Saturn V

Rozbalit box

Obsah boxu

Saturn V (vyslovováno jako Saturn pět) byla americká vícestupňová nosná raketa na kapalné pohonné látky, používaná NASA v rámci programů Apollo a Skylab. Byla vyvinuta pod vedením Wernhera von Brauna v Marshallově vesmírném letovém středisku v Huntsville v Alabamě. Dodnes zůstává nejvyšší, nejtěžší a nejvýkonnější raketou, která kdy byla úspěšně uvedena do provozu, a drží rekord vynesení nejtěžšího nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země.

Hlavním úkolem rakety Saturn V bylo dopravit člověka na Měsíc, což se podařilo v rámci programu Apollo. Celkem se uskutečnilo 13 startů této rakety v letech 1967 až 1973, všechny bez jediné ztráty nákladu. Po ukončení lunárního programu vynesla raketa Saturn V na oběžnou dráhu vesmírnou stanici Skylab. Je považována za jeden z největších úspěchů v historii raketové techniky a za symbol amerického vesmírného programu.

📜 Historie a vývoj

Vývoj rakety Saturn V je neoddělitelně spjat se studenou válkou a vesmírným závodem mezi Spojenými státy a Sovětským svazem. Po úspěšném vypuštění družice Sputnik 1 v roce 1957 a letu Jurije Gagarina do vesmíru v roce 1961 se USA ocitly v technologickém skluzu. V reakci na to prezident John F. Kennedy ve svém projevu z 25. května 1961 vyhlásil ambiciózní cíl: "dopravit člověka na Měsíc a bezpečně ho vrátit zpět na Zemi" do konce desetiletí.

Tento cíl si vyžádal vývoj zcela nové, mimořádně výkonné nosné rakety. Hlavním konstruktérem se stal Wernher von Braun, německý raketový inženýr, který během druhé světové války vedl vývoj rakety V-2 a po válce byl v rámci operace Paperclip převezen do USA. Von Braun a jeho tým v Marshallově vesmírném letovém středisku navrhli sérii raket Saturn. Saturn V byl největší a nejvýkonnější z nich, přímo navržený pro lunární mise. Koncept vycházel z dřívějších studií raket označovaných jako "C-5".

Vývoj a výroba jednotlivých stupňů byly svěřeny různým leteckým a kosmickým společnostem:

• **První stupeň (S-IC)** vyráběla společnost Boeing v Michoud Assembly Facility v New Orleans.
• **Druhý stupeň (S-II)** měla na starosti společnost North American Aviation v Kalifornii.
• **Třetí stupeň (S-IVB)** vyráběla Douglas Aircraft Company v Huntington Beach.
• **Přístrojovou sekci (Instrument Unit)**, mozek celé rakety, vyvinula a postavila společnost IBM.

První zkušební let bez posádky, mise Apollo 4, se uskutečnil 9. listopadu 1967 a byl naprosto úspěšný.

🚀 Program Apollo

Saturn V byl páteří programu Apollo. Celkem 12 startů bylo věnováno tomuto programu.

• **Apollo 4 a Apollo 6**: Bezpilotní testovací lety, které ověřily funkčnost všech systémů rakety.
• **Apollo 8** (1968): První let s lidskou posádkou. Raketa vynesla astronauty Franka Bormana, Jima Lovella a Williama Anderse na oběžnou dráhu Měsíce.
• **Apollo 9**: Test lunárního modulu na oběžné dráze Země.
• **Apollo 10**: Generální zkouška přistání na Měsíci; lunární modul se přiblížil k povrchu na vzdálenost 15 km.
• **Apollo 11** (1969): Historická mise, která dopravila Neila Armstronga a Buzze Aldrina na povrch Měsíce.
• **Apollo 12** až **Apollo 17** (1969–1972): Další úspěšné mise s přistáním na Měsíci, s výjimkou mise Apollo 13, kde porucha na servisním modulu zabránila přistání, ale posádka se díky improvizaci a spolehlivosti rakety (zejména jejího třetího stupně, který pomohl s počáteční korekcí dráhy) bezpečně vrátila na Zemi.

Každý start rakety Saturn V v rámci programu Apollo byl úspěšný v tom smyslu, že raketa vždy splnila svůj úkol a dopravila kosmickou loď na určenou dráhu.

🛰️ Skylab a konec éry

Po ukončení programu Apollo byl poslední vyrobený Saturn V upraven pro vynesení vesmírné stanice Skylab. Dne 14. května 1973 odstartovala dvoustupňová verze rakety (označená jako Saturn V INT-21) a úspěšně dopravila stanici Skylab o hmotnosti 77 tun na oběžnou dráhu. Během startu došlo k poškození stanice (utržení jednoho solárního panelu a tepelného štítu), ale samotná raketa fungovala bezchybně.

To byl poslední let rakety Saturn V. Původně plánované další mise, včetně programu Apollo Applications, byly zrušeny z důvodu rozpočtových škrtů a přesunu zájmu NASA k programu Space Shuttle. Tři zbývající kompletní rakety Saturn V se tak staly muzejními exponáty.

⚙️ Technický popis

Saturn V byla třístupňová raketa navržená pro maximální spolehlivost a výkon. Každý stupeň se po vyhoření paliva oddělil, aby se snížila celková hmotnost a zbývající část mohla pokračovat v letu vyšší rychlostí.

📏 Rozměry a parametry

• **Výška:** 110,6 m (včetně lodi Apollo a záchranné věžičky)
• **Průměr:** 10,1 m
• **Vzletová hmotnost:** Přibližně 2 970 000 kg
• **Tah při startu:** Přibližně 34,5 MN (meganewtonů)

🔥 První stupeň (S-IC)

První stupeň, S-IC, byl největší a nejvýkonnější. Měl výšku 42 metrů a průměr 10,1 metru. Byl poháněn pěti motory Rocketdyne F-1, nejsilnějšími jednokomorovými raketovými motory na kapalná paliva, jaké kdy byly vyrobeny.

• **Motory:** 5 × F-1
• **Palivo:** RP-1 (vysoce rafinovaný petrolej)
• **Okysličovadlo:** Kapalný kyslík (LOX)
• **Doba činnosti:** Přibližně 168 sekund
• **Dostup:** Cca 68 km

Po vyhoření paliva se stupeň oddělil a dopadl do Atlantského oceánu.

💨 Druhý stupeň (S-II)

Druhý stupeň, S-II, byl vysoký 24,9 metru. Jeho hlavní inovací bylo použití ultralehkého paliva – kapalného vodíku.

• **Motory:** 5 × Rocketdyne J-2
• **Palivo:** Kapalný vodík (LH2)
• **Okysličovadlo:** Kapalný kyslík (LOX)
• **Doba činnosti:** Přibližně 384 sekund

Tento stupeň vynesl zbytek sestavy téměř na oběžnou dráhu Země, než se oddělil a také dopadl do oceánu.

🌍 Třetí stupeň (S-IVB)

Třetí stupeň, S-IVB, byl nejuniverzálnější částí rakety. Měl výšku 17,8 metru.

• **Motor:** 1 × Rocketdyne J-2
• **Palivo:** Kapalný vodík (LH2)
• **Okysličovadlo:** Kapalný kyslík (LOX)
• **Funkce:**

   1.  První zážeh (cca 2,5 minuty) pro dosažení stabilní parkovací dráhy kolem Země.
   2.  Druhý zážeh (cca 6 minut), známý jako **Trans-Lunar Injection (TLI)**, který udělil kosmické lodi Apollo rychlost potřebnou k opuštění zemské gravitace a cestě k Měsíci.

Po dokončení TLI byl stupeň S-IVB u pozdějších misí Apollo záměrně naveden na kolizní kurz s Měsícem, kde jeho dopad zaznamenaly seismometry zanechané předchozími misemi.

🧠 Přístrojová sekce (Instrument Unit)

Nad třetím stupněm se nacházel prstenec o výšce přibližně 1 metr, nazývaný Instrument Unit (IU). Jednalo se o "mozek" celé rakety. Obsahoval navigační systém, gyroskopy, akcelerometry a počítač, který řídil celou raketu od startu až po oddělení kosmické lodi Apollo.

🌕 Průběh typické lunární mise

1. **Start:** Pět motorů F-1 prvního stupně se zažehlo a raketa se vznesla z rampy LC-39 v Kennedyho vesmírném středisku. 2. **Odhození 1. stupně:** Ve výšce asi 68 km se po vyhoření paliva oddělil první stupeň. 3. **Zážeh 2. stupně:** Okamžitě se zažehlo pět motorů J-2 druhého stupně, které pokračovaly v akceleraci. 4. **Odhození 2. stupně:** Ve výšce asi 175 km se oddělil druhý stupeň. 5. **Dosažení parkovací dráhy:** Krátký zážeh jediného motoru J-2 třetího stupně S-IVB navedl sestavu na nízkou oběžnou dráhu Země. Zde posádka provedla kontrolu systémů. 6. **Trans-Lunar Injection (TLI):** Přibližně po dvou obězích Země byl motor třetího stupně znovu zažehnut. Tento manévr udělil kosmické lodi únikovou rychlost a nasměroval ji k Měsíci. 7. **Transpozice a dokování:** Po TLI se velitelský a servisní modul (CSM) oddělil od třetího stupně, otočil se o 180° a připojil se k lunárnímu modulu (LM), který byl uložen v adaptéru nad třetím stupněm. 8. **Odhození 3. stupně:** Po vytažení LM byla spojená loď Apollo oddělena od nepotřebného třetího stupně, který byl ponechán svému osudu (dopad na Měsíc nebo let na heliocentrickou dráhu).

🏆 Dědictví a význam

Saturn V je dodnes symbolem technologické převahy a odhodlání, které charakterizovaly éru programu Apollo.

• **Spolehlivost:** Během 13 startů nedošlo k žádné fatální poruše samotné nosné rakety. Její 100% úspěšnost je v kategorii supertěžkých nosičů bezprecedentní.
• **Technologický skok:** Vývoj motorů F-1 a J-2, využití kapalného vodíku ve velkém měřítku a pokročilé řídicí systémy posunuly hranice raketové techniky o desítky let dopředu.
• **Inspirace:** Saturn V inspiroval generace inženýrů, vědců a astronautů. Jeho odkaz je patrný i v současných projektech, jako je raketa Space Launch System (SLS), která využívá technologie odvozené z programu Apollo a Space Shuttle.
• **Kulturní ikona:** Záběry startujícího Saturnu V se staly jedním z nejznámějších obrazů 20. století.

🏛️ Vystavené exempláře

Protože byly tři rakety Saturn V po zrušení dalších misí Apollo ušetřeny, jsou dnes vystaveny jako monumentální exponáty na třech místech v USA:

• **Johnsonovo vesmírné středisko** v Houstonu, Texas.
• **Návštěvnické centrum Kennedyho vesmírného střediska** na Floridě.
• **U.S. Space & Rocket Center** v Huntsville, Alabamě.

Tyto exponáty jsou sestaveny z testovacích a letových komponent, které nebyly nikdy použity.

💡 Zajímavosti

• Akustický tlak generovaný motory F-1 při startu dosahoval hodnoty přes 200 decibelů. Zvuková vlna byla tak silná, že mohla způsobit požár trávy na míle daleko a tlakové vlny byly cítit desítky kilometrů od startovací rampy.
• Spotřeba paliva prvního stupně byla ohromující: za sekundu spálil přibližně 13 tun paliva a okysličovadla.
• Celková energie uvolněná při startu Saturnu V se vyrovnala energii malé jaderné bomby.
• Počítač v přístrojové sekci měl méně výpočetního výkonu než moderní kalkulačka, přesto dokázal bezpečně navigovat raketu o velikosti mrakodrapu.

🧑‍🏫 Pro laiky

• **Nosná raketa:** Je to v podstatě "vesmírný náklaďák", jehož jediným úkolem je vynést náklad (např. družici nebo kosmickou loď s posádkou) do vesmíru.
• **Stupně rakety:** Raketa je rozdělena na několik částí (stupňů), které mají vlastní motory a palivo. Když stupeň vyhoří, oddělí se a spadne, čímž se celá raketa odlehčí a může letět rychleji. Saturn V měl tři takové stupně.
• **Tah:** Je to síla, která tlačí raketu vzhůru. Motory Saturnu V vytvářely obrovský tah, aby zvedly téměř 3000 tun vážící kolos ze země.
• **Trans-Lunární Injekce (TLI):** Představte si, že hodíte kámen tak silně, aby doletěl až k Měsíci. TLI je přesně takový "hod" – krátký, ale velmi silný zážeh motoru třetího stupně, který kosmické lodi udělil rychlost potřebnou k tomu, aby se vymanila z přitažlivosti Země a zamířila k Měsíci.

Šablona:Aktualizováno