زحل (عائلة الصواريخ)

ثلاثة أنواع من عائلة زحل تم تطويرها: زحل 1 ، زحل 1ب ، وزحل 5

طُوِّرت عائلة صواريخ ساتورن الأمريكية على يد فريق بقيادة فيرنر فون براون وعدد من موظفي بينيمونده السابقين لإطلاق حمولات ثقيلة إلى مدار الأرض وما وراءه. استخدمت عائلة ساتورن الهيدروجين السائل كوقود في المراحل العليا . وقد اقتُرحت في الأصل كصواريخ لإطلاق الأقمار الصناعية العسكرية ، ثم اعتُمدت كمركبات إطلاق لبرنامج أبولو القمري . تم بناء ثلاثة نماذج منها وإطلاقها: ساتورن 1 متوسط ​​الرفع ، وساتورن 1 ب ثقيل الرفع ، وساتورن 5 فائق الثقل .

اقترح فون براون اسم زحل في أكتوبر 1958 باعتباره خليفة منطقياً لسلسلة جوبيتر وكذلك مكانة الإله الروماني القوية. [ 1 ]

في عام 1963، أشار الرئيس جون إف. كينيدي إلى أن إطلاق صاروخ ساتورن 1 SA-5 سيمثل نقطة تحول في قدرة الولايات المتحدة على الرفع الجوي لتتجاوز قدرة السوفيت ، بعد أن كانت متأخرة عنهم منذ إطلاق سبوتنيك . وقد ذكر ذلك آخر مرة في خطاب ألقاه في قاعدة بروكس الجوية في سان أنطونيو في اليوم السابق لاغتياله. [ 2 ] : 128

كان صاروخ ساتورن 5 أول صاروخين من طراز ساتورن ينقلان البشر إلى ما وراء مدار الأرض المنخفض ، والآخر هو نظام الإطلاق الفضائي (SLS). وقد أُرسل ما مجموعه 24 إنسانًا إلى القمر خلال أربع سنوات امتدت من ديسمبر 1968 إلى ديسمبر 1972. لم يتعرض أي صاروخ ساتورن لعطل كارثي أثناء الطيران، [ 3 ] باستثناء منصة الإطلاق خلال رحلة أبولو 1 التجريبية، عندما اندلع حريق في وحدة الطاقم، مما أسفر عن مقتل جميع رواد الفضاء [ 4 ] الذين كانوا على متنها.

ملخص المتغيرات

جميع صواريخ عائلة ساتورن مدرجة هنا حسب تاريخ طرحها في السوق.

اسمرقم سريوظيفةالرحلة الأولىالرحلة الأخيرةإطلاقملاحظات
المجموعنجاحفشل (+ جزئي)
زحل 1 بلوك 1SA–1–4تطوير27 أكتوبر 196128 مارس 1963440العرض المباشر على المسرح الأول فقط
ساتورن 1 بلوك 2SA–5–10تطوير29 يناير 196430 يوليو 1965660حملت أقمار أبولو النموذجية للقيادة والخدمة (CSM) وأقمار بيغاسوس الصغيرة للنيازك
زحل 1بSA–200مركبة أبولو الفضائية الحاملة للمدار الأرضي26 فبراير 196615 يوليو 1975990استُخدمت في أبولو 7 ، وطواقم سكايلاب ، ومشروع اختبار أبولو-سويوز
زحل 5SA-500حاملة أبولو الفضائية القمرية9 نوفمبر 196714 مايو 197313121 [ أ ]أطلقت تسع مهمات مأهولة إلى القمر ومحطة الفضاء سكايلاب

تاريخ

التطور المبكر

في أوائل خمسينيات القرن العشرين، عملت البحرية الأمريكية والجيش الأمريكي بنشاط على تطوير صواريخ بعيدة المدى بمساعدة مهندسي صواريخ ألمان شاركوا في تطوير صاروخ V-2 الناجح خلال الحرب العالمية الثانية. وشملت هذه الصواريخ صاروخ فايكنغ التابع للبحرية ، وصواريخ كوربورال وجوبيتر وريدستون التابعة للجيش . في الوقت نفسه، طوّر سلاح الجو الأمريكي صواريخ أطلس وتيتان ، معتمدًا بشكل أكبر على المهندسين الأمريكيين.

كان الصراع الداخلي بين مختلف فروع القوات المسلحة مستمرًا، حيث كانت وزارة الدفاع الأمريكية (البنتاغون) هي من تقرر المشاريع التي سيتم تمويلها للتطوير. في 26 نوفمبر 1956، أصدر وزير الدفاع تشارلز إي. ويلسون مذكرةً يقضي فيها بتجريد الجيش من الصواريخ الهجومية التي يبلغ مداها 320 كيلومترًا أو أكثر، ونقل صواريخ جوبيتر التابعة له إلى القوات الجوية. [ 5 ] ومنذ ذلك الحين، أصبحت القوات الجوية المطور الرئيسي للصواريخ، لا سيما الصواريخ ذات الاستخدام المزدوج التي يمكن استخدامها أيضًا كمركبات إطلاق فضائية . [ 5 ] 

في أواخر عام 1956، أصدرت وزارة الدفاع الأمريكية متطلبات مركبة ثقيلة لوضع فئة جديدة من أقمار الاتصالات وغيرها من الأقمار الصناعية في المدار ( كان برنامج أقمار التجسس سريًا للغاية ). وقد نصت هذه المتطلبات، التي وضعتها وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) غير الرسمية آنذاك، على مركبة قادرة على وضع ما بين 9000 و18000  كيلوغرام في المدار، أو تسريع ما بين 2700 و5400  كيلوغرام للوصول إلى سرعة الإفلات. [ 6 ]

بما أن مذكرة ويلسون اقتصرت على الأسلحة دون المركبات الفضائية، فقد رأت وكالة الصواريخ الباليستية التابعة للجيش الأمريكي (ABMA) في ذلك وسيلةً لمواصلة تطوير مشاريعها الخاصة بالصواريخ الكبيرة. في أبريل 1957، كلف فون براون هاينز-هيرمان كويل ، رئيس فرع تصميم المشاريع المستقبلية، بدراسة تصاميم مركبات إطلاق مخصصة يمكن بناؤها بأسرع وقت ممكن. قيّم كويل مجموعة متنوعة من تصاميم منصات الإطلاق المشتقة من الصواريخ، والتي يمكنها وضع حمولة قصوى تبلغ حوالي 1400  كيلوغرام في المدار، ولكن يمكن توسيعها لتصل إلى 4500  كيلوغرام باستخدام مراحل علوية جديدة عالية الطاقة. على أي حال، لن تكون هذه المراحل العلوية متاحة قبل عام 1961 أو 1962 على أقرب تقدير، ولن تفي منصات الإطلاق بمتطلبات وزارة الدفاع الأمريكية للأحمال الثقيلة. [ 7 ]

لتلبية الحاجة المتوقعة لأحمال تبلغ 10,000 كجم أو أكثر، حسب فريق ABMA أن هناك حاجة  إلى معزز (المرحلة الأولى) بقوة دفع تبلغ حوالي 1,500,000 رطل (6,700 كيلو نيوتن) ، وهي قوة دفع أكبر بكثير من أي صاروخ موجود أو مخطط له. [ 8 ] ولتحقيق هذا الغرض، اقترح الفريق استخدام عدد من الصواريخ الموجودة مجمعة معًا لإنتاج معزز واحد أكبر؛ وبالاستناد إلى التصاميم الحالية، درسوا إمكانية دمج خزانات وقود من صاروخ جوبيتر واحد كنواة مركزية، مع إضافة ثمانية خزانات وقود بقطر صاروخ ريدستون إليها. [ 8 ] وقد سمح هذا التكوين، ذو التكلفة المنخفضة نسبيًا، باستخدام مرافق التصنيع والتصميم الحالية لإنتاج هذا التصميم "السريع والبسيط". [ 8 ]  

تمّ النظر في نهجين لبناء صاروخ سوبر جوبيتر؛ الأول يعتمد على استخدام محركات متعددة للوصول إلى قوة دفع تبلغ 6700 كيلو نيوتن (1,500,000 رطل) ، والثاني يعتمد على محرك واحد أكبر بكثير. ولكلٍّ من النهجين مزايا وعيوب. يُعدّ بناء محرك أصغر للاستخدام المجمّع خيارًا منخفض المخاطر نسبيًا مقارنةً بالأنظمة القائمة، ولكنه يتطلّب تكرار الأنظمة ويزيد من احتمالية تعطل إحدى المراحل (إضافة المحركات عمومًا تُقلّل من الموثوقية، وفقًا لقانون لوسر ). أما المحرك الواحد الأكبر حجمًا، فسيكون أكثر موثوقية، وسيُقدّم أداءً أعلى لأنه يُلغي تكرار "الوزن الميت" مثل أنابيب الوقود وأنظمة التوجيه الهيدروليكية للمحركات. من ناحية أخرى، لم يسبق بناء محرك بهذا الحجم من قبل، وسيكون تطويره مكلفًا ومحفوفًا بالمخاطر. أبدى سلاح الجو مؤخرًا اهتمامًا بمثل هذا المحرك، الذي سيتطور لاحقًا إلى محرك F-1 الشهير ، لكنهم كانوا يهدفون آنذاك إلى قوة دفع تبلغ مليون رطل (4400 كيلو نيوتن)، ولن تكون المحركات جاهزة حتى منتصف الستينيات. وبدا أن مجموعة المحركات هي السبيل الوحيد لتلبية المتطلبات في الوقت والميزانية المحددين. [ 7 ]    

كان صاروخ سوبر جوبيتر المرحلة الأولى فقط؛ ولإطلاق الحمولات في المدار، كانت هناك حاجة إلى مراحل علوية إضافية. اقترحت شركة ABMA استخدام صاروخ تيتان أو أطلس كمرحلة ثانية، [ 9 ] مع إمكانية استخدام المرحلة العلوية الجديدة سنتور . [ 10 ] اقترحت شركة جنرال دايناميكس (أسترونوتيكس كورب) استخدام سنتور كمرحلة علوية لصاروخ أطلس (الذي صممته هي الأخرى) بهدف إنتاج صاروخ إطلاق سريع قادر على وضع حمولات تصل إلى 3900 كيلوغرام في مدار أرضي منخفض. [ 11 ] استند تصميم سنتور إلى نفس مفهوم "خزان البالون" المستخدم في أطلس، وتم بناؤه على نفس القوالب وبنفس القطر البالغ 3000 مليمتر . وبما أن تيتان صُمم عمدًا بنفس الحجم، فهذا يعني إمكانية استخدام سنتور مع أي من الصاروخين. بالنظر إلى أن مشروع أطلس كان ذا أولوية أعلى من مشروعي الصواريخ الباليستية العابرة للقارات وأن إنتاجه كان محسوبًا بالكامل، ركزت وكالة إدارة الصواريخ الباليستية الأمريكية (ABMA) على تصميم "احتياطي"، وهو تيتان، على الرغم من أنهم اقترحوا تمديده في الطول من أجل حمل وقود إضافي.   

في ديسمبر 1957، قدمت وكالة تطوير الصواريخ الأمريكية (ABMA) مقترحًا إلى وزارة الدفاع الأمريكية بعنوان: "برنامج وطني متكامل لتطوير الصواريخ والمركبات الفضائية" ، موضحةً فيه نهجها التجميعي. [ 12 ] اقترحت الوكالة معززًا يتكون من هيكل صاروخ جوبيتر محاط بثمانية محركات ريدستون تعمل كخزانات وقود، ولوحة دفع في الأسفل، وأربعة محركات روكيتداين E-1 ، تبلغ قوة دفع كل منها 380,000 رطل (1,700 كيلو نيوتن) . كما أبقى فريق ABMA التصميم مفتوحًا للتوسع المستقبلي بإضافة محرك واحد بقوة 1,500,000 رطل (6,700 كيلو نيوتن) ، الأمر الذي كان سيتطلب تعديلات طفيفة نسبيًا على التصميم. أما المرحلة العلوية فكانت عبارة عن نسخة مطولة من صاروخ تيتان، مع وجود محرك سنتور في الأعلى. وكانت النتيجة صاروخًا طويلًا ونحيفًا للغاية، يختلف تمامًا عن صاروخ ساتورن الذي ظهر لاحقًا.    

تم التنبؤ باستخدامات محددة لكل فرع من فروع القوات المسلحة، بما في ذلك أقمار الملاحة البحرية؛ وأقمار الاستطلاع والاتصالات والأرصاد الجوية للجيش والقوات الجوية؛ ودعم مهام القوات الجوية المأهولة؛ والإمداد اللوجستي من سطح إلى سطح للجيش على مسافات تصل إلى 6400  كيلومتر. وكان من المتوقع الانتهاء من تطوير واختبار المرحلة السفلية بحلول عام 1963، وهو نفس الوقت تقريبًا الذي يُفترض أن يصبح فيه صاروخ سنتور جاهزًا للاختبار. وغطت تكلفة التطوير الإجمالية البالغة 850 مليون دولار خلال الفترة من 1958 إلى 1963 ثلاثين رحلة بحث وتطوير. [ 13 ]

سبوتنيك يذهل العالم

إطلاق المركبة الفضائية جوبيتر سي إكسبلورر 1 (1958)

أثناء وضع برنامج سوبر جوبيتر، كانت الاستعدادات جارية لإطلاق أول قمر صناعي كمساهمة أمريكية في السنة الجيوفيزيائية الدولية عام 1957. ولأسباب سياسية معقدة، أُسند البرنامج إلى البحرية الأمريكية ضمن مشروع فانجارد . تألف صاروخ فانجارد من مرحلة سفلية من صاروخ فايكنغ مُدمجة مع مراحل علوية جديدة مُعدّلة من صواريخ السبر . وقدّمت وكالة إدارة الصواريخ الباليستية الأمريكية (ABMA) دعمًا قيّمًا لمشروعي فايكنغ وفانجارد، من خلال خبرتها المباشرة في صاروخ V-2، بالإضافة إلى تطوير نظام توجيهه. وقد انطلقت أول ثلاث رحلات تجريبية شبه مدارية لفانجارد بنجاح تام، بدءًا من ديسمبر 1956، وكان من المُخطط إطلاقه في أواخر عام 1957.

في الرابع من أكتوبر عام 1957، فاجأ الاتحاد السوفيتي العالم بإطلاق سبوتنيك 1. على الرغم من وجود بعض المؤشرات على أن السوفيت كانوا يعملون على تحقيق هذا الهدف، إلا أن قلة من المؤسسات العسكرية والعلمية الأمريكية أخذت هذه الجهود على محمل الجد.

عندما سُئل وزير الدفاع ويلسون في نوفمبر 1954 عن إمكانية إطلاق السوفيت قمرًا صناعيًا، أجاب: "لا يهمني إن فعلوا ذلك". [ 14 ] إلا أن الرأي العام لم يتقبل الأمر، وشكّل الحدث كارثة علاقات عامة كبيرة للولايات المتحدة. كان من المقرر إطلاق "فانغارد" بعد فترة وجيزة من "سبوتنيك"، لكن سلسلة من التأجيلات أدت إلى تأجيل الإطلاق إلى ديسمبر، حين انفجر الصاروخ بشكل مروع. كانت الصحافة قاسية، وأطلقت على المشروع اسم "كابوتنيك" [ 15 ] أو "مشروع ريرغارد". [ 14 ] وكما أشارت مجلة تايم آنذاك:

لكن في خضم الحرب الباردة، أثبت الهدف العلمي الطموح لمشروع فانغارد أنه متواضع بشكل كارثي: فقد سبقه الروس. لم يكن تبرير البيت الأبيض بعد إطلاق سبوتنيك بأن الولايات المتحدة لم تكن في "سباق" أقمار صناعية مع روسيا مجرد ذريعة لاحقة. فقد صرّح الدكتور هاغن قبل عشرة أشهر: "نحن لا نحاول بأي شكل من الأشكال التنافس مع الروس". ولكن في نظر العالم، كانت الولايات المتحدة في سباق أقمار صناعية شاءت أم أبت، وبسبب فشل الإدارة المكلف في التخطيط الاستراتيجي، ظل مشروع فانغارد يسير ببطء بينما كان من المفترض أن ينطلق بقوة. بل كان لا يزال يسير ببطء عندما أعلنت إشارات سبوتنيك للعالم أن برنامج الأقمار الصناعية الروسي، وليس الأمريكي، هو البرنامج الرائد. [ 14 ]

ردّ فون براون على إطلاق سبوتنيك 1 بالقول إنه قادر على وضع قمر صناعي في مداره خلال 90 يومًا من حصوله على الموافقة. كانت خطته دمج صاروخ جوبيتر سي الموجود (وهو في الواقع نسخة معدّلة من ريدستون، وليس جوبيتر) مع محركات الوقود الصلب من فانغارد، لإنتاج جونو 1. لم يصدر أي رد فوري بينما كان الجميع ينتظر إطلاق فانغارد، ولكن التأخيرات المستمرة في إطلاق فانغارد وإطلاق سبوتنيك 2 في نوفمبر/تشرين الثاني أدت إلى منح الموافقة في ذلك الشهر. وفى فون براون بوعده بإطلاق إكسبلورر 1 بنجاح في 1 فبراير/شباط 1958. [ 16 ] وأخيرًا، حقق فانغارد نجاحًا في 17 مارس/آذار 1958. [ 17 ]

وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) تختار جونو

إطلاق جونو 2 لصاروخ بايونير 4 في 3 مارس 1959

انطلاقًا من قلق وزارة الدفاع الأمريكية إزاء استمرار السوفييت في مفاجأة الولايات المتحدة بتقنيات بدت تفوق قدراتها، درست الوزارة المشكلة وخلصت إلى أنها بيروقراطية في المقام الأول. فمع امتلاك كل فرع من فروع الجيش برامجه الخاصة للبحث والتطوير، كان هناك ازدواجية كبيرة وتنافس بين الأفرع على الموارد. ومما زاد الطين بلة، فرضت وزارة الدفاع قواعدها المعقدة الخاصة بالمشتريات والتعاقدات، مما أضاف عبئًا كبيرًا. ولمعالجة هذه المخاوف، شرعت وزارة الدفاع في تشكيل مجموعة جديدة للبحث والتطوير تركز على مركبات الإطلاق، ومُنحت صلاحيات تقديرية واسعة تتجاوز الحدود التقليدية بين الجيش والبحرية والقوات الجوية. وكُلفت المجموعة بمهمة اللحاق بالسوفييت في تكنولوجيا الفضاء بأسرع وقت ممكن، باستخدام أي تقنية متاحة، بغض النظر عن مصدرها. وفي 7 فبراير 1958، تم تأسيسها رسميًا كوكالة مشاريع البحوث المتقدمة (ARPA)، حيث قامت المجموعة بدراسة متطلبات وزارة الدفاع من مركبات الإطلاق ومقارنة مختلف المناهج المتاحة آنذاك.

في الوقت الذي كانت فيه وكالة إدارة الصواريخ المتقدمة (ABMA) تُعدّ مقترح صاروخ سوبر جوبيتر، كان سلاح الجو الأمريكي منهمكًا في تطوير مفهوم صاروخ تيتان سي. اكتسب سلاح الجو خبرة قيّمة في استخدام الهيدروجين السائل في مشروع طائرة التجسس لوكهيد سي إل-400 صنتان، وكان واثقًا من قدرته على استخدام هذا الوقود سريع الاشتعال في الصواريخ. وقد تبنى بالفعل حجج كرافت إيريك بأن الهيدروجين هو الوقود العملي الوحيد للمراحل العليا، وبدأ مشروع سنتور استنادًا إلى قوة هذه الحجج. كان تيتان سي مرحلة وسيطة تعمل بالهيدروجين، وعادةً ما توضع بين المرحلة السفلى من تيتان والمرحلة العليا من سنتور، أو يمكن استخدامها بدون سنتور في صواريخ المدار الأرضي المنخفض مثل داينا-سور . مع ذلك، ولأن كثافة الهيدروجين أقل بكثير من كثافة أنواع الوقود "التقليدية" المستخدمة آنذاك، وخاصة الكيروسين ، كان لا بد أن تكون المرحلة العليا كبيرة نسبيًا لاستيعاب كمية كافية من الوقود. بما أن صاروخي أطلس وتيتان بُنيا بقطر 120 بوصة، فمن المنطقي بناء تيتان سي بنفس القطر، لكن ذلك كان سينتج عنه صاروخ طويل ونحيف يصعب التحكم به، ذو قوة وثبات مشكوك فيهما. لذا، اقترح فريق تيتان سي بناء المرحلة الجديدة بقطر أكبر يبلغ 160 بوصة، ما يعني أنها ستكون صاروخًا جديدًا كليًا.

بالمقارنة، اعتمد تصميم سوبر جوبيتر على مكونات جاهزة، باستثناء محركات E-1. ورغم اعتماده هو الآخر على محرك سنتور في مهمات الارتفاعات العالية، إلا أن الصاروخ كان قابلاً للاستخدام في مدار أرضي منخفض دون الحاجة إلى سنتور، مما وفر بعض المرونة في حال واجه سنتور أي مشاكل. وقد وافقت وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) على أن مقترح جونو كان أكثر ملاءمة للجداول الزمنية المطلوبة، مع أنها رأت أنه لا يوجد سبب وجيه لاستخدام محرك E-1، وأوصت باتباع نهج أقل مخاطرة في هذا الصدد أيضاً. استجابت شركة ABMA بتصميم جديد، هو جونو 5 (كامتداد لسلسلة صواريخ جونو 1 وجونو 2 ، بينما كان جونو 3 وجونو 4 مفهومين غير مبنيين مشتقين من أطلس وتيتان)، والذي استبدل محركات E-1 الأربعة بثمانية محركات H-1 ، وهو تطوير أكثر تواضعًا بكثير من محرك S-3D المستخدم بالفعل في صواريخ ثور وجوبيتر، مما رفع قوة الدفع من 150,000 إلى 188,000  رطل (670 إلى 840  كيلو نيوتن). وقُدِّر أن هذا النهج سيوفر ما يصل إلى 60 مليون دولار في التطوير ويختصر ما يصل إلى عامين من وقت البحث والتطوير. [ 18 ]

بعد أن أعربت وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) عن رضاها عن نتائج إعادة التصميم، أصدرت في 15 أغسطس 1958 الأمر رقم 14-59 الذي دعا وكالة إدارة المواد المتقدمة (ABMA) إلى:

إطلاق برنامج تطويري لتوفير معزز صاروخي كبير لمركبة فضائية بقوة دفع تقارب 1,500,000 رطل، بالاعتماد على مجموعة من محركات الصواريخ المتاحة. والهدف المباشر لهذا البرنامج هو إثبات إمكانية إطلاق ديناميكي كامل النطاق بحلول نهاية عام 1959. [ 19 ]

تبع ذلك في 11 سبتمبر 1958، توقيع عقد آخر مع شركة روكيتداين لبدء العمل على الصاروخ H-1. وفي 23 سبتمبر 1958، وضعت وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) وقيادة صواريخ الذخائر التابعة للجيش الأمريكي (AOMC) اتفاقية إضافية لتوسيع نطاق البرنامج، تنص على أنه "بالإضافة إلى اختبار الإطلاق الديناميكي المقيد...، يُتفق بموجب هذا على توسيع هذا البرنامج ليشمل اختبار طيران الدفع لهذا الصاروخ المعزز بحلول سبتمبر 1960 تقريبًا". علاوة على ذلك، طلبوا من وكالة ABMA إنتاج ثلاثة صواريخ معززة إضافية، على أن يكون الصاروخان الأخيران "قادرين على وضع حمولات محدودة في المدار". [ 20 ]

في هذه المرحلة، كان العديد من أعضاء مجموعة ABMA يشيرون بالفعل إلى التصميم باسم زحل، كما أوضح فون براون أنه إشارة إلى الكوكب الذي يلي كوكب المشتري. [ 21 ] أصبح تغيير الاسم رسميًا في فبراير 1959. [ 22 ]

مشاركة ناسا

تكوين ساتورن 1 لمشروع هورايزون (1959)

بالإضافة إلى وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA)، كانت جهاتٌ مختلفة داخل الحكومة الأمريكية تُفكّر في إنشاء وكالة مدنية تُعنى باستكشاف الفضاء. بعد إطلاق سبوتنيك، اكتسبت هذه الجهود زخمًا كبيرًا، وسُرعان ما تمّ تطويرها. تأسست وكالة ناسا في 29 يوليو 1958، وبدأت على الفور بدراسة مشكلة رحلات الفضاء المأهولة، والصواريخ اللازمة لهذا المجال. كان أحد الأهداف، حتى في هذه المرحلة المبكرة، إرسال مهمة مأهولة إلى القمر. في ذلك الوقت، رأت لجان ناسا أن مسار الصعود المباشر هو الأنسب؛ إذ يضع مركبة فضائية واحدة ضخمة في مدار حول القمر ، قادرة على الوصول إليه والهبوط عليه والعودة إلى الأرض. لإطلاق مركبة فضائية بهذا الحجم، كان لا بد من وجود صاروخ معزز جديد ذي قوة أكبر بكثير؛ حتى صاروخ ساتورن لم يكن كبيرًا بما يكفي. بدأت ناسا بدراسة عدد من تصاميم الصواريخ المحتملة ضمن برنامج نوفا .

لم تكن ناسا وحدها في دراسة مهمات القمر المأهولة. فقد أبدى فون براون اهتمامًا دائمًا بهذا الهدف، وكان يدرس متطلبات مهمة قمرية منذ فترة. اقترح مشروع هورايزون التابع لوكالة الفضاء الأمريكية (ABMA) استخدام خمس عشرة عملية إطلاق لصاروخ ساتورن لحمل مكونات المركبة الفضائية والوقود، والتي سيتم تجميعها في المدار لبناء مركبة قمرية واحدة ضخمة. يتطلب هذا النوع من مهمات الالتقاء في مدار الأرض أقل قدر من سعة الصاروخ المعزز لكل عملية إطلاق ، وبالتالي يمكن تنفيذه باستخدام تصميم الصاروخ الحالي. ستكون هذه الخطوة الأولى نحو إنشاء قاعدة مأهولة صغيرة على سطح القمر، الأمر الذي سيتطلب عدة عمليات إطلاق إضافية لصاروخ ساتورن شهريًا لتزويدها بالوقود.

بدأ سلاح الجو الأمريكي مشروع لونكس عام 1958، بهدف إنشاء قاعدة قمرية مأهولة. وكما هو الحال مع ناسا، اعتمد لونكس على الصعود المباشر، مما استلزم استخدام معززات أكبر بكثير. وكجزء من المشروع، صمموا سلسلة صواريخ جديدة كليًا تُعرف بنظام إطلاق الفضاء (SLS)، والذي لا ينبغي الخلط بينه وبين نظام إطلاق الفضاء التابع لبرنامج أرتميس ، حيث جمع بين عدد من معززات الوقود الصلب مع صاروخ تيتان أو مرحلة معززة جديدة مصممة خصيصًا لتلبية مجموعة واسعة من أوزان الإطلاق. تكونت أصغر مركبة من نظام إطلاق الفضاء من صاروخ تيتان وصاروخين صلبين جانبيين، مما منحها أداءً مشابهًا لصاروخ تيتان سي، وسمح لها بالعمل كمنصة إطلاق لصاروخ داينا-سور. أما أكبرها، فاستخدمت صواريخ صلبة أكبر بكثير ومعززًا أكبر بكثير لمهمتها ذات الصعود المباشر. واستُخدمت تركيبات بين هذين الحدين لمهام إطلاق أقمار صناعية أخرى.

لجنة سيلفرشتاين

شُكّلت لجنة حكومية، هي "لجنة تقييم مركبة ساتورن" (المعروفة باسم لجنة سيلفرشتاين )، لتقديم توصيات بشأن التوجهات التي يمكن لوكالة ناسا اتباعها في برنامج الجيش الحالي. أوصت اللجنة بتطوير مراحل علوية جديدة تعمل بالهيدروجين لمركبة ساتورن، وحددت ثمانية تكوينات مختلفة لمعززات الرفع الثقيل، تتراوح بين حلول منخفضة المخاطر تعتمد بشكل كبير على التكنولوجيا الحالية، وتصاميم تعتمد على مكونات لم تُطوّر بعد، بما في ذلك المرحلة العلوية الجديدة المقترحة. وكانت هذه التكوينات كالتالي:

زحل أ

  • A-1 – المرحلة السفلية من صاروخ زحل، والمرحلة الثانية من صاروخ تيتان ، والمرحلة الثالثة من صاروخ سنتور (المفهوم الأصلي لفون براون).
  • A-2 – المرحلة السفلى لكوكب زحل، والمرحلة الثانية المقترحة لكوكب المشتري المتجمع، والمرحلة الثالثة لكوكب القنطور.

زحل ب

  • B-1 – المرحلة السفلية من زحل، والمرحلة الثانية المقترحة من تيتان العنقودية، والمرحلة الثالثة المقترحة S-IV ، والمرحلة الرابعة من سنتور.

زحل سي

  • C-1 – المرحلة السفلى من زحل، المرحلة الثانية المقترحة S-IV (مشابهة لزحل I الفعلي ).
  • C-2 – المرحلة السفلى من زحل، المرحلة الثانية المقترحة S-II ، المرحلة الثالثة المقترحة S-IV.
  • C-3 و C-4 و C-5 و C-8 – جميعها تستند إلى اختلافات مختلفة لمرحلة سفلية جديدة باستخدام محركات F-1، واختلافات للمراحل الثانية المقترحة S-II، والمراحل الثالثة المقترحة S-IV (مع كون C-5 مشابهًا لصاروخ ساتورن 5 الفعلي ).

تم منح عقود تطوير محرك جديد يعمل بالهيدروجين لشركة روكيتداين في عام 1960، وعقود تطوير المرحلة الرابعة من صاروخ ساتورن لشركة دوغلاس في نفس العام.

سجل الإطلاق

رسم بياني لعام 1965 يوضح التاريخ التراكمي وتوقعات إطلاقات ساتورن حسب الشهر (إلى جانب أطلس وتيتان)
تاريخ إطلاق ساتورن [ 23 ]
برنامجعربةمهمةتاريخ الإطلاقوسادة
زحل الأولSA-1SA-127 أكتوبر 196134
زحل الأولSA-2SA-225 أبريل 196234
زحل الأولSA-3SA-316 نوفمبر 196234
زحل الأولSA-4SA-428 مارس 196334
زحل الأولSA-5SA-529 يناير 196437ب
زحل الأولSA-6A-10128 مايو 196437ب
زحل الأولSA-7A-10218 سبتمبر 196437ب
زحل الأولSA-9A-10316 فبراير 196537ب
زحل الأولSA-8A-10425 مايو 196537ب
زحل الأولSA-10A-10530 يوليو 196537ب
زحل 1بSA-201AS-20126 فبراير 196634
زحل 1بSA-203AS-2035 يوليو 196637ب
زحل 1بSA-202AS-20225 أغسطس 196634
زحل 5SA-501أبولو 49 نوفمبر 196739أ
زحل 1بSA-204أبولو 522 يناير 196837ب
زحل 5SA-502أبولو 64 أبريل 196839أ
زحل 1بSA-205أبولو 711 أكتوبر 196834
زحل 5SA-503أبولو 821 ديسمبر 196839أ
زحل 5SA-504أبولو 93 مارس 196939أ
زحل 5SA-505أبولو 1018 مايو 196939ب
زحل 5SA-506أبولو 1116 يوليو 196939أ
زحل 5SA-507أبولو 1214 نوفمبر 196939أ
زحل 5SA-508أبولو 1311 أبريل 197039أ
زحل 5SA-509أبولو 1431 يناير 197139أ
زحل 5SA-510أبولو 1526 يوليو 197139أ
زحل 5SA-511أبولو 1616 أبريل 197239أ
زحل 5SA-512أبولو 177 ديسمبر 197239أ
زحل 5SA-513سكايلاب 114 مايو 197339أ
زحل 1بSA-206سكايلاب 225 مايو 197339ب
زحل 1بSA-207سكايلاب 328 يوليو 197339ب
زحل 1بSA-208سكايلاب 416 نوفمبر 197339ب
زحل 1بSA-210ASTP15 يوليو 197539ب

برنامج أبولو

"قصة ساتورن 1B 1966" - فيلم معلومات ترويجي رسمي لوكالة ناسا .

أدى التحدي الذي طرحه الرئيس جون إف. كينيدي على وكالة ناسا في مايو 1961، والمتمثل في إرسال رائد فضاء إلى القمر بحلول نهاية العقد، إلى إضفاء زخم جديد ومفاجئ على برنامج ساتورن. وشهد ذلك العام نشاطاً مكثفاً لتقييم وسائل مختلفة للوصول إلى القمر.

تم تقييم صاروخي نوفا وساتورن، اللذين يتشابهان في التصميم ويمكنهما استخدام بعض الأجزاء، لهذه المهمة. ومع ذلك، رُئي أن ساتورن سيكون أسهل في الإنتاج، نظرًا لتصميم العديد من مكوناته بحيث يمكن نقلها جوًا. كان صاروخ نوفا سيتطلب مصانع جديدة لجميع مراحله الرئيسية، وكانت هناك مخاوف جدية من عدم إمكانية إنجازها في الوقت المحدد. أما ساتورن، فكان يتطلب مصنعًا جديدًا واحدًا فقط، لأكبر المراحل السفلية المقترحة، وقد تم اختياره لهذا السبب تحديدًا.

تم اختيار صاروخ ساتورن سي-5 (الذي سُمي لاحقًا ساتورن 5 )، وهو الأقوى بين تصميمات لجنة سيلفرشتاين، باعتباره التصميم الأنسب. في ذلك الوقت، لم يكن نمط المهمة قد حُدد بعد، لذا اختاروا أقوى تصميم للمعزز لضمان توفير طاقة كافية. [ 24 ] وقد أدى اختيار طريقة الالتقاء في مدار القمر إلى تقليل متطلبات وزن الإطلاق إلى ما دون متطلبات صاروخ نوفا، لتصبح ضمن نطاق وزن صاروخ سي-5.

في هذه المرحلة، كانت المراحل الثلاث جميعها مجرد تصميم نظري، وأُدرك أن المركبة الفضائية القمرية الفعلية ستكون جاهزة للاختبار قبل الصاروخ المعزز بفترة طويلة. لذلك، قررت ناسا مواصلة تطوير الصاروخ C-1 (الذي أصبح لاحقًا ساتورن 1 ) كمركبة اختبار، نظرًا لأن مرحلته السفلى كانت مبنية على تقنية موجودة ( مثل خزانات ريدستون وجوبيتر )، ومرحلته العليا كانت قيد التطوير بالفعل. سيوفر هذا اختبارًا قيّمًا للصاروخ S-4، بالإضافة إلى منصة إطلاق للكبسولات والمكونات الأخرى في مدار أرضي منخفض.

أما أعضاء عائلة زحل الذين تم بناؤهم بالفعل فهم:

المتغيرات

يسرد الجدول التالي مراحل مركبات عائلة ساتورن التي تم اختبارها والمقترحة والمرتبطة بها:

سنةنسخة زحليكتبالحمولة (LEO)معززالمرحلة 1المرحلة الثانيةالمرحلة 3المرحلة الرابعة
اسممحركاسممحركاسممحركاسممحرك
1962برنامج البكالوريا الدوليةتم نقله جواً21000 كجمS-IBH-1 x8S-IVB-200J-2 x1
1959أ-1مقترح13600 كجمSIH-1 x8تيتان 1LR-87-3 x2سنتور سيRL-10A-1 x2
1959أ-2مقترح10000 كجمSIH-1 x8كوكب المشتري المتجمعLR-79 x4سنتور سيRL-10A-1 x2
1959ب-1مقترح13000 كجمS-IB-2F-1 x2تيتان المتجمعLR-79 x4S-IVRL-10 x6سنتور سيRL-10A-1 x2
1959ج-1 / أناتم نقله جواً9100 كجمSIH-1 x8S-IVRL-10 x6SVRL-10 x2
1960ج-2مقترح21500 كجمSIH-1 x8S-IIJ-2 x4S-IVRL-10 x6SVRL-10 x2
1961ج-3مقترح45000 كجمS-IB-2F-1 x2S-II-C3J-2 x4S-IVRL-10 x6
1966INT-20مقترح60,500 كجمإس-آي سيF-1 x4S-IVBJ-2 x1
1960ج-4مقترح99000 كجمS-IB-4F-1 x4S-II-4J-2 x4S-IVBJ-2 x1
1962ج-5 / فتم نقله جواً140,000 كجمإس-آي سيF-1 x5S-IIJ-2 x5S-IVBJ-2 x1
1965سي-5 إنمقترح155000 كجمإس-آي سيF-1 x5S-IIJ-2 x5كول
1962C-8مقترح210,000 كجمS-IC-8F-1 x8S-II-8J-2 x8S-IVBJ-2 x1
1965IB-CEمقترح22000 كجمS-IBH-1 x8S-IVB-200J-2 x1سنتور دي/إي
1965IB-Aمقترح18600 كجمS-IB-Aثمانية طائرات H-1 مطورةS-IVB-200 الممتدJ-2 x1سنتور دي/إي
1965IB-Bمقترح22700 كجمS-IB-Aثمانية طائرات H-1 مطورةMS-IVB-2HG-3
1965IB-Cمقترح20400 كجممينيوتمان × 4S-IBH-1 x8S-IVB-200J-2 x1
1965IB-Dمقترح33000 كجمUA1205 x4S-IBH-1 x8S-IVB-200J-2 x1
1965INT-05 [ 25 ]مقترح27200 كجمINT-05260 بوصة صلبةS-IVBJ-2 x1
1966INT-11 [ 26 ]مقترح48000 كجمUA1207 x4S-IB-11H-1b x8S-IVBJ-2 x1
1966INT-12 [ 27 ]مقترح34000 كجمUA1205 x4S-1B-4 H-1H-1b x4S-IVBJ-2 x1
1966INT-13 [ 28 ]مقترح36,590 كجمUA1207 x2S-IB-11H-1b x8S-IVBJ-2 x1
1966INT-14 [ 29 ]مقترح23180 كجممينيوتمان × 4S-IB-11H-1b x8S-IVBJ-2 x1
1966INT-15 [ 30 ]مقترح26000 كجم8 رجال مينيوتمانS-IB-15H-1b x8S-IVBJ-2 x1
1966INT-16 [ 31 ]مقترح28000 كجمUA1205 x5S-IVBJ-2 x1
1966INT-17مقترح42000 كجمS-II –INT-17HG-3-SL x7S-IVB-200
1966INT-18مقترح66000 كجمUA1204 /5/7؛ x2 أو 4S-IIJ-2 x5S-IVB-200 (اختياري)
1966INT-19مقترح34200 كجممينيوتمان، من 4 إلى 12S-IIJ-2-SL x5S-IVB-200
1967INT-20مقترح60,500 كجمإس-آي سيF-1 x3 إلى 5S-IVBJ-2 x1
1967INT-21مقترح115,900 كجمإس-آي سيF-1 x5S-IIJ-2 x5
INT-23مقترح
INT-24مقترح
INT-25مقترح
1965INT-27 [ 32 ]مقترح
1967LCB [ 33 ]مقترح
1965ساتورن 5-3مقترح160,400 كجمMS-IC-1F-1A x5MS-II-2HG-3 x5

ملحوظات

  1. واجه أبولو 6 أعطالاً في محركات المرحلتين الثانية والثالثة، مما حال دون إعادة تشغيله. ومع ذلك، فقد وصلت المركبة الفضائية إلى مدارها.

مراجع

الاقتباسات

  1. هيلين تي. ويلز؛ سوزان إتش. وايتلي وكاري إي. كاريجانيس. أصل أسماء ناسا . مكتب ناسا للعلوم والمعلومات التقنية. ص  17.
  2. ستون، روبرت ؛ أندريس، آلان (2019). مطاردة القمر: الشعب والسياسة والوعد الذي أطلق أمريكا إلى عصر الفضاء . نيويورك: بالانتين بوكس . ISBN 9781524798123.
  3. historicspacecraft.com، صواريخ ساتورن 1 و1ب
  4. "أبولو 1" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 10 ديسمبر 2024 .
  5. 1 2 كادبوري (2006)، ص 154
  6. بيلستين (1996)، ص 25 .
  7. 1 2 H. H. Koelle et al., "برنامج تطوير مركبة الفضاء جونو 5، المرحلة الأولى: إثبات جدوى المعزز"، ABMA، ترسانة ريدستون، التقرير DSP-TM-10-58، 13 أكتوبر 1958
  8. 1 2 3 نيوفيلد (2007)، ص 331
  9. نيوفيلد (2007)، ص 341.
  10. داوسون وبولز (2004)، ص 24.
  11. داوسون وبولز (2004)، ص 22-24.
  12. "اقتراح: برنامج وطني متكامل لتطوير الصواريخ والمركبات الفضائية"، ABMA، ترسانة ريدستون، التقرير DR-37، 10 ديسمبر 1957
  13. إيفان إرتل وماري لويز مورس، "مركبة أبولو الفضائية - تسلسل زمني" ، مؤرشف في 12 مايو 2008، في أرشيف الإنترنت ، منشور ناسا الخاص رقم 4009
  14. 1 2 3 "مشروع الطليعة، لماذا فشل في تحقيق اسمه" ، مجلة تايم ، 21 أكتوبر 1957
  15. عنوان الصفحة الأولى لصحيفة إنترناشونال هيرالد تريبيون ، 8 ديسمبر 1957
  16. غريسيوس، توني (30 يناير 2008). "نظرة عامة على مهمة إكسبلورر 1" . إكسبلورر 1: أول مركبة فضائية أمريكية . واشنطن: ناسا. مؤرشف من الأصل في 19 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه في 11 مايو 2012 .
  17. غرايزيك، إد (20 أبريل 2012). "فانغارد 1" . المركز الوطني لبيانات علوم الفضاء . واشنطن: ناسا. مؤرشف من الأصل في 13 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 11 مايو 2012 .
  18. بيلستين (1996)، ص 27 .
  19. بيلستين (1996)، ص 28 .
  20. بيلستين (1996)، ص 31 .
  21. كادبوري (2006)، ص 188.
  22. بيلستين (1996)، ص 37 .
  23. التسلسل الزمني المصور لكوكب زحل ، الملحق ح. ميناء القمر ، الملحق أ. التقرير الموجز لبرنامج أبولو ، الملحق أ.
  24. spaceline.org، صحيفة حقائق ساتورن 1، بقلم كليف ليثبريدج
  25. "Saturn INT-05" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .
  26. "Saturn INT-11" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .
  27. "Saturn INT-12" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .
  28. "Saturn INT-13" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .
  29. "Saturn INT-14" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .
  30. "Saturn INT-15" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .
  31. "Saturn INT-16" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .
  32. "Saturn INT-27" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .
  33. "Saturn LCB-Alumizine-140" . www.astronautix.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2026 .

فهرس