Кіріспе

Сатурн көлігін бағалау комитеті, көбінесе Сильверштейн комитеті деп танылатын, 1959 жылы НАСА-ның Сатурн зымыран бағдарламасы бойынша нақты бағыттарды ұсыну үшін АҚШ үкіметі құрған комиссия болды. Комитетке ұзақ жылдар НАСА инженері болған Эйб Сильверштейн төрағалық етті, мақсаты – Әуе күштері мен Армия арасындағы даудан кейін Сатурнның жоғарғы сатыларын таңдау болды. Комитет отырыстары барысында мүшелер бірнеше әлеуетті жобаларды қарастырды, оның ішінде фон Браунның қолда бар баллистикалық зымыран корпустарын пайдаланып, аз тәуекелді шешімін, сондай-ақ күшейткіш сатының мүмкіндіктерін толық пайдалану үшін жаңа жоғарғы сатыларды дамытуға бағытталған нұсқаларын ұсынды. Жаңа жоғарғы сатыларды пайдаланудың артықшылықтары соншалықты айқын болды, комитет бастапқыда күмәнданушы болған фон Браунды көндіріп, Сатурн бағдарламасының болашағы түбінен өзгерді.

Өмірбаян

1957 жылы Қорғаныс министрлігі (DoD) 1960 жылдардың басында басталатын миссиялар үшін жаңа ауыр көтергіш зымыранға қойылатын талаптар жиынтығын жариялады. Ол кезде АҚШ әскери күштерінің үш тармағы да өз зымырандарын жасау үстінде болды, бұл болашақ дамулардың басымдығы үшін күшті бәсекеге әкеп соқты. 1956 жылы АҚШ Әуе күштері ұзақ қашықтықтағы зымырандар саласының, соның ішінде 200 мильден (322 км) асатын жерден жерге зымырандардың өрісі екенін мойындады. Алайда, келісімде "басқа мақсаттар" қарастырылмады, сондықтан Әскери-теңіз күштері мен Армиядағы ағымдағы жобалар өзгеріссіз жалғасты. Әуе күштері Dyna Soar жобасын жүзеге асыруда болды және оны "SLV 4" талаптарына сәйкес ұшыру үшін жаңа зымыранды жобалап жатты. Олардың бұл талапқа берген негізгі жауабы – жаңа сутекті жоғарғы сатымен жабдықталған Titan II зымыраны, Titan C. Нәтижесіндегі конструкция біршама дөңгелек пішінге ие болды, себебі сутек отынына үлкен бактар қажет болды, сондықтан жоғарғы саты Titan II-ге қарағанда диаметрі үлкен болды. Әуе күштерінің басқа да командалары Titan II және бірнеше қатты отынмен жұмыс істейтін зымырандарды "нөлдік саты" ретінде біріктіретін "Ғарыш зымырандарын ұшыру жүйесі" тұжырымдамасын да жасады. Осы зымырандардың әртүрлі саны мен мөлшерін біріктіру арқылы ұшыру жиынтығын әртүрлі жүктерге бейімдеуге болады. SLS тобы Lunex жобасының ұсынысы бойынша айға адамдарды жіберуге арналған жолды да белгіледі, онда Жер орбитасынан қайта кіру аппаратын сынау үшін төрт қатты отынмен Titan және Айға ұшу үшін жаңа қатты отынмен және сұйық отынмен жұмыс істейтін сатылар қолданылады. Ауыр ғарыш зымыранын ұшыруға арналған Қорғаныс министрлігінің осы талабын қанағаттандыру үшін Армияның баллистикалық зымыран агенттігіндегі (ABMA) команда, Вернер фон Браун басқаратын топтың жетекшілігімен, қолданыстағы зымыран корпустарын біріктіретін және қажет болған жағдайда жаңа қозғалтқыштарды қосатын бірнеше конструкцияларды зерттеді. Конструкциялар сериясына "Супер Титан", "Супер Атлас" және "Супер Юпитер" кірді. Соңғысы олардың назарына тез арада түсті, себебі ол ABMA-да жасалған технологияны пайдаланды, ал Atlas және Titan Әуе күштерінің ұзақ даму проблемаларына тап болған жобалары еді. "Супер Юпитер" жобасы негізінен қолданыстағы жабдыққа негізделген, Redstone және Jupiter зымырандарының кластерін пайдаланып, жаңа қозғалтқышпен жұмыс істейтін төменгі сатыны және Titan-нан алынған жоғарғы сатыны құрады. Олардың ұсынысы Әуе күштері ұсынғаннан гөрі әлдеқайда қарапайым және тәуекелсіз болды, себебі сутекті жандырудың жаңа жоғарғы сатысын жасау қажет болмады. Әуе күштерінің командасы сияқты, ABMA да айға адамдарды жіберудің "Horizon" жобасы ретінде осы зымырандардың он бесін Жер орбитасында үлкен аппарат құру үшін пайдалану көрінісін сипаттады. Жаңа құрылған Advanced Research Projects Agency (ARPA) ұшыру құрылғысын жасауды өз міндетіне алды. Олардың жалғыз алаңдаушылығы – жаңа қозғалтқыштар қауіпті болуы мүмкін еді, сондықтан қолданыстағы қозғалтқыштарды жай ғана жаңартуды ұсынды. ABMA тез арада конструкцияны Jupiter-дің S 3D-ден жасалған сегіз қозғалтқышты H 1 ретінде пайдалануға бейімдеді, бастапқы жобаның ұсынған E 1 төрт қозғалтқышынан айырмашылығын жасады. ARPA қанағаттанды және ABMA-да зымыранды және Rocketdyne-де жаңа H 1 қозғалтқыштарын жасауды қаржыландыруды бастады. 1958 жылдың қазан айында келісімшарттар жасалды және жұмыс тез жүрді; H 1 қозғалтқышының алғашқы сынақ атылуы желтоқсан айында өтті және зымыранның макеті аяқталды. Бастапқыда "Супер Юпитер" деп аталған жоба, жасау кезінде Juno V болып өзгерді, ал 3 ақпанда ARPA меморандумы жобаны ресми түрде "Saturn" деп атады. Көп ұзамай жаңа құрылған NASA да ұзақ мерзімді стратегиясының бір бөлігі ретінде "Saturn" жобасына қызығушылық білдірді. 1960 жылдардың басында Жердің төменгі орбитасына ұшулар қолданыстағы баллистикалық зымырандарды пайдалануға бағытталса, айға бару бағдарламасының технологиялық дамуы "Saturn" негізінде жүзеге асырылатын болады, ал айға тікелей бару миссиясы НАСА-да жобаланып жатқан "Nova" зымыранын пайдаланатын болады. Одан кейін, 1959 жылдың 9 маусымында Қорғаныс ғылыми-зерттеу және инженерлік департаментінің директоры Герберт Йорк "Saturn" бағдарламасын тоқтату туралы шешім қабылдағанын мәлімдеді. Йорк Қорғаныс министрлігінің азаматтық ғарыш бағдарламасын қолдау үшін ғана қолданылатын зымыранды қаржыландыруға болмайды деп есептеді. Бағдарламаны "құтқару" үшін кездесу ұйымдастырылды, нәтижесінде "Saturn" бағдарламасы және онымен бірге барлық ABMA NASA-ға берілді.

Мүшелер мен директива

1959 жылдың қараша айында НАСА-ның бас әкімшісінің өтінішімен Ғарыш ұшуларын дамыту директоры НАСА, Қорғаныс ғылыми-зерттеу және инженерлік басқармасы, АРПА, АБМА және Әуе күштері өкілдерінен құралған ведомствоаралық зерттеу тобын құрды. Тобға төрағалық еткен Абе Сильверштейн (NASA), содан кейін полковник Н. Аппольд (АҚШ Әуе күштері), А. Хайат (NASA), Т. С. Муз (ODDR&E), Г. П. Саттон (ARPA), В. фон Браун (ABMA) және Е. Холл (NASA) хатшылық қызметін атқарды. Топтан Сатурн зымырасын жасау жөнінде, әсіресе жоғарғы саты конфигурациясын таңдау мәселелері бойынша ұсыныстар дайындау сұралды. Зерттеуге қосымша төрт негізгі бағыт бойынша жұмыс істеу тапсырылды: қажетті миссиялар мен жүктерді анықтау, техникалық дамудағы мүмкін болатын мәселелерді анықтау, шығындар мен даму мерзімін бағалау және көліктің болашақ мүмкіндіктерінің өсуін салыстыру.

Жоғары сатыны таңдау

Дегенмен, Әскери-әуе күштері жобаны дамытуға ынтасын таныта берді. Желтоқсан айында ABMA, сол кезде әлі де Армия құрамында болған, Saturn-ның жоғарғы сатысын 120 дюймдік диаметрлі Titan негізіндегі құрылғыдан 160 дюймдік диаметрлі жаңасына ауыстыру туралы бұйрық алды, бұл айтарлықтай көбірек дамуды қажет ететін. 160 дюймдік диаметрлі саты Titan C жоғарғы сатысымен бірдей болды, ал Saturn-ға осы өзгерісті енгізу арқылы Қорғаныс министрлігі SLV 4 талабына сәйкес екі бәсекелес жоғарғы сатылы жобаға ие болар еді, сонымен қатар қажет болған жағдайда Saturn-ды Dyna Soar ұшуына мүмкіндік берер еді. ABMA бұрыннан "Титан" жоғарғы сатысының қозғалтқыштарын сынақтан өткізіп жатқан және бұл жаңа сұранысқа наразы болды. Барлық қатысушы тараптардың кездесуі Әбе Сильверштейннің басшылығымен ұйымдастырылды, оның бұрынғы күш-жігері Saturn-ның НАСА миссияларына іріктелуіне зор үлес қосты. Топ алғашқы Saturn құрылғысы үшін үш миссияны атап өтті: адамсыз ай және алыс ғарышқа ұшу миссиялары, құтылу жүктемесі шамамен ; геостационарлық орбитаға жүктер; және Dyna Soar сияқты төменгі орбиталарда ұшқыштармен бірге ғарыш кемесі миссиялары. Мұндай "жоғары биіктіктегі" миссияларды іске асыру үшін жоғарғы сатылардың өнімділігі маңызды болар еді. Сатыда немесе оның отынында қолданылған әрбір фунт берілген көтергіште (бірінші саты) одан да аз жүк білдіретін еді. Оларға қажетті қуат пен салмақ арақатынасы болғандықтан, сұйық сутек негізіндегі жоғарғы сатылар алға бастырудың жалғыз жолы болып көрінді – отынның жеңіл салмағы оны басқарудың кез келген қиындығын өтемелейді. Saturn жобасы әрқашан орбитаға енгізу үшін осындай сатыны, Centaur-ды, Atlas зымырандық кешенінен алынған сутекті жағатын сатыны қамтиды. Орта сатыларда жобалаушылар біршама икемділікке ие болды. Комитет мүшелері үш түрлі сыныпқа топтастырылған бірқатар мүмкін шешімдерді қарастырды: "А", "В" және "С" сыныптары. Ұсынылған C 3 сыныбын қоспағанда, барлық үш сыныптың ортақ жаңа бірінші сатысы Jupiter/Redstone бак кластеріне бекітілген сегіз H 1 қозғалтқышынан тұратын кластер болды, ол S I сатысы, сондай-ақ екі қозғалтқышты Centaur жоғарғы сатысы болды. "А" сыныбының жобалары аз тәуекелді шешімдер болды; фон Браунның қазіргі дизайны А 1 болып табылды, ол S I бірінші сатысы мен Centaur үшінші сатысының арасындағы Titan I екінші сатысынан тұрады. А 2 А 1 екінші сатысын Thor IRBM кластерімен алмастырды. "А" сыныбының құрылғылары қолданыстағы жабдықты пайдалану арқасында ең ерте ұшуға қол жеткізе алғанымен, олар Saturn зымыранының алғашқы екі миссиясын орындай алмады. Сонымен қатар, 120 дюймдік жоғарғы сатылар ықтимал құрылымдық нашарлыққа ұшырауы мүмкін, ал ұсынылған 160 дюймдік жаңарту өсу әлеуетін шектеді, бұл бастапқы директиваның төртінші талабын бұзады. Комитет қараған "B" сыныбының бір ғана жобасы, B 1, жоғарыда аталған S I бірінші сатысы мен Centaur төртінші сатысымен төрт сатылы құрылымнан тұрады. Екінші саты 220 дюймдік LOX/RP 1 дизайны болды, ол бірінші сатыда қолданылған H 1 қозғалтқыштарының төртеуін, сонымен қатар Centaur негізінде жасалған, бірақ диаметрі 220 дюймдік төрт қозғалтқышты үшінші сатыны пайдаланды. B 1 құрылғысы миссия талаптарына сай келсе де, жаңа екінші сатыны әзірлеу тым қымбатқа түсер еді және көп уақытты қажет ететін. "С" сыныбының жобалары барлық жоғарғы сатыларда сұйық сутекті пайдаланды. C 1 құрамында S I бустері, жаңа Douglas Aircraft 220 дюймдік S IV сатысы, Centaur қозғалтқыштарының төрт жаңартылған нұсқасымен, қозғалтқышқа 2 тонна итеру күші бар және үшінші сатыдағы қозғалтқыштармен бірдей қозғалтқыштармен жабдықталған Centaur-дың өңделген нұсқасы болды. C 1, екі жаңа қозғалтқышпен жабдықталған жаңа S III сатысы қосылғаннан кейін C 2 болар еді, S IV және Centaur жоғарыда сақталар еді. C 3 ұқсас бейімделуді білдірді, төрт бірдей 150 - 200,000 фунт итеру күші бар қозғалтқыштармен жабдықталған S II сатысын қосты, C 2 S III және S IV сатыларын сақтап, Centaur-ды алып тастады. C 3 бірінші сатысы төрт орталық H 1 қозғалтқыштарын бір F 1 қозғалтқышымен ауыстыру арқылы немесе барлық сегіз H 1 қозғалтқыштарын күшейту арқылы да ұлғайтылатын еді. Нәтижелерді зерттеу C модельдері ғана басқа кез келген комбинацияға қарағанда әлдеқайда жоғары өнімділік ұсынатынын және кез келген нақты ұшыру қажеттілігі үшін сатыларды араластыруға және сәйкестендіруге мүмкіндік беретін үлкен икемділікке ие екенін көрсетті. Сонымен қатар, зымыранды блоктар түрінде дамыту арқылы әрбір жаңа саты сыналған және дәлелденген сатыларға қосылғанда максималды құрылғының сенімділігіне қол жеткізіледі. Осылайша, шешім нақты шешілген өнімділікке емес, даму тәуекеліне байланысты болды. Saturn әрқашан мүмкіндігінше аз тәуекелмен жобаланған, жаңа компоненттердің жалғыз бөлігі төменгі сатыдағы қозғалтқыштың шағын жаңартуы және жоғарғы сатыдағы Centaur болды. Бүкіл "стектің" жаңа сутекті жағатын сатыларын дамыту кез келген компоненттің сәтсіздігі бүкіл бағдарламаны бұзуы мүмкін тәуекелді арттырады. Бірақ Комитет мүшелері атап өткендей: "Егер осы отын түрлері қиын жоғарғы сатыда қолданылса, оларды аз қиын орта сатыларда қолдануға ешқандай негізді инженерлік себептер жоқ." Фон Браун көндірілді; қазіргі дизайнды дамыту резервтік ретінде жалғастырылатын еді, бірақ Saturn-ның болашағы сутекке негіделген және тек НАСА-ның талаптарына сәйкес келетін. 1959 жылдың соңғы күні НАСА әкімшісі Т. Кит Гленнан Сильверштейн ұсынған ұсыныстарды бекітті. 1960 жылдың қаңтарында Эйзенхауэр әкімшілігінің екі шешімі кестеге сәйкес келу мүмкіндігін арттырды. Saturn жобасы DX рейтингін алды, бұл ең жоғары ұлттық маңызға ие бағдарламаны білдірді, бұл бағдарлама менеджерлеріне тапшы материалдарды алуда артықшылықты мәртебе берді. Одан да маңыздысы, әкімшілік НАСА-ның қосымша қаражат сұранысын қабылдады. Saturn-ның 1961 жылғы бюджеті 140 миллион доллардан 230 миллион долларға дейін артты. 1960 жылдың 15 наурызында президент Эйзенхауэр Армияның Даму операциялар бөлімін НАСА-ға ауыстыру туралы ресми түрде жариялады.

Сатурн көрінеді

Сильверштейн комитетінің баяндамасында суреттелген Сатурн C аппараттары ешқашан салынбады. Сатурн НАСА-ның жоғары өнімділікке бағытталған дизайнына айналғаннан кейін, Қорғаныс министрлігі оған өз қажеттіліктері үшін бұрынғыдай қызығушылық танытпады. Осы рөлдер үшін Титанды жетілдіру жұмысы жалғасты, нәтижесінде Сатурн C модельдерінің аралық сатыларының ұсынып тұрған мүмкіндіктері қажет болмай, кейіннен тоқтатылды. Ұсыныстан S I бірінші сатысы және ең кішкентай жаңа жоғарғы сатысы – S IV ғана сақталды. Бастапқыда S IV төрт жаңартылған Centaur қозғалтқышымен жабдықталуы жоспарланған, бірақ тәуекелді азайту мақсатында қолданыстағы қозғалтқыштарды пайдаланып, олардың санын төрттен алтыға дейін көбейтуге шешім қабылданды. Оларды алмастыра алатын жаңа, үлкен J2 қозғалтқышы да әзірлену үстінде болды. Алғашқы S IV дизайны – 220 дюймдік, алты қозғалтқыштық нұсқасы, Saturn Block II модельдері үшін үлкенірек 260 дюймдік нұсқасы жасалғанша қысқа ғана уақыт қолданылды, содан кейін Saturn IB-нің J2 қозғалтқышымен жабдықталған S IVB-мен алмастырылды.