Saturn V

Saturn V
[[Immagine:Saturn V lancia l'Apollo 4.jpg\|center\|262px\|Il primo Saturn V pronto a lanciare l' ]]
Caratteristiche
Dimensioni
Altezza	111 m
Diametetro	10 m
Massa	2800000 kg circa
Stadi	3 (2 per gli Skylab)
Capacità
Carico utile nelle LEO	127000 kg (3-stadi) 75,000 kg (2-stadi)
Carico utile per la Luna	47000 kg
Primo Stadio - S-IC
Motori	5 F-1
Spinta	33.4 MN
Tempo di combustione	150 s
Carburante	RP-1 e O liquido
Secondo Stadio - S-II
Motori	5 J-2
Spinta	5 MN
Tempo di combustione	360 s
Carburante	H e O liquidi
Terzo Stadio - S-IVB
Motori	1 J-2
Spinta	1 MN
Tempo di combustione	165 + 335 s (2 burns)
Carburante	H e O liquidi

Il Saturn V (conosciuto anche come Razzo Lunare) è un razzo multistadio a combustibile liquido espandibile usato dalla NASA nei programmi Apollo e Skylab. È il modello fisicamente più grande prodotto (ma non progettato) della famiglia di razzi Saturn sviluppata sotto la direzione di Wernher von Braun e di Arthur Rudolph al Marshall Space Flight Center.

Un totale di 13 Saturn V furono lanciati tra il 1967 e il 1973, e tutti furono un successo. Il carico principale trasportato da questi razzi fu senz'altro la navicella Apollo, che portò alcuni astronauti sulla Luna. Lanciò anche la base orbitante Skylab.

Tutti i Saturn V furono lanciati dal Launch Complex 39 (costruito appositamente) al Kennedy Space Center. Il Mission Control veniva trasferito al Johnson Space Center di Houston (Texas) appena il razzo lasciava la rampa di lancio.

Introduzione

Nei primi anni '60 l'Unione Sovietica raggiunse diversi traguardi nel settore spaziale prima degli Stati Uniti: su tutti il lancio del primo satellite artificiale Sputnik 1 nel 1957, e il primo volo umano nello spazio con Jurij Gagarin nel 1961. Il traguardo successivo principale, che avrebbe permesso a chi lo avesse raggiunto di essere visto dal resto del mondo come leader del settore spaziale, era il raggiugimento della Luna da parte di un uomo. Saturn V fu il razzo con cui gli Stati Uniti decisero di lanciare la rincorsa allo spazio.

Nel 1961, quando il presidente John F. Kennedy dichiarò che gli Stati Uniti avrebbero tentato di mandare un uomo sulla Luna prima della fine del decennio, negli arsenali americani (ma anche in quelli del resto del mondo) non esisteva nessun missile in grado di lanciare una navicella con equipaggio fino alla Luna. Il Saturn I era in sviluppo, ma le sue relativamente piccole dimensioni, non avrebbero permesso di portare una navicella in orbita, se non dopo averla separata in più parti e riassemblata nello spazio.

Il 10 gennaio 1962, la NASA annunciò la costruzione del Saturn V, all'epoca chiamato Saturn C-5. Nel 1963, il primo motore fu costruito. Dopo anni di progetti e test, il primo volo del razzo avvenne il 9 novembre 1967, con a bordo la capsula senza equipaggio Apollo 4.

Tecnologia del Saturn V

Il Saturn V è indiscutibilmente una delle macchine più impressionanti costruite dall'uomo. Alto oltre 110 m e con un diametro di 10 m, un peso di 3000 tonnellate, e con una capacità di carico utile di 118000 kg, il Saturn V sovrasta e supera ampiamente tutti gli altri razzi lanciati con successo, con la sola eccezione del razzo Energia.

Il Saturn V fu progettato al Marshall Space Flight Center, in Alabama. Usò per la propulsione i nuovi motori F-1 e J-2. I progettisti decisero, nella fase iniziale, di tentare di usare più tecnologia possibile dal programma del Saturn I. Infatti, il terzo stadio del Satur V, il S-IVB, deriva dal secondo stadio del Saturn I, il S-IV. Anche le unità di controllo del Saturn V, sono basate su quelle utilizzate dal Saturn I.

Stadi

Il Saturn V consisteva di tre stadi separati e dell'unità strumentale, che sono state sviluppate dai vari appaltatori della NASA.

Il primo stadio S-IC fu costruito dalla Boeing Company. Come per quasi ogni stadio del razzo, la maggior parte della massa (che al lancio era di oltre 2000 tonnellate) era costituita dal combustibile e dal comburente. Nel caso del primo stadio il combustibile era un tipo di kerosene denominato RP-1 che veniva miscelato durante la combustione con ossigeno liquido. Era alto 42 metri, largo 10 (di diametro), e capace di produrre una spinta di 33,4 MN per portare il razzo a una quota di 61 km. I cinque motori F-1 sono stati organizzati in un modello a croce. Il motore centrale era fisso, mentre i quattro sull'anello esterno potevano girare idraulicamente per controllare la direzione del razzo.

[[Immagine:Apollo 6 separazione interstadio.jpg|thumb|375px|Separazione di un interstadio (Apollo 6)]]

Il secondo stadio S-II fu costruito dalla North American Aviation. Era alimentato da idrogeno e ossigeno liquidi. Aveva cinque motori J-2 disposti in maniera simile al S-IC. Il secondo stadio accelerava il Saturn V attraverso l'atmosfera superiore grazie a una spinta di 5 MN.

Il terzo stadio S-IVB fu costruito dalla Douglas Aircraft Company. Aveva un motore J-2 modificato per effettuare accensioni comandate necessarie in due fasi successive della missione: la prima per l'inserimento in orbita dopo il distacco del secondo stadio, la seconda per la manovra di iniezione trans-lunare (TLI - cioè per portare il razzo su una traiettoria che interseca la Luna). Quest'ultima fase non era neccessaria per i lanci in orbite terrestri basse (LEO). Questo stadio fu usato, con alcune modifiche, come secondo stadio dei vettori Saturn I e Saturn IB.

L'unità strumentale, era costruita dall'IBM, e si trovava in cima al terzo stadio. Includeva i sistemi di guida e di telemetria del razzo.

Tutte e tre gli stadi, inoltre, utilizzavano dei piccoli motori a combustibile solido per separare gli stadi durante il volo ed accertarsi che il propellante liquido fosse in una posizione adeguata all'interno delle pompe.

In caso di problema che avesse richiesto la distruzione del razzo, il responsabile della sicurezza avrebbe trasmesso il segnale per la detonazione dell'esplosivo situato sulla superficie esterna del Saturn V. Questo avrebbe creato aperture nei serbatoi che avrebbero disperso rapidamente il combustibile. Dopo la Launch Escape Tower veniva separata dal razzo, ed il carico era salvo.

Confronti

[[Immagine:Von Braun davanti ai propulsori del Saturn V.jpg|thumb|290px|I motori F-1 con il loro progettista: Wernher von Braun.]] Il rivale sovietico del Saturn V era il razzo N-1. Era più grande del Saturn V, ma non riuscì mai a compiere la separazione del primo stadio con successo. La decisione di utilizzare cinque motori molto potenti per il primo stadio del Saturn V ha reso una configurazione molto più affidabile di quella formata dai 30 piccoli motori del N-1. Il Saturn V era addirittura in grado di recuperare la perdita di un motore.

Solo alcuni dei più nuovi razzi hanno potuto sfidare con successo i record del Saturn V:

Il sovietico Energia era un potente razzo in grado di produrre una spinta pari a 46 MN, per trasportare fino a 150 tonnellate in orbite basse. Tuttavia, non volò mai a pieno carico e fu lanciato solo due volte.

Lo Space Shuttle genera una potenza di 34,8 MN, anche se la capienza del carico utile è di soltanto 28800 chilogrammi.

Attualmente il razzo americano più potente utilizzato è il Titan IV, con una potenza approssimativa di 17 MN, una capacità di trasportare 21700 kg in orbita bassa, e 5800 kg in orbita geostazionaria di trasferimento (quindi è notevolmente meno potente del Saturn V). L'europeo Ariane 5 ha prestazioni leggermente migliori. Può portare fino a 10 tonnellate in orbita geostazionaria di trasferimento.

Uso successivo dei sistemi del Saturn V

Oltre ai voli dell'Apollo verso la Luna, il Saturn V ha lanciato e messo in orbita anche la stazione spaziale Skylab. La stazione si trovava nel posto occupato solitamente dal terzo stadio del razzo, per questo motivo il Saturn che lanciò lo Skylab ebbe solamente due stadi. [[Immagine:Apollo 7 terzo stadio Saturn V.jpg|thumb|left|350px|Il terzo stadio S-IVB del Saturn V fotografato dall'Apollo 7.]] Lo Space Shuttle fu inizialmente concepito per essere lanciato con un Saturn V. Allo Shuttle sarebbe spettato il compito di trasportare il carico utile della missione, oltre che l'equipaggio. Inoltre avrebbe dovuto assemblare una stazione spaziale, i cui componenti sarebbero stati messi in orbita dal Saturn V. La mancanza di fondi per una seconda generazione di Saturn bloccò questo progetto, e lasciò gli Stati Uniti senza un razzo "pesante" per oltre trent'anni (ancora oggi non esiste un vettore simile). Molti nella comunità scientifica americana hanno denunciato questo fatto, anche perché con l'uso dei Saturn V, la Stazione Spaziale Internazionale si sarebbe potuta assemblare con una manciata di voli, con conseguente risparmio di tempo e denaro.

Wernher von Braun e altri ingegneri, progettarono anche una versione del Saturn con otto motori F-1 nel primo stadio, che avrebbe permesso di portare una navicella con equipaggio con ascesa diretta sulla Luna. Altri progetti per il Saturn prevedevano l'uso del razzo Centaur come stadio supplementare. Queste modifiche avrebbero permesso al razzo di portare una grossa navicella spaziale senza equipaggio fino ai pianeti esterni, oppure una navicella con equipaggio fino a Marte. La seconda serie di Saturn V avrebbe quasi sicuramente utilizzato i motori F-1A, che avrebbero aumentato ulteriormente la potenza complessiva del vettore. Altri cambiamenti sarebbero stati la rimozione delle alette (che davano pochi benefici comparati al loro peso), un allungamento del primo stadio (per permettere il supporto dei motori F-1A) e l'aggiornamento dei J-2 per gli stadi superiori. Inoltre, il Saturn V, sarebbe stato il vettore utilizzato per i test sul razzo nucleare RIFT (successivamente chiamato NERVA). Le proposte degli USA per dei razzi più grandi del Saturn V (oltre trenta progetti), vengono individuate dal nome Nova.

Attualmente ci sono 3 Saturn V in mostra ("sdraiati" sul terreno):

uno al Johnson Space Center, l'unico costituito da stadi utilizzati
uno al Kennedy Space Center
e uno al U.S. Space & Rocket Center di Huntsville, nell'Alabama, dove è conservato anche un modello in scale eretto.

Voci correlate

Collegamenti esterni

In inglese:

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