解密阿波羅登月計劃中運載火箭是如何設計和執行的？附：NASA解密檔案

文 / 王不留（微信公眾號：王不留）

 

早晨看到2020年精彩瞬間的超燃宣傳片，深為國家的強盛而自豪。

 

2020年，中國航天最引人注目的成績，莫過於嫦娥五號任務順利完成。11 月 24 日 4 時 30 分，長征五號遙五運載火箭成功發射，帶著嫦娥五號探測器飛往月球。

 

我聯想到阿波羅登月計劃，人類第一次登上月球。那是無法想像的19世紀60年代。

 

那個時代的人類是如何將航天器送到月球的？

 

帶著這個問題，我在NASA官網扒到了一份解密的《土星5號運載火箭飛行手冊》，可以略解心中疑問。

 

文件於1969年8月15日定稿，同年10月5號完成修改。

 

土星5號運載火箭（英文：Saturn V），是美國國家航空航天局（NASA）在阿波羅計劃和天空實驗室計劃兩項太空計劃中使用的多級可拋式液體燃料火箭。

 

手冊中所指的SA 507火箭於1969年11月14日發射升空，圓滿完成了“阿波羅12號”任務。

 

 

通讀這份手冊，由衷讚歎20世紀60年代的航天技術，以及航天人員的細緻嚴謹。

 

文件共計244頁，主要分十章。

 

第一章 總述

 

土星5號為三級火箭，S-IC級為芯一級，S-II級為芯二級，S-IVB級為芯三級，承包商分別為波音公司、北美航空公司以及道格拉斯飛行器公司。

 

 

第二章 效能

 

主要是介紹此款火箭效能的一些資料和圖表。

 

第三章 緊急情況及措施

 

操作艙裡密密麻麻的按鈕，相比開汽車的操作，就能理解航天工程對宇航員極為嚴苛的專業技能要求。

 

 

本章還介紹了火箭出現問題的解決措施，以及各類注意事項。

 

第四章 S-IC級

 

S-IC級推進器的高度達42米，直徑10米（不包含尾翼），淨重131噸，裝滿燃料後重量將近2300噸。主要包括：前裙、氧化劑箱、箱間段、燃料箱和推力結構。

 

 

這個是一級推進器的點火流程。

 

 

第五章 S-II級

 

S-II級有24.8米高，直徑與S-IC級相同，都是10米。S-II的淨重大約36噸，加滿燃料後重達490噸。

 

S-II級結構由殼體(包括前裙、後裙和級間段)、推進劑箱(包括液氫箱和液氧箱)和推力結構組成。

 

 

這個是二級推進器的點火過程。

 

 

第六章 S-IVB級

 

S-IVB級高18米，直徑6.6米，淨重11噸，加滿燃料後重114噸。它使用了一個J-2火箭發動機，在兩個燃料櫃間也使用了共享箱壁。

 

S-IVB級的基本結構組成：前裙、推進劑箱、後裙、推力結構和後級間段。除推進劑箱外，其他部分全為蒙皮桁條鋁合金結構。

 

 

這個是三級推進器的點火過程。

 

 

第七章 控制裝置單元

 

控制裝置單元是裝在土星5號S-IVB級頂部的一個圓筒形結構。它的內壁分佈著土星5號火箭的彈道計算機、姿態穩定系統等關鍵部件，是整枚火箭的大腦。

 

 

儀器艙的基本結構是一個由鋁合金蜂窩夾層材料製成的短圓筒，這是由三塊長度相等的蜂窩夾層板拼成的，前後端框由擠壓成的特製鋁型材製成，型材粘接到蜂窩夾層上。

 

 

第八章 地面支撐對接

 

 

 

第九章 排程中心監控

 

 

 

第十章 任務變數和約束

 

 

不少內容太專業，作為一個吃“軟”不吃“硬”的程式設計師，完全理解較有難度。

 

如感興趣，可以關注“王不留”公眾號，回覆“航天手冊”，獲取解密文件。

 

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王不留，混跡基層八年窮屌絲，考研準備四個月，考上中國科技大學MBA，成為一家軟體上市公司中層管理者（附備考攻略）

 

今天是工作日持續寫作第 13/100 天。