人类文明的辉煌时期在哪个时代?相信不少人的回答都会不尽相同,但如果说近代文明发展最快的时代是在哪个世纪,答案一定会是20世纪 。现代物理的开始,相对论、量子力学;生物医学的进步,青霉素的诞生 。内燃机时代、计算机系统、太空探索……人类以前曾经几乎所有的幻想都在这个世纪开始大爆发 。
要说上世纪最火的“运动”可能还得是造火箭,关于让火箭升空这个事,人们从上世纪三十年代就开始在研究了 。到了六十年代由美苏引领的太空竞赛更是把航天事业拉到了一个新高度 。美国为了赢得太空第一的称号,动举国之力完成了土星五号建设这一壮举 。
土星五号美国上世纪六十年代建设了一种超强的运载火箭,土星五号 。这艘由美国NASA指导,在阿波罗计划和天空实验室里诞生出的火箭,是人类有史以来建造过运载能力最强的不可重复使用的超重型运载火箭 。
土星五号高110.6米,重3039吨,推力更是达到了3408吨 。以液态氧作为氧化剂,液态氢和精炼煤油为推进剂,九次发射,九次成功 。至今为止,在人类建造的所有火箭中都没有这样体积庞大、推力极其强劲、成功次数最多的火箭 。
当然,在上世纪人们还在太空探索的初期阶段,土星五号的诞生也不是一蹴而就,土星五号的设计还要从V-2火箭和木星系列火箭说起 。木星系列火箭的成功,催生了土星系列的出现 。美国政府想要建造一个能够将太空飞船送上登月轨道的运载火箭,从1960年开始,马歇尔航天飞行中心便开始设计多种火箭方案 。
土星系列最早的原型机是C-1运载火箭,在后来的开发中抛弃了C-2的配置,随后开始开发C-3火箭,以F-1火箭发动机作为第一级推进器 。当NASA准备以C-3火箭作为主要的运载火箭发射时,马歇尔航空中心开始设计更大的C-4火箭 。比起C-3来说,4号火箭使用四个F-1发动机,改进了二、三级的推进系统,只需要发射两次就能够完成地球轨道交会任务 。
到了1962年,仅仅两年的时间,NASA决定计划制造C-5火箭,除了有更大推力和载荷的同时,还能够一次完成月球任务 。NASA的工程师们认为,使用F-1火箭发动机配合J-2火箭发动机的液氢推进系统能够使C-5配置达到最优 。同时相关的火箭测试也证明了C-5火箭的可行性 。
1963年,NASA确认选择了C-5火箭作为阿波罗计划的运载火箭,同时把C-5改名为土星五号 。在登月计划的计划阶段初期,NASA还设想过三个飞行方案 。地球轨道集合、直接起飞、月球轨道集合 。但是当时人类还在探索的初期阶段,地球轨道集合没有人执行过,而月球轨道集合难度更大,直接起飞应该是个可行的方案 。但后来NASA考虑到月球轨道集合能够大幅度缩短任务时间,相对其他方法更为简单,这个方案最终被采纳 。
太空竞赛美国的土星五号从理论方案到首次飞行只用了八年时间,如此高效的速度使得土星五号成为了当时最厉害的运载火箭 。除了众多科学家、航空公司、军事机构等相关机构的通力合作外,还有一个重要的外在因素,这便是来自于苏联方面的压力 。
最早开始太空探索任务的国家是苏联,从上世纪三十年代开始致力于太空飞行试验,最早的航天试验理论也是在苏联进行 。早期的太空探索计划主要在苏联的人造卫星方面,人造卫星的成功使得美国想要迫切地证明自己的实力,于是美国自己的航天计划也开始跟随着苏联的脚步进行 。
美国和苏联在各自的太空计划进行成功后,便开始在上世纪五十年代进行了一场长时间的太空拉力赛 。苏联宇航员加加林的成功升空使得美国政府担心自己的太空地位受到威胁,于是想要在载人航天方面先人一步,直接进行载人登月,以此获得太空霸主的地位 。
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