土星1號運載火箭

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土星1號運載火箭是美國第一枚專門用來將載荷送入地球軌道的運載火箭。美國國家航空航天局共發射了10枚土星1號運載火箭。此後由土星1B號運載火箭所取代。與1號相比1B號擁有比較強的第二級推進器。

目錄

歷史

1957年4月沃納·馮·布勞恩的小組開始為陸軍彈道導彈署開始設計重載火箭，這是土星計劃的開始。馮·布勞恩建議使用紅石火箭和木星火箭的組成部分，將它們組合在一起產生一個能夠達到150萬磅力（相當於670萬牛頓）推進力的新設計。馮·布勞恩曾經將作為太空運載火箭的紅石和木星火箭稱為「土星一號」和「土星二號」，而將計劃中的兩者混合的設計稱為「土星五號」。

馮·布勞恩的組計劃將土星五號設計為研究和開發「主動和被動太空武器」的總運載火箭。預計的用途包括各種軍事服務，比如發射海軍的導航衛星、陸軍和空軍的偵查、通訊和氣象衛星、支援空軍載人飛行、陸軍6400千米以上的物質運輸。他覺得這個涉及還可以作為其它推進系統的極好的實驗品，比如空軍從1955年開始的150萬磅力發動機。馮·布勞恩還打算使用土星作為載人月球飛行的基礎。土星每次可以將9000千克載荷運輸到近地軌道。馮·布勞恩建議一共使用它運輸15次，然後在地球軌道上組裝一個20萬磅力的月球飛船。

他們研究了不同已有的部件的組合。這些設計的共同點在於其第一級都市圍繞着土星火箭的燃料箱裝置八枚紅石火箭的推進器。燃料箱的底部裝有一塊推進板，在這塊板上裝有八枚H-1發動機。H-1火箭初是在發展納瓦霍火箭時提出的，後來又被用在雷神火箭和土星的S-3D上。作為第二級他們考慮過使用宇宙神火箭或者大力神一號火箭。大力神一號比較受青睞因為當時宇宙神正在大量為美國空軍生產，沒有多餘的生產能力。他們建議將現存的大力神改造為120英寸直徑，並將它延長為200英尺。作為第三級計劃使用估計1963年可以開始使用的半人馬座火箭。這時前兩級也應該完成其測試。這個三級設計比後來實用的土星設計要高和瘦長。

1957年12月飛彈署將這個設計提交給美國國防先進研究計劃局，按照這個方案這個「快速研製項目」將於1963年推出一個可以完全運行的系統。從1958年至1963年預計的總研製金額為8.5億美元，其中包括30次研究和發展飛行，其中一些攜帶載人和不載人負載。但是一直到1958年8月該研製組才獲得了繼續研製的批准，9月他們與Aerojet公司達成協議研究H-1發動機的改善，這是土星項目的正式開始。

12月馮·布勞恩向新成立的美國國家航空航天局介紹了他們的設計，並介紹了他計劃的月球登陸的設計。同時空軍也展示了他們自己的設計。空軍的設計包括使用已有的部件進行四級推進。空軍的設計中最大的火箭比朱諾大得多，其目的在於使用單次發射直接飛往月球。1959年1月6日航空航天局選擇了馮·布勞恩的設計，為這個設計提供了一個重要的推動。

1月末航空航天局完成了其整個發展計劃，這個計劃包括織女星和半人馬座上級推進器、土星五號以及他們自己設計的新星火箭。後來原保密的阿金納火箭公開後新星火箭被取消，因為阿金納火箭的功能與原來航空航天局的設計差不多。

1959年2月馮·布勞恩將這個新火箭的名字改為土星，因為它「繼木星之後」。木星是基於木星二號設計的，馮·布勞恩覺得應該給新設計起一個新名字。土星的發展迅速。5月H-1推進器試驗點火。6月在卡納維拉爾角開始建造34號發射台。

空軍對於陸軍的設計贏得了航空航天局的投標顯然非常氣憤，他們試圖贏得過程管理的合同。國防預先研究計劃局後來支持陸軍，使得整個事件更加麻煩。1959年12月計劃局提出了將第二級提升為使用四個新的兩萬磅力液氫液氧作為燃料的推進器的修改要求。同時半人馬座火箭也要求相應提升。這顯然是要求使得土星能夠發射X-20試驗機。但是由於X-20試驗機本來是計劃使用120英寸大力神火箭來發射的，不需要這麼強大的發射功率，因此這個要求的來源當時非常可疑。後來證明這個要求實空軍出的一個拖延策略，其目的是使得空軍可以迅速設計其自己的、能夠與土星競爭的火箭。

這些更改本來的目的在於推遲土星的研製，但是具有諷刺性的是它們後來導致了土星的最終設計。雖然要求中提出的新的兩萬磅力推進器沒有實現，但是為了達到類似的推進能力設計師使用了六個半人馬座發動機，將它們組合在新設計的160英寸第三級上，這樣產生了S-IV第二級推進器。後來在S-IVB中這六枚半人馬座火箭被單一的J-2火箭取代。這大大提高了土星的發射功力，使得它能夠發射阿波羅指揮/服務艙，為阿波羅計劃提供了不可估量的作用。

最後美國國防部決定使用土星火箭運載軍事任務太大太昂貴。他們也認為土星級的大型運載火箭應該由航空航天局負責，因為它們沒有急迫的軍事用途。1960年7月1日整個陸軍彈道導彈署被轉讓給了航空航天局。土星火箭成為阿波羅計劃的一部分。國防部將其運輸重栽的重點轉向大力神火箭，發展了後來的大力神3號和大力神4號火箭。大力神3號可以運載約與土星1B號類似的重量，但是其生產和發射的費用比土星要低。

土星1號運載火箭的主要載物是阿波羅飛船。當時也有過用它發射X-20試驗機以及雙子星座飛船的打算。

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