サターンVが月へ向けて打ち上げられる際にどのように粉々に砕け散ったか

1967 年 11 月 9 日の朝、太陽が昇ると、ケープ カナベラルは静かに活気にあふれていました。メリット島を故郷とする鳥や爬虫類とともに、高さ 363 フィートの一枚岩がありました。これは、発射施設 39 から発射される準備が整った最初の飛行可能なサターン V ロケットです。午前 7 時過ぎ、ロケットが轟音を立てて動き出し、自然保護区に衝撃波が広がると、地面が揺れました。数秒後、ロケットは地面からゆっくりと離れ始め、ゆっくりと速度を上げてタワーを越え、軌道に向かって弧を描き始めました。

アポロ4号の飛行は、サターンVロケットの初の総合テストであり、宇宙船の性能を試す前に、アポロ司令・機械船を正しい軌道に乗せられるかを確認するものだった。つまり、ロケットは複雑で精密な段階を完璧に通過しなければならなかったのだ。

サターン V の第 1 段は S-IC と呼ばれ、最初にスタック全体を地上に飛ばす段階です。ベースには 24 トンの推力構造があり、750 万ポンドの推力を生み出す 5 基の F-1 エンジンを保持していました。中央のエンジンは固定されていましたが、外側の 4 つのエンジンは回転でき、ロケットを宇宙への軌道に導きました。第 1 段の上部には、S-IC と S-II と呼ばれる第 2 段を接続するリンクを提供する前方スカートがありました。3 つの円周サポート リングに取り付けられた 12 枚のスキン パネルで構成され、人員アクセス ドア、テレメトリ ケーブル用のアンビリカル ケーブル、環境空気ダクト、および 8 基の固体燃料逆噴射ロケットを保持していました。

第 1 段の飛行は短く、エンジンは発射後約 135.5 秒で停止し、使用可能な 203,000 ガロンの灯油と 331,000 ガロンの液体酸素を使い果たしました。その時点で、サターン V の頭脳である計器ユニットが中央エンジンに停止命令を送りました。4 つの外部エンジンは液体酸素または燃料の枯渇が感知されるまで噴射を続け、600 ミリ秒後に外部エンジンが停止しました。

この切断により、2 つのことが引き起こされました。まず、搭載コンピューターが電気信号を送信し、爆発するブリッジワイヤの線形電荷を起動して、2 段を物理的に切断しました。これにより、2 段は高度約 205,000 フィートで物理的に分離されました。同時に、8 基の逆噴射ロケットが点火し、88,600 ポンドの推力をわずか 0.666 秒間供給しました。これにより、すでに使用済みの段が減速し、S-II 段のエンジンが点火する余地ができました。一方、S-IC は高度約 366,000 フィートまで運ばれましたが、その後上昇の勢いを失い、海に向かって落下し始め、発射地点から約 350 マイル下流に着地しました。

ステージ間の距離をさらに広げているのは、第 2 ステージの後端にある 8 つのアレージ モーターです。これらのモーターは約 4 秒間噴射され、ロケットに十分な前進運動量を与えて推進剤 (極低温液体酸素と液体水素) を供給ラインに送り込み、エンジンが確実にクリーンに燃焼するようにしました。

ステージ分離の約 30 秒後、S-II の後部中間段が爆薬によって分離されました。リングは落下しましたが、エンジンに衝突するまでのクリアランスがわずか 3 フィートだったため、正確な操作でした。その後、ステージの 5 基の J-2 エンジンが点火し、約 6 分間燃焼して、ペイロードを約 605,000 フィートまで押し上げました。

S-II エンジンの燃料が尽きる約 10 秒前に、電気信号が作動して分離システムが作動し、S-IVB と呼ばれる第 2 段と第 3 段が切り離されました。切断可能な張力ストラップ、弱起爆信管、および爆発するブリッジワイヤによって、ステージが物理的に切り離されました。また、分離と同時に、使用済みの S-II ステージの 4 つの逆噴射装置が上昇速度を落とし、その後、ステージは落下して海に着水し、S-IVB の 4 つのアレージ モーターが作動して、2 つの破片の間に距離を置くとともに、燃料が S-IVB の 1 つの J-2 エンジンに通じる供給ラインに確実に届くようにしました。

S-IVB は、約 115 マイル飛行した後に停止しました。その時点で、アポロ宇宙船は地球の周回軌道に乗っていました。しかし、その仕事はこれで終わりではありませんでした。S-IVB には、再点火という独自の機能がありました。軌道投入段階であるだけでなく、宇宙船を地球の軌道から月への軌道に送り出す月周回軌道投入燃焼のために 2 度目の点火も行いました。

出典: サターン V プレスキット