סטורן (משפחת משגרים)

משפחת משגרי הסטורן (באנגלית: Saturn) הוא כינויה של סדרת משגרים אמריקאית, שפותחה עבור תוכנית אפולו של נאס"א במסגרתה הונחת האדם הראשון על הירח. מוביל פיתוח המשגרים היה וורנר פון בראון, מדען טילים גרמני שהובא לארצות הברית במסגרת מבצע פייפרקליפ ב-1945, שהיה מנהל מרכז טיסות החלל מרשל באותה תקופה. הידוע מבין משגרי הסדרה הוא משגר הסטורן V, שכונה גם בשם "האדיר בטילים", אשר נכון להיום הוא המשגר העוצמתי ביותר שאי פעם שוגר. משגרי הסדרה שוגרו 32 פעמים, מתוכם ל-15 משימות מאוישות, בין אוקטובר 1961 ליולי 1975. חוץ מתוכנית אפולו שימשו המשגרים גם את תוכנית סקיילאב ואת פרויקט לווייני הפגסוס. עוד לפני ששוגר לחלל אקספלורר 1, הלוויין האמריקאי הראשון, ב-31 בינואר 1958, הועלו הצעות לפיתוח משגר בעל יכולות נשיאה גבוהות. באפריל 1957 החלו תכנונים ראשוניים למשגר בעל יכולת נשיאה של בין 9,000 ל-18,000 ק"ג למסלול סביב כדור הארץ, ובין 2,500 ל-5,500 ק"ג למהירות מילוט מכדור הארץ. בדצמבר 1957 הציגה קבוצת המדענים והמהנדסים בראשותו של ורנר פון בראון, שעבדו באותה עת עבור הסוכנות הצבאית לטילים בליסטיים (ABMA), הצעה לתוכנית פיתוח משגרים בפני מחלקת ההגנה של ארצות הברית. ההצעה כללה פיתוח משגר בעל דחף של כ-6.7 מגה-ניוטון. לאחר שהושלמו מחקרים, שהראו כי פיתוח אשכול מנועים בעל דחף שכזה אפשרי, ב-15 באוגוסט 1958, הורתה DARPA (אז ARPA) להתחיל במחקר ופיתוח התוכנית, שלימים קיבלה את השם סטורן. המטרה הראשונית של תוכנית המחקר, הייתה להוכיח כי על ידי חיבור מספר מנועים לשלב יחיד (אשכול מנועים), בשימוש ברכיבים קיימים, ניתן להפיק כמויות גדולות של דחף. הטכניקה הוצגה על ידי בניית אשכול מנועים ובחינתו ברדסטון ארסנל, אלבמה (שהפך לימים למרכז טיסות החלל מרשל). המחקרים הראו גם כי ניתן להשתמש בחמצן הנוזלי ובמכלי הדלק שפותחו במקור עבור טילי הרדסטון והיופיטר, עבור המשגר החדש. כמו כן הוראה כי מנוע ה-S-3D, ששימש את טילי היופיטר והתור, יוכל לעבור שיפור ולהפיק כ-850 קילו-ניוטון דחף, וכך קיבלה רוקטדיין (Rocketdyne), חברת בת של נורת' אמריקן אוויאיישן חוזה לשדרוג המנוע. לאחר ששודרג המנוע הוא קיבל זיהוי חדש - H-1. במקור הפיק ה-H-1 כ-750 קילו-ניוטון אך בהמשך הפיק עד לכ-950 קילו-ניוטון. במקביל לפיתוח ה-H-1, בוצעו מחקרים לפיתוח מנוע יחיד שיוכל להפיק בעצמו כמויות גדולות של דחף. מחקרים אלו הובילו בסופו של דבר לפיתוח ה-F-1, מנוע בעל דחף של 6.7 מגה-ניוטון, ששימש בשלב הבסיס של משגרי הסטורן. באוקטובר 1958 הפכה ARPA את תוכנית המחקר לתוכוכנית פיתוח שמטרתה לספק משגר אמין (שיבנה בטכניקת האשכולות) שיוכל לשמש כשלב ראשון למשגר רב שלבי למשימות חלל מורכבות. המשגר קיבל אז את השם "ג'ונו V" (כהמשך לג'ונו 1 וג'ונו 2). קבוצת המחקר השלימה באותו זמן תרשימים ראשוניים של המשגר כך שניתן יהיה להתחיל לפתח את שלבים נוספים שיורכבו עליו. בתחילת 1959 שונה השם "ג'ונו" לשם "סטורן", על שם כוכב הלכת סטורן (שבתאי), הבא אחרי כוכב הלחץ יופיטר (צדק), שעל שמו נקרא הטיל הקודם שפיתחה קבוצתו של פון בראון. מאוחר יותר ב-1959 החליטה מחלקת ההגנה של ארצות הברית כי אין לה צורך במשגר העוצמתי ולכן העבירה את התוכנית לידי סוכנות החלל החדשה שהוקמה - נאס"א. עם קבלת האחריות על פיתוח המשגרים, הקימה נאס"א "ועדת הערכה למשגר הסטורן" (שנודעה גם כוועדת סילברסטיין), שכללה נציגים מנאס"א וממחלקת ההגנה. הוועדה המליצה כי כל השלבים הנוספים שיפותחו עבור משגר הסטורן, יונעו על ידי מנועי מימן וחמצן רבי עוצמה, וכי מנוע מימן חדש יפותח. המלצות אלו הביאו לפיתוח שלבי הסטורן ולפיתוח מנוע ה-J-2. בתחילת 1960 הציגה נאס"א את תוכניתה, שכללה פיתוח סדרת משגרים גדולים, שיתבססו על אותם רכיבים. המשגר הראשון בסדרה, הסטורן I, היה אמור להיות משגר תלת-שלבי (בסופו של דבר, על ידי הגברת הדחף של השלב השני, בוטל פיתוח השלב השלישי), ו-10 ממנו תוכננו להיבנות. במהלך 1960 נבחרה דאגלס איירקראפט קומפני לבנות את שלבו השני של המשגר, שקיבל את הזיהוי S-IV, שהונע על ידי 6 מנועי RL-10A-3. רוקטדיין נבחרה לפתח את מנוע ה-J-2. עם הקמת מרכז טיסות החלל מרשל ביולי 1960, הועברה קבוצתו של פון בראון רשמית לידיה של נאס"א. ב-25 במאי 1961 הציג נשיא ארצות הברית דאז, ג'ון קנדי, את המטרה הלאומית להנחתת אדם על הירח עד תום העשור. הצהרה זו יצרה את הצורך המידי בפיתוח משגר גדול הרבה יותר מהסטורן I. בינואר 1962 הודיעה נאס"א כי המשגר הבא בסדרת הסטורן יהיה הסטורן V, אשר יפיק דחף של כ-33.5 מגה-ניוטון, פי 5 מהסטורן I, והוא יוכל לשאת עד ל-120 טון למסלול LEO. עבור המשגר החל פיתוחם של שלבים חדשים: ה-S-II וה-S-IVB, שניהם מונעים באמצעות מנועי ה-J-2. ביולי 1962, עם בחירת שיטת ה-LOR כשיטה המועדפת לטיסה לירח, הועלה הצורך בפיתוח משגר נוסף, עוצמתי יותר מהסטורן I אך חלש יותר מהסטורן V, שישא את חלליות האפולו למסלול סביב כדור הארץ, שם יוכלו לבחון אותם בפעולה. המשגר החדש קיבל את הזיהוי סטורן IB, והוא כלל שלב ראשון S-IB (שדרוג של שלב הראשון של הסטורן I) ושלב שני S-IVB (שלבו השלישי של הסטורן V). לולא פותח הסטורן IB, היה על נאס"א להמתין 5 שנים נוספות, להשלמת הסטורן V, לפני שהייתה יכולה לבחון את חללית האפולו בפעולה. ערך מורחב – סטורן I ב-27 באוקטובר 1961 שוגר הסטורן I בפעם הראשונה מנמל החלל קייפ קנוורל שבפלורידה. המשימה קיבלה את השם SA-1 (סטורן-אפולו 1) והושלמה בהצלחה. ב-25 באפריל וב-16 בנובמבר 1962 שוגרו המשימות SA-2 ו-SA-3, ששימשו גם את פרויקט הייווטר (Highwater - מים גבוהים). SA-4 שוגרה ב-28 במרץ 1963. ארבע משימות אלו כללו שלב ראשון מסוג S-I ושלב דמה שני (שבשיגורי פרויקט הייווטר מולא במים). משימת SA-5, ששוגרה ב-29 בינואר 1964, הייתה הראשונה שכללה שלב שני (S-IV) אמיתי, הציבה בהצלחה מטען במשקל 17 טון במסלול. משימות SA-6 ו-SA-7, ששוגרו ב-28 במאי וב-18 בספטמבר 1964, הציבו בהצלחה דגמים של החללית אפולו במסלול. ב-25 בפברואר 1965 שוגרה משימת SA-9 (לפני SA-8) שהייתה הראשונה שכללה לוויין פגסוס. SA-8 ו-SA-10 שוגרו בהצלחה ב-25 במאי וב-30 ביולי 1965 וכללו גם הם לווייני פגסוס. לאחר 10 שיגורים שהושלמו כולם בהצלחה מלאה, הסתיימה תוכנית הפיתוח של הסטורן I. שיגורי הסטורן I בוצעו מ-LC-34 ו-37 שבנמל החלל קייפ קנוורל, פלורידה. ערך מורחב – סטורן IB ב-26 בפברואר 1966 שוגר הסטורן IB למשימתו הראשונה - SA-201 - ובחרטומו דגם של החללית אפולו, לטיסת מבחן תת-מסלולית. SA-203 שוגר ב-5 ביולי 1966 (לפני SA-202) ובחן את התנהגות שלב ה-S-IVB במסלול. SA-202 שוגר ב-25 באוגוסט 1966 ונשא דגם של החללית אפולו לטיסה תת-מסלולית. SA-204 יועד לשגר את משימת אפולו 1 - טיסת המבחן המסלולית והמאוישת הראשונה של החללית אפולו, המשימה המאוישת הראשונה של משגר סטורן, והמשימה המאוישת הראשונה בתוכנית אפולו - ב-21 בפברואר 1967. אך ב-27 בינואר 1967, במהלך תרגול, פרצה שרפה בתא הפיקוד של החללית ושלושת אנשי הצוות נהרגו. ה-SA-204 שימש בסופו של דבר לשיגור משימת אפולו 5 - טיסת מבחן לא מאוישת של רכב הנחיתה הירחי - ששוגרה ב-22 בינואר 1968. SA-205 שיגר לחלל את משימת אפולו 7, המשימה המאוישת הראשונה בתוכנית (והאחרונה של המשגר במסגרת תוכנית אפולו), ב-11 באוקטובר 1968. SA-206 שיגר לחלל את משימת סקיילאב 2 (סקיילאב 1 היה שיגור התחנה לחלל) אל תחנת החלל סקיילאב ב-25 במאי 1973. SA-207 שיגר את משימת סקיילאב 3 ב-28 ביולי 1973. SA-208 כמעט ושימש לשיגור משימת חילוץ לצוות סקיילאב 3, שבחלליתו צצו בעיות, אך הבעיות תוקנו, והמשגר שימש לבסוף לשיגור משימת סקיילאב 4 (משימתו המקורית) ב-16 בנובמבר 1973. SA-209 היה בכוננות לשיגור משימות חילוץ לסקיילאב 4 ואחר כך למשימת אפולו-סויוז אך משימות כאלו לא נצרכו. לאחר מכן יועד לשגר את משימת סקיילאב 5, משימה שמטרתה הייתה להעלות את סקיילאב למסלול גבוה יותר, מאחר שמסלול החל לדעוך. משימה זו בוטלה, והמשגר מוצג כיום במרכז החלל קנדי. SA-210 שימש לשיגור משימת אפולו-סויוז ב-15 ביולי 1975. מלבד 10 משגרים אלו היו עוד 4 משגרים: SA-211 נבנה אך מעולם לא שוגר. SA-212 נבנה ושלבו השני (S-IVB) הפך להיות תחנת החלל סקיילאב. למשגרים SA-213 ו-214 נבנו רק שלבים ראשונים, שמאחר ולא שימשו נשלחו לגריטה (יחד עם שלבו הראשון של ה-SA-212). שיגורי הסטורן IB בוצעו מ-LC-34 שבנמל החלל קייפ קנוורל ומ-LC-39 שבמרכז החלל קנדי הצמוד. בשיגורים מ-LC-39, שנבנה לשיגור הסטורן V, הורכב הסטורן IB על מגבה מיוחד. ערך מורחב – סטורן V ב-9 בנובמבר 1967 שיגר הסטורן V הראשון, SA-501, את משימת אפולו 4, שכללה חללית אפולו לא מאוישת, למסלול סביב כדור הארץ. המשימה הושלמה בהצלחה. SA-502 שיגר את אפולו 6, עוד משימה לא מאוישת, ב-4 באפריל 1968. במשימה זו אירעו מספר בעיות בשלב השני והשלישי של המשגר, אך בכל זאת המשימה נחשבה להצלחה. SA-503, ששוגר ב-21 בדצמבר 1968, נשא את משימת אפולו 8 - המשימה המאוישת הראשונה של הסטורן V והמשימה המאוישת הראשונה מעולם אל מחוץ לגבולות כדור הארץ - אל עבר הירח. SA-504 שיגר את משימת אפולו 9 למסלול סביב כדור הארץ ב-3 במרץ 1969. AS-505 שיגר את משימת אפולו 10 למסלול סביב הירח ב-18 במאי 1969. ב-16 ביולי 1969 שיגר ה-SA-506 את משימת אפולו 11 - המשימה המאוישת הראשונה שנחתה על הירח. SA-507 נשא את משימת אפולו 12, משימה מאוישת נוספת שנחתה על הירח, ב-14 בנובמבר 1969. זמן קצר לאחר שיגורו נפגע המשגר מברק פעמיים אך לא אירע לו נזק. SA-508 שימש לשיגור משימת אפולו 13 ב-11 באפריל 1970. רעידות קשות בעת השיגור גרמו לכיבוי מוקדם של המנוע הראשי. ללא קשר לרעידות, מכל חמצן שהתפוצץ בתא השירות של החללית גרם לביטול הנחיתה הירחית והצוות חזר לכדור הארץ. SA-509 שימש לשיגור אפולו 14 אל הירח ב-31 בינואר 1971, SA-510 שימש לשיגור אפולו 15 אל הירח ב-26 ביולי 1971, SA-511 שימש לשיגור אפולו 16 אל הירח ב-16 באפריל 1972, ו-SA-512 שימש לשיגור אפולו 17 אל הירח ב-6 בדצמבר 1972. אפולו 17 הייתה המשימה המאוישת האחרונה עד כה אל מחוץ לגבולות כדור הארץ. SA-514 נבנה ויועד לשגר את משימות אפולו 18 או 19 אל הירח אך משימות אלו בוטלו, ולכן פורק המשגר וחלקיו מוצגים במרכזי נאס"א השונים. SA-515 יועד לשגר את סקיילאב 2 אך התוכנית בוטלה, המשגר פורק, וחלקיו מוצגים גם הם. כל משגרי הסטורן 5 (כולל ה-INT-21) שוגרו מ-LC-39 שבמרכז החלל קנדי, פלורידה, שנבנה במיוחד בשביל המשגר. LC-39, הכולל שני כני שיגור (A ו-B), הוסב לקראת שנות ה-80 לשיגור מעבורות החלל שהיו בפיתוח. ערך מורחב – סטורן INT-21 SA-513, שקיבל את השם סטורן INT-21, כלל את שני השלבים הראשונים של הסטורן 5, אך שלבו השלישי הוחלף בתחנת החלל סקיילאב (שהיה שלב ה-S-IVB של הסטורן IB‏ SA-212 שעבר שיפוץ). הוא שוגר ב-14 במאי 1973. מלבד 4 דגמי הסטורן ששוגרו (I,‏ IB,‏ V ו-INT-21), מספר רב של משגרים נוספים, שהתבססו על אותם רכיבים, תוכננו אך מעולם לא נבנו (ארס 1 וארס 5). תוכנית אפולו מרכז טיסות החלל מרשל וורנר פון בראון N-1 הסטורן I, הסטורן IB והסטורן V באתר historic spacecraft (באנגלית) Abe Silverstein The Man Who Put Men on the Moon סטורן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) Space Launch Report