尽管采用月球轨道交会方案具有质量轻的优势,但阿波罗飞船及其登月舱仍然有巨大的质量需要推离地球并送往月球,仍需要一个极其特殊的火箭来完成此任务。 从各个方面看,土星V火箭都可作为登月工程十足冒险精神的缩影。它的尺寸、推力和质量都十分巨大,需要有庞大的设施去建造、测试、运输和发射,其发动机以惊人的速度消耗惊人数量的推进剂。同时它还要求精确细致地控制好所产生的巨大推力。NASA为设计它绞尽脑汁,之所以这样是因为其设计者一开始可能计划建造规模更大的火箭,相比之下,土星V火箭似乎相对简单些,但是当将想法变成现实时,给美国航空航天工业施加的压力全然不亚于飞船所带来的压力。 土星V的起源可以追溯到“二战”前德国业余火箭俱乐部--VfR(太空旅行协会),年轻的沃纳·冯·布劳恩在那里作为天才火箭工程师和创始人脱颖而出。当德国准备入侵欧洲时,其军队按《凡尔赛条约》禁止用传统的远程大炮,因此对太空旅行协会的成就和如何将新的火箭技术运用到向敌人发射弹头产生了浓厚的兴趣。 冯·布劳恩领导着一支以佩内明德为基地的工程师团队。佩内明德是德国波罗的海岸尤兹德姆大岛上的一个半岛,在那里研制出他的以酒精和液氧为燃料的A-4火箭。到了战争末期,常规弹头被安装到A-4火箭的头部,并被德国宣传部更名为V-2(或称复仇者2号). 1944年9月8日在伦敦克伊斯维克的爆炸,标志着V-2火箭作为威慑武器首次使用。随后,数千枚这类火箭被臭名昭著的德国秘密机构(纳粹党卫军)控制下的劳工大规模制造出来,并且在战争最后的几个月内发射,作为摧毁英国人民士气的最后一搏。 当盟军在战争最后时刻穿越欧洲进军时,多支情报专家小组忙着搜寻实用军事技术。冯·布劳恩知道,他的工程师团队的知识与经验对于无论哪一方先抓到他们的盟军部队来说,都将是十分宝贵的战利品。尽管更接近苏联军队,但他更愿意选择西方,故安排他的团队向美军投降。此外,他还帮助美军找回了十分有用的硬件和文献。尽管冯·布劳恩不知羞耻地借助军队发展他的火箭,但他思想深处还有其他的想法,那就是宇宙航行。 1956年,美国国防部下令美国空军负责采办国家远程导弹,在随后的几年里,美国空军及为其工作的公司研制出宇宙神、雷神和大力神导弹。冯·布劳恩的团队当时仍属美国陆军,最初以新墨西哥州的白沙靶场为基地,但现属阿拉巴马州亨茨维尔的陆军弹道导弹局,已经设计出红石和丘比特导弹。前者是美国第一代能将有效载荷送入轨道的火箭。在苏联于1957年10月4日发射Sputnik人造地球卫星而开启太空竞赛后,冯·布劳恩的朱诺I型火箭(加固体燃料顶上级的红石导弹)为美国而战,携带科学用途更多的探索者I号进入了高轨道。然而,火箭不可避免地与所携带的核武器联系到一起。从那时起到现在,美国人能够建造轻型核弹头,他们的军用火箭大都是低推力运载火箭,运载能力较低,不宜用作宇宙飞船的运载工具。而另一方面,苏联的核武器则是巨大笨重的家伙,因此他们的火箭必须是大推力,可为航天器提供更大的运载能力。认识到这一弱点后,冯·布劳恩的团队首先在丘比特导弹(实质上是增强型红石导弹)顶部增加固体燃料火箭,成为朱诺II型宇宙运载火箭,接着团队转向开发航天专用的重型运载火箭。最初命名为超级丘比特,将多个第一级发动机和储箱捆在一起以获得所需大推力,这一方案逐步演变成“土星”。当“土星”的早期开发工作持续到1960年时,冯·布劳恩的团队发现随着他们火箭的民用,他们已转到NASA。他们在亨茨维尔的设施变成了马歇尔航天中心,冯·布劳恩任中心主任。肯尼迪总统的登月目标确定后,土星火箭的研制就成为民用航天的一部分,而其最终设计方案与它将运载的阿波罗飞船的需求紧密联系在一起。 尽管最初想设计一个完整的运载火箭系列,但最终只按计划研制了3个型号的土星火箭。土星I是最早的研制系列,用它验证通过捆绑多个发动机以提高推力的设想,同时也试验了早期的阿波罗硬件。土星IB使用改进型第一级,并使用一个由麦道公司制造的新型高效火箭级S-IVB。这级火箭对于阿波罗工程至关重要,它构成了土星V火箭的第三级,为所有NASA的载人登月飞船提供最后的推力。在土星IB火箭中,S-IVB是载人级运载火箭的第二级,能将指令勤务舱或登月舱(但不能同时)送入地球轨道。土星V是土星火箭家族中的主要成员,之所以称为土星V是因为在冯·布劳恩的脑海中,在土星I火箭之后有3个图纸上的设计方案未实际建造。事实上,随着NASA早期计划的变更,有很多型号都停留在图纸阶段,以便赶上任务进展。其中很多型号使用不同数量的两种正在研发的发动机,即F-1和J-2,但可以同时搭载指令勤务舱和登月舱,完成登月任务的是神圣的土星V.
阿波罗是如何飞到月球的——1.7 铸剑为犁: 冯·布劳恩的火箭
书名: 阿波罗是如何飞到月球的
作者: W·David Woods
出版社: 清华大学出版社
译者: 董光亮 | 孙威 | 李平
出版年: 2012-3
页数: 378
定价: 69.00元
装帧: 平装
ISBN: 9787302275497