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土星五号无法被复制,人类历史上最强火箭,美国为啥造不出来了?

2024-07-21科技

导语

1969年7月20日,美国「阿波罗11号」搭载三名宇航员成功降落在月球表面,这是人类首次登月的历史性一刻。
此时「阿波罗11号」已经在此之前进行了7月16日的发射,并在4天后「7.24」再次返回地球,一切都非常顺利。

阿波罗11号此次执行的主要任务是将宇航员送入太空,然后由「阿波罗指挥模块」负责进行人员的升空和降落,并且在太空中搭建一个由太空仓和月球舱组成的小型的空间站。
这个空间站主要是提供燃料保障来进行返回工作,并在月球表面搜集一些有关月球的物质进行研究。

而此次计划中最为重要的一环,则是控制人员的升空和降落,必须要使用一款具有极大推力的火箭,这样才能控制人员在月球表面升空飞起来并加速到与「阿波罗指挥模块」相同的轨道。
同时,此次火箭的发射,需要在助推器的第一级火箭将后续几级火箭都推出大气层之外,使其在真空环境中进行工作,这样才不会受到过大的空气阻碍。

正是为了这一次宇航员的升空和降落,美国为此专门研发了一款火箭,这就是「土星五号」火箭,也是目前人类航天史上使用过最大的一次火箭,那么它是如何做到的?
为什么后续没有火箭能够复制这一壮举?

一、土星五号火箭。

土星五号火箭的名称是由美国在上世纪60年代设计的太空船「土星运载火箭」中的「5型」发射火箭而得名的,1961年美国总统肯尼迪宣布发射火箭搭载航天员登陆月球,并在1960年代前期开始规划太空计划,从而在1961年10月宣布将美国的发射器称为「土星」系列火箭,并为此制定了「土星六号」和「土星五号」这两款硬件产品。

那么「土星五号」火箭是在美国规划的「阿波罗」计划和「天空实验室」计划的大背景下所用的,所以土星五号火箭也称为运载航天器的火箭,它是一种采用液体燃料的多级可抛式超重型运载火箭。
这种火箭也通常被称为「超重型运载火箭」,它是由目前被称为约翰逊航天中心的前邦迪海角航天中心所研制的,这项研制工作则是由冯·布劳恩领导的航天研究团队所干的。

这支研究团队最初就是从一支由德国在二战期间所建立起来的,这也是人类历史上第一支真正意义上从事火箭研究的专业团队。
而土星五号的设计和建造工作则是从1965年开始,建造工作则是从1967年「土星五号」的火箭发动机开始的。

在该型号的「土星五号」火箭中,总共生产出一共13枚,其中有10枚成功发射,其余3枚则因故未能成功后发射,它们先搭载了13次任务,从而将24名宇航员送入太空。
同时在这24名宇航员中,有12人先后登上过月球,还有9人进入到过月球轨道,还有3人进入到了地球轨道,但是后来只有「阿波罗13号」在执行任务途中发生事故而未能成功登月。

而除此之外,还有其他方面的任务,比如1969年的「阿波罗11号」在登月任务完成之后,将上面所说的各种跡对进行了搜集,并在进行飞行任务期间将太空运往回地球。
同时在1973年的「天空实验室」计划中又将空间站实验舱送入空间,供后续的太空站进行使用,而在1972年12月14日的「阿波罗17号」结束了最后一次登月任务之后,便结束了人类登月的历史,临近其最后一次大任务,土星五号打造和使用耗资65亿美元,是美国在太空竞赛中的重要成果之一。

二、冯·布劳恩的贡献。

「土星五号」火箭能够成功的离开当时的国际局势和科技水平密不可分,它们通常都是进行阿波罗计划的太空船发射时所使用的,其总质量也非常的巨大,高达2800吨,在地面的推力也达到了7830千牛顿。

目前在历史上使用过的火箭中,也仅次于1950年代末由苏联所研发的「未来模式」火箭,它所用的的氢氧燃料的推进剂则与我国「长征五号」的推进剂所用相同。
土星五号所搭载的「S-1C」助推器第一级火箭,它采用了从前沿外部「F-1」发动机的设计方案,同样拥有「S-1B」助推器第二级火箭和「S-IVB」第三级液氢液氧火箭等。

从而正是这将三级火箭合并在一起,组成了土星五号火箭,其巨大的质量和推力,正是它在发射「阿波罗」宇航员任务时所必须用到的,故此土星五号火箭在「阿波罗」计划中的任务非常重要。
同时,这款火箭中所采用的「F-1」发动机,也是在60年代美国航天工程中所使用的最为高性能的液体燃料火箭发动机,以致于后来的火箭制造时,也很少继续使用液体燃料。

因为采用液体燃料的火箭存在着许多的不足,它需要的制造成本非常高,这个成本通常是采用固态燃料火箭的10倍以上,同时液体燃料火箭在发射之前,都需要进行加注作业,而发射后,会在加注过程中留下各种不良影响,这就需要对发射火箭进行大量的检测和改装操作,以确保其下一次的使用。

而尽管土星五号火箭设计图纸一直都保存完整,但由于燃料成本和困难等诸多因素,也已经导致至今,没有火箭能够复制土星五号所取得的辉煌。
但是尽管如此,美国航天领域在发展中又出现了新的需求,随着时代的发展,科技逐渐进步,很多火箭的设计思路和方法都在不断的探索和学习中。

土星五号火箭做为当年所发射的人类第一次登月的佳作,它的存在无疑承载着重大的神话色彩,但是历史上的成功并不代表一定还能成功,新的需求和新的挑战,就需要我们不断的创新和调整。

结语

无论如何,土星五号火箭对于美国航天界来说,都曾是一个历史性的突破,60年代正是受到冷战的影响,世界上大国之间的竞争都非常激烈。
而正是由于当时美国受到的苏联方面所施加的压力,从而有了前行的动力,在「阿波罗」计划的支持下,美国为此也是全力以赴。

随着科技不断的发展,我们或许将来会在火箭制造领域不断的探索新的推进技术和设计理念,未来的火箭技术可能会朝着更加高效、环保的运载火箭的方向发展,以应对资源和环境的挑战。