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美国载人登月最大的疑点是土星5号火箭技术的真

来源:www.dkdcy.com   时间:2022-06-25 02:31   点击:228  编辑:荀枫   手机版

土星5号是指由火箭专家布劳恩设计的Saturn-C5火箭,它的各项指标都可以秒杀现在任何一款火箭:该火箭总重量2970吨,最大直径10.1米,高度110.6米,近地轨道运力140吨,地月转移轨道极限运力48.6吨。相比而言,中国现役最强火箭长征5号的总重量约为867吨,最大直径5米,高度57米,近地轨道运力25吨,地月转移轨道运力8吨,各项指标都逊色不少。

更奇怪的是,即使是造成土星5号的美国,最新研制的现役最强火箭重型猎鹰火箭近地轨道载荷也只有63.8吨,地月转移轨道载荷26.7吨,还没达到当年土星5号一半的运力。

那么,是什么原因导致美国火箭技术“退步”了呢?难道历史上的土星5号是虚构的吗?或者说土星5号的图纸丢失了?

这篇文章,站长就带大家聊聊土星5号的前世今生。

土星5号的前世今生关于美国登月,很多人说这其实是在摄影棚中拍摄的画面,用以诱导苏联进行费用不菲的登月计划,而用于美国登月计划的土星5号火箭,也仅仅是一个巨大的火箭模型。

关于这种说法,站长表示,大家图个一乐就好,千万不要当真。

土星5号火箭的研究背景很简单:在美苏争霸的60年代,载人登月计划成为两国太空竞赛的关键点,而火箭运载能力已经成为限制美国航天发展的最核心因素。

在这种背景下,为了阿波罗登月计划,一揽子登月辅助工程上马。

不过在美国人登月之前,他们必须搞清楚月球表面是什么地形特征,所以他们先开发了月球车,让月球车传回月球特征,这一时间段对应的是咱们国家的嫦娥2号~嫦娥4号阶段。

在这个阶段,也就是1966-1968年,美国陆续发射了7个着陆器降落月球,获得未来阿波罗载人登月着陆地区的第一手资料,其中有5个任务着陆成功。

通过这一阶段的月球车探测,美国人完全了解了月球着陆区的环境、相关的载人航天技术都储备完毕。

然后,美国的登月计划进入到下一阶段,载人登月。可是,载人登月远比地球附近的载人航天复杂,近地轨道运力几吨、几十吨的火箭远远不够,火箭成为限制载人登月方案的最大因素。

当时科学家总共提出了四种方案:

方案1:月球直接往返。

不过通过发射一次火箭实现往返的话,火箭吨位最少要4000-5000吨级别,已经远远超出了人类的科技水平。

方案2:月球表面集合,用重型火箭分两次任务发射。

这个方案对月球着陆技术要求太高,也几乎不可能。

方案3:地球轨道集合,用大中型火箭多次发射,在地球附近组装后载人登月。

当时交会对接技术还没突破,多次对接风险也特别大。

方案4:月球轨道集合,飞船到月球后,一部分登陆,一部分留轨。

美国人最终选择的方案是第4个,这个方案只需要一个近地轨道运力达到140吨级、月球转移轨道运力达到45吨级的火箭,这也就是本文所讲的土星5号火箭。

确定了载人登月的实施方案,美国人就集中了全国科研骨干进行了攻关,而这些科学家中负责整体设计的就是著名的火箭大王冯·布劳恩,这位大佬可是在二战后德国解体后秘密押送至美国服务的,他在二战后几乎主导了美国所有火箭的研发,成为了火箭领域的最强大脑,没有之一。

最终,冯·布劳恩团队不负众望,根据不用的运力需求,最终给出了土星A(Saturn-A1,Saturn-A2)、土星B(Saturn-B1)和土星C(Saturn-C1、Saturn-C2、Saturn-C3、Saturn-C4、Saturn-C5)的庞大土星系列火箭家族。

人们常说的土星5号,就是指Saturn-C5这一个型号。

而土星5的指标,我们在开头就已经介绍过了:它的总重量约为2970吨,最大直径10.1米,高度110.6米,近地轨道运力140吨,地月转移轨道极限运力48.6吨,是人类至今以来设计出的最强火箭。

这枚火箭第一级总重约2290吨,其中壳体和发动机质量仅为130吨,2160吨都为燃料,每一秒燃烧13.1吨燃料,这使得发动机总推力达到了惊人的3510吨。

第二级总重约496吨,其中壳体和发动机质量仅为40吨,456吨都为燃料,发动机总推力为514吨。

第三级总重约123吨,其中壳体和发动机质量仅为13吨,110吨都为燃料,发动机总推力为100吨。

靠着土星5号火箭,从1967年到1973年,美国人完成了12次阿波罗发射任务,1次天空实验室发射任务,运送了24人前往月球,最终12人登陆月球。

显然,在这场与苏联人的登月竞赛中,靠着土星5号大推力火箭的研制成功,美国人取得了最终的胜利。

土星5号为什么不再研制了?在美国赢得了载人登月竞赛的胜利后,在70年代后,土星5号还是遗憾退役了。

至于土星5号退役的原因,大概有以下几个方面:

原因1,价格实在太贵了。

以1960-1970年代的美元计,土星五号研发费用是64亿美元,来一发的价格是1.8亿美元。

这是个什么概念呢?

那个年代的1.8亿美元大概可以等同于今天的12亿美元。

集齐7颗就可以召唤神龙,把美国刚下水的最新一代核动力航母造出来一艘,人家这个航母可是打算造出来制霸整个21世纪的。

而这还是发射一次的费用,如果把研发神马的都算在一起,够把美国现役航母在内的大大小小军舰重造一遍差不多了。

有哪个国家能扛得住这烧钱方式啊?

要不你先造十分之一个美国海军试试?

原因2,应用需求不再。

1975年前后,苏美签订了一系列协议,中止太空竞赛,双方砍掉了大量航天项目,尤其是需要重型火箭的任务,土星5号一下失去了需求。此后,苏联正式解体,土星5号更没有了需求。

原因3,人才断层问题

你能想象的出,美国在航天技术领域,也出现过严重的技术断层吗?

土星五号研制的背景是美苏争霸时期,当时无论是苏联还是美国,最精英的人才几乎都被投入到了航天和军工领域。

土星5号研制的同时,美国集中了精英人才在泰坦、德尔塔、宇宙神、土星1B、C1-C3、水星计划、双子座计划、月球徘徊者计划、月球勘探者计划、月球轨道计划这一系列的研制计划当中,所研制的火箭型号及飞船达到了100个之多,技术氛围十分浓厚。

而在美苏争霸结束后,这些项目因为没有了国家的资金支持而不得不中断,人才也在不断流失。

到了今天,美国已经没有了对火箭技术的狂热,要想短时间内做出诸如土星5号的火箭,几乎是不可能实现的。

土星5号是特殊时期真实存在的航天奇迹土星5号创造了人类火箭天顶科技,但那是特殊政治的时代、不计成本的投入、深厚积累的技术等一系列原因共同促成的,如今很难再有机会达到当年那个状态了。

如今,无论是SpaceX的大猎鹰火箭、蓝色起源的新阿姆斯特朗、俄罗斯的新联盟和安加拉、中国的长征9号都处在在研或论证阶段,它们的最终设计目标都是达到土星5号的级别,但达到这种成熟版本预计都会在2030年以后。

也就是说,土星5号成功后,60多年内都没有对手。而要想超过土星5号,对于现在的科学来讲简直就是个奇迹。

这里是科学驿站,我是站长,华中科技大学物理学博士,是一名热爱科学、热爱分享的科普答主,同时也是科学领域优质创作者、今日头条青云获奖者,如果我的文章有帮助到你,欢迎点赞和关注哦。

大家都说真的?假的?为什么美国人不再去月球啦?

在美国登月的时代是1960年的美利坚合众国,他们不是马上规划好了就去登月的,是1969

年才踏上月球的啊!

前面发射的双子星,到後来的农神火箭(大陆叫它土星)飞船叫太阳神,没有登月之前还出过事情数名宇宙飞船飞行员都火葬在太空舱里的事情!

所以说,现在再把土星火箭拉出来是像搬家一样简单吗?

要用到多少的人力啊?

太空控制中心还有之前的团队了吗?还有许多的设备都老掉牙了要更换了吧,问题是钱在哪里呀?当初的控制中心人员都是30~45岁的专业人员,我当时是初中生今天都60出头了

他们老早走的走,老的老啦

年轻的一代没有一个人担当这样子大型的发射及回收任务,经验差很多的。

有技术,有图纸,但是没有团队了,更没有充足的资金,

设备都是40~50年前的。

美利坚合众国就是夕阳西下了不可能回去1945年,1960年代的美国了,这就是事实。

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