很大差距。我们的长征5号已经是很大的进步了。


请问土星5号火箭退役了吗

  土星5号火箭已经退役了。

  土星5号运载火箭,译农神五号,是美国国家航空航天局在阿波罗计划和天空实验室计划两项太空计划中使用的多级可抛式液体燃料火箭。土星5号超重型运载火箭是仅次于苏联能源号运载火箭的推力第二大运载火箭。在1967年至1973年间共发射了13枚“土星5号运载火箭,它们保持着完美的发射记录。共有9枚土星5号运载火箭将载人的阿波罗号宇宙飞船送上月球轨道。土星5号运载火箭的生产线于1970年关闭。土星5号的最后一次发射是在1973年,这次发射将天空实验室空间站送入了近地轨道。


土星五号为什么不用了?

土星五号(Saturn V)是美国的一款封装式火箭,用于将阿波罗登月任务的宇航员送入太空。自1967年首次发射到1973年一共发射了13次。其于1973年停产的原因主要有如下几个方面:
1. 登月计划结束:美国的阿波罗登月计划在1972年圆满完成总统肯尼迪设定的目标,成功实现了人类首次登月。此后,美国开始筹备后续的太空探索项目。因此,土星五号火箭这种专门为登月任务设计的工具不再需要。
2. 资金问题:美国的太空探索项目消耗了大量的财政支出。美国政府在登月任务完成后开始削减太空计划的预算,将资金转移到其他领域。土星五号作为成本颇高的火箭,因此被弃用。
3. 新技术发展:在20世纪70年代末至80年代初,美国开始积极发展封装式火箭的替代方案,如航天飞机。航天飞机具有很高的可重复使用性,可以大幅降低航天项目的成本。这也使得土星五号逐渐不再符合美国航天事业的发展需求。
4. 商业火箭竞争:慢慢地,民间也开始涉足火箭领域,研发成本更低、性能更好的商用火箭。这些民用火箭加快了土星五号的淘汰。
因此,基于种种原因,土星五号火箭逐渐退出历史舞台。不过,它在人类太空史上具有举足轻重的地位。后续的美国火箭系统(如航天飞机和猎鹰九号火箭)在很大程度上得益于土星五号这一里程碑式的火箭技术。


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