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土星5号运载火箭

土星5号(SA-501)摄于
阿波罗4号发射前
土星5号运载火箭(Saturn V),又译神农五号,亦称为月球火箭,是美国国家航空航天局(NASA)在美国登月计划(阿波罗登月计划)和天空实验室计划两项太空计划中使用的多级可抛式液体燃料火箭。
“土星5号”火箭是迄今为止世界上最庞大的运载火箭。它由三级组成,最大直径10米,连同尾翼在内共达18米。火箭本身高达86.6米,安装阿波罗飞船和救生火箭后,总高度达到110.6米,相当于36层楼房。火箭的第一级叫S-1C,高42米,直径10米,有5台发动机,装有2075吨液氧煤油推进剂。一旦发动机点火,2000多吨的“饮料”,它仅用2分34秒就可以全部“喝”干,产生的高温气体以2900米/秒速度喷射,可产生3500吨推力;第二级叫S-2,直径也是10米,有5台发动机,装有450吨液氢液氧低温高能推进剂,产生500吨的推力;第三级叫S-4B,直径6米,采用1台第二级使用的液氢液氧推进剂发动机,可产生100吨的推力。   
“土星5号”的零部件计有560万之多,而且还净是一些大“家伙”,它最粗的燃料管道可以爬进一个人,发射时平均1秒钟就可为第一级火箭的5台发动机输送15吨燃料。当火箭巨大的发动机试车时,会产生极为可怕的噪声,一旦风向不对或云层较低,附近建筑的窗户玻璃就会被震碎。为此,每次发动机试验时都不得不进行周密的气象预报,以免带来不必要的损失和周围人们的抱怨。  
“土星5号”还是个名副其实的“大力士”,它的起飞重量2950吨,起飞推力3400吨,能够将47吨的有效载荷送上月球,或将139吨的有效载荷送上近地轨道。  
“土星5号”是用于载人的火箭,因此它在设计上强调了非常高的可靠性指标,它的每个部件都要在真实的工作环境里,甚至比预期条件还要恶劣的环境里(包括加速度、振动、应力、疲劳载荷、压力、温度、湿度、腐蚀)进行反复的试验。火箭设计师们按?过验证的可靠性指标,制订了每个部件的评价方法。为了达到0.990(即99%)以上这一可靠性指标,火箭上采用了冗余部件。火箭全箭的可靠性指标是所有各部件可靠性指标的乘积。例如,一个部件的可靠性是99%,另一个部件也是99%,那么这两个部件组合在一起的系统的可靠性只有0.99×0.99=0.9801,即98.01%。一枚运载火箭有成千上万个部件,因此要使火箭达到99%的高可靠性,必须使每一个部件都有极高的可靠性,这是相当困难的。而在20世纪60年代,“土星5号”的可靠性已达到了99%,这无疑是个奇迹。
 

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