S-IC

Az S-IC a NASA által az Apollo-program során használt Saturn V rakéták első fokozata volt. Létrejötte egy hosszú fejlesztési folyamat eredménye, amely egészen a második világháborús rakétafegyverig, a V–2-ig vezethető vissza. Tervezője Wernher von Braun, a Saturn rakéták atyja és az általa vezetett mérnökcsoport volt. A fokozat RP–1 jelű kerozint alkalmazott hajtóanyagként és cseppfolyós oxigént oxidálószerként. Ezzel a technikával hatalmas, kicsit több mint 3400 tonnás tolóerőt értek el a tervezők, amely hatékonyan volt képes gyorsítani a 2940 tonnás starttömegű űrszerelvényt. A hatalmas tolóerőt 5 db F–1 hajtóművel állították elő. A rakétafokozatot a Boeing repülőgépgyár építette. Fejlesztésének története Az '50-es évek közepéig az Egyesült Államok az atomfegyvereire és az azokat célba juttató nagy hatótávolságú óriás bombázó repülőgépekre építette katonai doktrináját, valamint arra a stratégiai elemzésre, miszerint más ország 15 éven belül nem lesz képes nukleáris fegyver kifejlesztésére. Azonban a Szovjetunió (majd kicsit később Nagy-Britannia) is atomfegyvert fejlesztett ki, sőt a szovjetek a rakétafejlesztések területén elért eredményei a repülőgép/atombomba kombinációt korszerűtlenné tették. Az USA hadvezetése ezért az addig csak kis intenzitással folyó rakétafejlesztések felgyorsítása mellett döntött. A probléma sürgető megoldása érdekében egyszerre indultak fejlesztések mindhárom amerikai haderőnemnél. Felépítése A rakétafokozat öt fő részegységből állt össze: Meghajtásház Üzemanyagtartály szerkezet Tartályösszekötő szerkezet Oxigántartály szerkezet Felső szoknya A hengeres testű szerkezet alsó traktusa a meghajtásház volt, amelyben az öt darab F-1 hajtómű kapott helyet. Ennek a részegységnek a külsején kapott helyet a négy farokvezérsík is. Ezek a vezérsíkok egyben teherviselő elemek is voltak: ezekkel rögzítették az egész rakétát az indítóplatformhoz. Ennél fogva tehát ez az egység viselte az egész rakéta tömegét, és ez adta át a hajtóművek keltette tolóerőt a teljes szerkezetnek. A farokvezérsíkok a rögzítő funkció mellett a repülés során stabilizáló funkciót is betöltöttek. A henger fő szerkezeti eleme két gyűrű alakú tartóelem volt, amelyekbe a négy külső hajtóművet fogták be (egy a körbe írt négyzet csúcsain), valamint egy harmadik tartóelemet is beépítettek, amely a hossztengely mentén elhelyezett középső hajtóművet tartotta. A fő szerkezeti elemken kívül jó néhány létfontosságú alrendszert is ebbe a részegységbe építettek. Itt kapott helyet a 8 db (az Apollo–15 esetében csak 4 db) fékezőrakéta, amelyek a felszállás során, a fokozat leválása után az S-IC és az S-II véletlen összeütközését voltak hivatottak elhárítani. Belül vezették el a hajtóművenként 2 db üzemanyagvezetéket, amelyek az Üzemanyagtartály szerkezettel kötötték össze a hajtóműházat. És végül ide építették be a hőpjzsot, amely a hajtóművek hőjét tartotta távol a cseppfolyós oxigéntől, nehogy a meleg robbanást okozzon a tartályban. A meghajtásház felett az üzemanyagtartály egység kapott helyet. Az egység fő alkatrésze a kb. 768 000 liter RP–1-es jelű kerozint magába fogadó tartály volt. A tartály belsejébe a hullámok, vagy örvények kialakulása ellen ható bordázatot építettek. A tartályokból indult ki az a 10 db (hajtóművenként egy pár) cső, amelyen át másodpercenként kb. 4 tonna kerozin juthatott a hajtóművekbe. Repülési profilja Az S-IC beindítása jelentette a Saturn V voltaképpeni startját. Az indítási folyamat 34,5 órával a rakéta indítóasztalról történő elemelkedése előtt (T – 28:00:00-nál) kezdődött. A felszállási procedúra pedig 6 másodperccel a felszállás előtt indult el, az oxigén-szelepek nyitásával. Először az oxidálóanyag áramlott a hajtóművek égésterébe, hogy biztos legyen a gyújtás. Ezután beindultak a hajtóművek gázgenerátorai és turbószivattyúi, amelyek a kerozint juttatták el és porlasztották az égéstérbe. A gyújtást egy hipergol (öngyulladó) oldatnak az égéstérben már jelen levő oxigén közé fecskendezésével végezték, amelyre a hajtóanyag szelepeinek nyitásával ráengedték a kerozint. Először a középső hajtóművet indították be, majd párosával a külső hajtóműveket, 0,3 másodperces időközökkel. A rakéta az ébredő tolóerő ellenére még nem mozdult, a rögzítőelemek a helyén tartották, amíg a teljes tolóerő fel nem épült mind az öt hajtóműben. A startfolyamat a teljes tolóerő kialakulásakor elért a visszaszámlálás 0. időpontjára és az ún. visszatartó karok (a rakéta farokvezérsíkjait tartó, az egész szerelvényt szilárdan az indítóasztalhoz kötő mechanikus elemek) elfordultak és már csak a vezérsíkokon átdugott, elgyengített csavarok tartották vissza a rakétát. Ezek 0,5 másodperc alatt szakadtak el és a rakéta megmozdulhatott, ez volt a start igazi pillanata. A Saturn V ekkor gyorsulva emelkedni kezdett. Mindössze 131 métert tett meg – lényegében éppen elhagyta az indítóállás tornyát –, amikor beindult a forgási és bólintási manőver: az űrszerelvényt saját tengelye körüli forgásba vitték, stabilizálva a röptét (mint a lövedékekét szokás) és a függőleges repülést a felszínnel szöget bezáróvá állították át, amely egy hiperbolaív mentén vezetett a Föld körüli keringési pályára. Az emelkedés 135,5 másodpercig ugyanolyan paraméterekkel történt – miközben 69 másodpercnél érte el a rakéta az ún. max Q értéket, a légköri közegellenállás legnagyobb nyomását –, ekkor a center hajtómű leállt. A külső hajtóművek a minimális üzemanyagmaradék eléréséig tovább működtek (ezt a pillanatot a négy beépített szintjelző közül kettő „üres” jelzése jelezte), hozzávetőleg még 25-30 másodpercig. A leállítást az oxigénáramlás megszüntetése okozta, a kerozináramlás leállítása csak tartalék megoldás volt. A hajtóművek leállítási parancsa egyben kiváltotta a fokozatleválasztási parancsot, a piropatronok átrobbantották a fokozatokat egymáshoz kapcsoló kötőelemeket és beindították az S-IC-re épített 8 db fékezőrakétát, amelyek 0,666 másodperces működése eltávolította a kiürült fokozatot a továbbrepülő rakétától. A művelet nagyjából 61 km magasan történt, a fokozatot a mozgási energiája még közel 50 km-re magasabbra vitte, ahonnan az egyre lassuló szerkezet visszazuhant az Atlanti-óceánba, kb. 350 kilométerre Cape Canaveral-től. Megépült példányai Kapcsolódó szócikkek Saturn V S-II S-IVB Források Magyar irodalom Dancsó Béla: Holdséta – A Holdra szállás története, Novella Kiadó Kft, Budapest, 2004. ISBN 978-963-9442-24-5 További információk Stage to Saturn – online könyv a Saturn rakétákról (angol nyelven) The Apollo Saturn Reference Page – leírások, adatok a Saturn rakétákról (angol nyelven) Saturn V (Apollo) Fact Sheet leírás, adatok a Saturn V rakétáról (angol nyelven) Jegyzetek