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Análise: Feliz Makar Sankranti/Pongal e obrigado, leitores, pelo enorme carinho e apoio no meu artigo anterior sobre a História do Saturno V.
Feliz Makar Sankranti/Pongal e obrigado, leitores, pelo enorme carinho e apoio no meu artigo anterior sobre a História do Saturno V. Se você ainda não o leu, recomendo fortemente que o faça, pois isso ajudará você a entender o contexto deste artigo (clique aqui para ler). Neste artigo, darei uma visão geral da máquina e tentarei responder à pergunta: o que é, de fato, o Saturno V.
Então, sem mais delongas, vamos ao que interessa. Visão Geral da Máquina: Entendendo o Básico O Saturno V é um veículo de três estágios, sendo cada estágio denominado: S-IC (primeiro estágio), S-II (segundo estágio), S-IVB (terceiro estágio) e Unidade de Instrumentos. Se você achar os nomes dos estágios confusos, não se preocupe, também explicarei a lógica por trás da nomenclatura.
Mas por que o foguete precisava de três estágios para chegar à Lua. A resposta simples é gerenciamento de massa e gravidade, ou simplesmente a Tirania da Equação do Foguete. Uma quantidade enorme de combustível é necessária para atingir grandes altitudes; 85-90% do foguete é composto apenas de combustível, e os 10-15% restantes correspondem à massa seca.
Nesse caso, é mais eficiente simplesmente descartar um estágio após o consumo total do combustível. Embora existam muitos conceitos teóricos de foguetes de Estágio Único para Órbita (SSTO), nenhum deles voou ainda (os SSTOs serão abordados em um artigo futuro). Portanto, o uso de estágios parece uma ideia mais inteligente e melhor para alcançar a órbita.
Saturno V com todos os seus estágios em Houston, EUA. Primeiro Estágio (S-IC): O primeiro estágio tinha 42 m de altura, 10 m de diâmetro e fornecia 33. 000 kN (33 MN) de empuxo para impulsionar o foguete pelos primeiros 61 km de ascensão. A massa seca do estágio era de 131. 000 kg e, após o abastecimento completo, pesava 2,3 milhões de kg.
Querosene de grau aeroespacial (RP-1) foi usado como combustível para este estágio específico e oxigênio líquido (LOX) como oxidante. O estágio possuía cinco motores F-1 em configuração quincunx. O motor central era fixo, enquanto os quatro motores externos podiam ser girados por meio de sistemas hidráulicos para controlar o foguete.
A Boeing Company recebeu o contrato para fabricar o primeiro estágio do S-IC em 15 de dezembro de 1961. Nessa época, o projeto geral do primeiro estágio já havia sido definido pelos engenheiros do MSFC (Centro de Voo Espacial Marinho). Os engenheiros do MSFC também construíram os três primeiros estágios de teste (S-IC-T, S-IC-S e S-IC-F) e os dois primeiros modelos de voo (S-IC-1 e -2).
O principal local de fabricação era a Fábrica de Montagem Michoud, em Nova Orleans. Os testes em túnel de vento foram realizados em Seattle e a usinagem das ferramentas necessárias para a construção dos estágios em Wichita, Kansas. Levava cerca de 9 meses para construir os tanques e 14 meses para concluir um estágio.
O que mudou: Se você ainda não o leu, recomendo fortemente que o faça, pois isso ajudará você a entender o contexto deste artigo (clique aqui para ler).
O cronograma pode parecer absurdo, já que hoje a SpaceX consegue fabricar seu foguete Falcon 9 em menos de 3 meses, mas precisamos levar em conta a escala e a época de fabricação. O foguete era muito maior e muito mais potente que um Falcon 9 e, novamente, estava sendo fabricado nas décadas de 1960 e 70, uma época em que a manufatura automatizada praticamente não existia.
O maior e mais pesado componente individual do S-IC era a estrutura de empuxo, com uma massa de 22. 000 kg. Ela foi projetada para suportar o empuxo dos cinco motores e redistribuí-lo uniformemente pela base do foguete. Havia quatro âncoras que mantinham o foguete no lugar enquanto ele gerava empuxo.
Essas âncoras estavam entre as maiores peças forjadas de alumínio produzidas nos EUA na época, com 4,3 m de comprimento e 816 kg de peso. As quatro aletas estabilizadoras suportavam uma temperatura de 1. 100 °C. Agora, S-I significa Estágio 1, e C significa que é a terceira iteração de projeto do estágio, daí o nome S-1C.
Estágio S-IC em exibição no Centro Espacial Kennedy. Segundo Estágio S-II: O segundo estágio tinha cerca de 25 m de altura, 10 m de diâmetro e fornecia 4. 400 kN de empuxo para acelerar o Saturno V através da atmosfera superior. A massa seca do estágio era de 36. 200 kg e, quando totalmente abastecido, pesava 480.
000 kg. Hidrogênio líquido (LH₂) era usado como combustível neste estágio e oxigênio líquido (LOX) como oxidante. O estágio tinha cinco motores J-2 em um padrão quincuncial. Semelhante ao S-IC, o motor central era fixo e os quatro externos eram articulados hidraulicamente. A North American Aviation recebeu o contrato para fabricar o segundo estágio do foguete S-II em 11 de setembro de 1961 (Nota: é a mesma empresa que recebeu o contrato para o Módulo de Comando/Serviço Apollo).
O governo também forneceu a fábrica em Seal Beach, Califórnia. Curiosamente, este estágio, quando totalmente equipado, tinha apenas 7,6% de hardware. O restante, 92,4%, era composto de LH₂ e LOX. O estágio S-II tinha maneiras muito inteligentes de conter o hidrogênio líquido altamente volátil e até mesmo evitar turbulência devido ao movimento do combustível.
Certamente abordaremos isso em detalhes em um artigo futuro. S-II significa simplesmente Estágio 2, o significado é bastante literal. Estágio S-II em exibição no Centro Espacial Kennedy. Terceiro Estágio S-IVB: O terceiro estágio tinha 17,8 m de altura, 6,6 m de diâmetro e podia fornecer um empuxo máximo de 890 kN (S-IVB série 200) ou 1 MN (S-IVB série 500).
O estágio pesava. 13. 500 kg quando vazio e 123. 000 kg quando totalmente abastecido. Similar ao estágio S-II, utilizava LH₂ e LOX como combustível e oxidante, respectivamente. O estágio utilizava apenas um motor J-2 e era reiniciável. Para missões lunares, era acionado duas vezes: primeiro para inserção em órbita terrestre após o corte do segundo estágio (SECO) e depois para injeção translunar (TLI).
Este estágio evoluiu do estágio superior do foguete Saturno I e foi o primeiro estágio do Saturno V a ser projetado. A NASA concedeu o contrato de fabricação à Douglas Aircraft Company em 19 de abril de 1960. Ao mesmo tempo, decidiu-se construir o Saturno-1B, que também utilizaria o S-IVB como segundo estágio e poderia ser usado para testar a espaçonave Apollo em órbita terrestre.
Para lembrar: Neste artigo, darei uma visão geral da máquina e tentarei responder à pergunta: o que é, de fato, o Saturno V?
O S-IVB foi originalmente concebido como o quarto estágio do foguete C-4 (abordado no artigo anterior), e o "B" se deve ao fato de ser a segunda iteração de fabricação; a versão anterior utilizava um conjunto de seis motores J-2. Daí o nome S-IVB. Separação do estágio S-IVB na missão Apollo 7. Unidade de Instrumentos: Fabricação da Unidade de Instrumentos.
A unidade de instrumentos foi construída pela IBM e colocada sobre o terceiro estágio. Esta era o "cérebro" de todo o foguete e controlava todas as operações do foguete pouco antes da decolagem, até o descarte do estágio S-IVB. Adivinhem só, temos um artigo inteiro dedicado à genialidade deste computador clássico dos anos 60.
Vão lá conferir. Estes eram os 3 estágios do poderoso foguete Saturno V. Depois de construídos, todos os estágios eram integrados verticalmente no Edifício de Montagem de Veículos (VAB) do Centro Espacial Kennedy da NASA, na Flórida. Levava-se em média 2 anos para construir um único Saturno V, que precisava de um gigantesco transportador sobre esteiras para levar a fera até a plataforma de lançamento.
O projeto custou cerca de 6,417 bilhões de dólares, com o custo por lançamento chegando a um valor impressionante. US$ 185 milhões (bem, hoje custaria US$ 1,33 bilhão). Se considerarmos a taxa de inflação de 7,19%, todo esse projeto custaria cerca de US$ 46,11 bilhões (em valores de 2021). Para se ter uma ideia, o orçamento da NASA para 2021 foi de US$ 23,3 bilhões, e nas décadas de 60 e 70, o programa Apollo não era o único financiado pela NASA.
Isso é muito dinheiro. Embora essas conquistas pareçam incríveis, acredite, elas não são nada comparadas aos gloriosos sinos cuspidores de fogo que o foguete tinha embaixo. Fiquem ligados, pois no meu próximo artigo vamos desmontar os motores do Saturno V. Prepare-se para se maravilhar com as maravilhas da engenharia moderna.
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Redator-chefe de Exploração Espacial da The Dynamic Frequency.
Fonte original:
SATURN-V for Dummies Part-2: The Machine Overview
Categorias: Física e Matemática,Ciência
Marcador: Notícias
