APOLLO 4: 9 listopada 1967 – 9 listopada 2018

Von Braun na tle silników F1 Saturna V

Artykuł z okazji 51. rocznicy pierwszego startu rakiety Saturn V, która wyniosła człowieka na Księżyc.

Coraz więcej osób wierzy, że Ziemia jest płaska. Oto efekt 50 lat zaniedbań podboju Kosmosu…

Ponad 50 lat temu lot na Księżyc kojarzył się ludzkości z niemożliwym zadaniem (tzw. moonshot), nawet do dzisiaj wiele osób wierzy, że wtedy, w połowie XX wieku, było to całkiem nierealne i zakłada, że NASA sfingowała lądowanie na Księżycu, z pomocą słynnego reżysera Odysei Kosmicznej 2001, Stanleya Kubricka.

Jednak loty na Księżyc naprawdę miały miejsce, jako że wszystko zmieniło się wraz z opracowaniem przed 50 laty – przez zespół Marshall Space Flight Center pod intelektualnym przewodnictwem twórcy pierwszej rakiety balistycznej V2 Wernera Von Brauna – ogromnej trójstopniowej, olbrzymiej na 35 pięter, o 111 metrach wysokości i ważącej ponad 3000 ton, rakiety o nazwie Saturn V. Miała ona zdolność wysłania 41 000 kg w kierunku Księżyca. Projekt rakiety powstał w 1962 roku, więc od konceptu do pierwszego lotu minęło jedynie 5 lat.

Saturn V była możliwa do zbudowania dlatego, że ktoś pomyślał zawczasu o idei skonstruowania naprawdę dużego i silnego – kluczowy wkład wniósł projektant pompy paliwa Ernest A. Lamont – rakietowego silnika. Firma Rocketdyne rozpoczęła prace projektowe już w 1955 roku, chociaż po czasie – porzuciła je ze względu na brak zapotrzebowania na takie monstrum.

Jednakże powołana do życia w październiku 1958 roku amerykańska agencja kosmiczna NASA zwróciła się do firmy o kontynuowanie prac. Pierwsze testowe uruchomienie silnika nastąpiło w marcu 1959 roku, a ostatnie testy zakończono w 1965 roku. Proporcja siły ciągu do masy własnej F1 (8391 kg) wynosiła 94 do 1, czyli pojedynczy silnik mógł unieść w powietrze prawie 789 ton. Do chwili obecnej żaden inny silnik na paliwo ciekłe, który oderwał się od Ziemi, nawet nie zbliżył się siły ciągu F1. Rakieta Saturn V miała takich silników 5, i wynosiła na niską orbitę okołoziemską (czyli na LEO – Low Earth Orbit) 140 ton. Radziecki odpowiednik Saturna V – projekt N1 wynosił tylko 95 ton na LEO, przy użyciu aż trzydziestu dużo mniejszych silników (wszystkie misje N1 zakończyły się porażką).

Po misjach na Księżyc, pomimo dopracowania projektu i polepszenia ciągu o 18 % (projekt F1-A dla rakiet Nova o teoretycznej zdolności wysłania na Księżyc 68 ton), po skasowaniu projektu Apollo, silniki przestano produkować, przez co z czasem zakłady wytwórcze utraciły technologiczne know-how.

A oto kilka parametrów lotu, który wykonano dokładnie 50 lat temu:

Apollo 4 był pierwszym – pozbawionym załogi, bo testowym – lotem rakiety Saturn V (118 ton na LEO – dla Saturna V pierwszego projektu) wytwarzającej łączny ciąg 3400 ton. Misja trwało około 9 godzin. Moduł orbitalny wykonał trzy okrążenia wokół Ziemi. Masa wyniesiona wtedy na niską orbitę, jak na pełne możliwości rakiety była niewielka, bo wyniosła zaledwie 38 ton – było to i tak o 76 % więcej niż maksymalne współczesne (2017 rok) możliwości europejskie (21 000 kg na LEO), i o 54 % więcej niż możliwości rosyjskie (24 000 kg na LEO), i o 47 % więcej niż możliwości chińskie (25 000 kg na LEO) oraz o 28 % więcej niż możliwości amerykańskie (28 790 kg na LEO). Był to pierwszy start z kompleksu rakietowego LC 39A, zbudowanego specjalnie dla startów tej ogromnej rakiety – największej, jaka kiedykolwiek uniosła się w powietrze.

5 silników F1, których ryk powodował obrywanie się kawałków kasetonów z sufitu w pomieszczeniu prasowym mieszczącym się 3 kilometry od miejsca startu, wyniosło Saturna V na prawie kołową orbitę, 190 kilometrów nad Ziemią. Tam, po przeleceniu dwóch okrążeń wokół Ziemi, ponownie odpalono silniki, aby przenieść górny moduł na orbitę eliptyczną – gdzie osiągnięto maksymalną wysokość prawie 17 tysięcy kilometrów. Następnie przy pomocy silników zasymulowano wejście w atmosferę Ziemi, dla warunków przypominających trajektorię powrotu z Księżyca. Kapsuła weszła w atmosferę z prędkością ponad 40 tysięcy kilometrów na godzinę na wysokości 120 km, pod kątem prawie siedmiu stopni. Misja zakończyła się pełnym sukcesem, czyli odzyskaniem z oceanu 5,5 tonowego modułu załogowego.

Test statyczny silnika F1:

Silnik BE-4 Blue Origin:

Dokument NASA o Apollo 4:

Co teraz…

Po dokładnie 51 latach od tamtego wydarzenia, gdyż 51. rocznica startu Apollo 4 mija w dniu 9 listopada 2018 roku, nadal nie mamy zbyt wiele powodów do dumy w zakresie lotów kosmicznych, a powiem więcej: rozwój technologii kosmicznej po programie Apollo, po upływie aż połowy wieku, w porównaniu z tamtymi, historycznymi osiągnięciami – jest niestety żenujący.

Najnowszy, chociaż już nie młody, bo prowadzony od 2011 roku projekt NASA, czyli Space Launch System, który jeszcze nie oderwał się od Ziemi, a dla którego zakończenie prac projektowych planowane jest na rok 2023 (przy 70 % pewności), to obraza dla pracowitości i inteligencji ludzkości. Obraza polega na tym, że NASA imputuje przy tym programie, że przez 50 lat na Ziemi niczego się nie nauczono i niczego nie ulepszono. Space Launch System to nic innego, jak Saturn V z czterema, a nie pięcioma jak w oryginale, silnikami F1.

W ramach projektu SLS w 2013 roku, żeby nauczyć się, jak działają „prawdziwe silniki”, czyli takie zabierające ludzi w Kosmos, a nie te „zabawkowe” wynoszące ich tylko na niską orbitę (LEO), wyciągnięto jeden z historycznych silników F1 z muzeum (Smithsonian Institution). Następnie po przetestowaniu ulepszono go do wersji F1-A, wedle projektu opracowanego jeszcze w latach 70., jako wersji rozwojowej oryginału. Żeby wyglądało, że coś wymyślono za pieniądze angażowane w ten program, dla niepoznaki oznaczono tak powstały silnik jako F1-B (niestety wobec wersji A nic produktywnego nie zrobiono, bo obie litery mają takie same osiągi – 8000 MN). Oczywiście technologia produkcji jest nieco bardziej nowoczesna, precyzyjniejsza, np. teraz stosuje się laserowy druk 3D dla wielu elementów, ale efekt końcowy jest taki sam, więc niczego nie usprawniono, ponieważ liczy się moc, liczy się rezultat. Większa, dokładność produkcji jest tutaj nawet niewskazana, bo taki silnik wyrzuca się do morza po zaledwie 3 minutach pracy.

Żeby dla świata nie było oczywiste, że dopiero na 2023 rok NASA odgrzewa projekt z 1965 roku przypisanego Saturnowi V, i żeby nawet laicy nie uśmiali się do rozpuku, że najwybitniejszym inżynierom mocarstwa światowego zaledwie udało się odczytać instrukcje sprzed 50 lat (dotychczas wydano na to odczytywanie 10 miliardów dolarów), dodano do projektu nieco powiększone (o 25 %) boczne boostery, które również wymagały niekreatywnego w większości myślenia, tylko wnikliwej lektury tego, co zrobili prawdziwi odkrywcy (wertując projekty rakiet na paliwo stałe opracowanych jeszcze w latach 70., rakiet pomagających wznieść się promom kosmicznym). Jednak profesjonaliści i tak tarzają się ze śmiechu, gdyż pomimo tych usprawnień, finalne maksymalne zdolności wynoszenia ładunku na niską orbitę wynoszące 150 ton (SLS wersja II), dalej będą porównywalne z Saturnem V – 140 ton.

Przez ostatnie dziesięciolecia NASA z dynamicznej i prężnej struktury (przeciętny wiek 400 tysięcy inżynierów i naukowców, którzy pracowali przy programie Apollo, wynosił około 25 lat) przekształciła się w organizację pełną zachowawczych, wygodnickich biurokratów, wiecznie wołających o nowe pieniądze. Współczesna NASA to maszyna Rube-Goldberga robiąca wszystko w najdroższy z możliwych, ekologiczny i najbardziej skomplikowany sposób, dbająca nie o odkrycia, a o bezpieczeństwo – głównie swoich posad. NASA nie osiągnęła drugiej prędkości kosmicznej od 1972 roku.

Gdy się na to tak popatrzy, człowiek się poważnie zastanawia, co ta ludzkość robiła przez ostatnie 50 lat – przecież nie było III wojny światowej, która mogła nas cofnąć w rozwoju, a więc sami to sobie zrobiliśmy, że osiedliśmy na laurach… Wstyd!

Jedyne jaskółki nadziei to te obecne w sektorze prywatnym, a nie w państwowych molochach…

Poniżej zestawiono jedyne osiągnięcia ostatnich 50 lat w technice kosmicznej, przekraczające osiągnięcia programu Apollo z wykorzystaniem rakiety Saturn V i odpowiadającego mu programowi rosyjskiemu z wykorzystaniem rakiety N1:

1. Zeszłoroczne (dopiero w roku 2017, tj. w roku 50. rocznicy programu Apollo 4) uzyskanie 100 % dopracowania (pierwszy rok bez nieudanych lądowań) technologii odzyskiwania pierwszego stopnia rakiety (Falcon 9) przez firmę SpaceX.

2. Zeszłoroczny pierwszy lot używanej rakiety, używany był tylko pierwszy stopień rakiety Falcon 9 – 30 marca 2017 roku.

3. Pierwsze próbne odpalenie w październiku zeszłego roku silnika BE-4 firmy Blue Origin (dopiero w ostatnim miesiącu przed ww. 50. rocznicą!), następcy (także dla United Launch Alliance) słynnego rosyjskiego silnika cyklu zamkniętego (pompa doprowadzająca paliwo napędzana jest przez sam silnik, a nie przez zewnętrzne źródło energii) RD-180, wywodzącego się z projektu rakiety N1 – rosyjskiego odpowiednika rakiety Saturn V. Silnik tego rodzaju ma szansę wynosić większe ładunki, gdyż będzie mieć 35 % mocy silnika F1 (jedna trzecia mocy tego, co zrobiliśmy ponad 50 lat temu!).

4. Tegoroczny start rakiety Falcon Heavy, która zabiera (w wersji z odzyskiwaniem pierwszysch stopni rakiety) trzykrotnie mniejszy ładunek niż Saturn V, ale wreszcie umożliwia wielokrotne (10-krotne) wykorzystanie najdroższych elementów rakiety - samych pierwszych stopni.

Zbigniew Galar

Źródło fotografii: NASA.

Link do pierwszego miejsca publikacji tekstu:
http://tosterpandory.pl/apollo-4-9-listopada-1967-9-listopada-2017/