Změny

[[Soubor:SaturnI cs.svg|thumb|left|Porovnání původních koncepcí Saturnu  C-1 a skutečných raket Saturn  I a  IB tak, jak byly postaveny]]

Během vývoje [[Saturn I|Saturnu &nbsp;I]] docházelo k mnoha změnám jeho konfigurace a nové koncepty se objevovaly téměř každý měsíc. Původní [[Wernher von Braun|von Braunova]] koncepce Saturnu s raketou [[SM-68 Titan|Titan]] jako druhým [[Vícestupňová raketa|stupněm]] byla rozšířena o mnoho dalších možných řešení a jedním z nich bylo využití tehdy nové technologie motorů na kapalný [[vodík]]. Souběžně s přechodem [[ABMA]] a Saturnu pod [[NASA|Národní úřad pro letectví a kosmonautiku]] byla ustavena takzvaná ''Silversteinova komise'', která měla za úkol zhodnotit všechny navrhované koncepty a vybrat nejlepší řešení.<ref name="bilstein_45">{{Citace elektronické monografie

</ref> Jednotlivé koncepty byly setříděny do skupin a označeny písmeny A,B a C. Skupina C zahrnovala vodíkové motory a s nimi spojené takzvané nekonvenční [[Kryogenika|kryogenní technologie]]. Koncepty C zároveň poskytovaly nejvyšší výkony a z politického hlediska jejich pokročilá technologie znamenala demonstraci americké technologické úrovně.<ref name="bilstein_45"/> Komise tedy rozhodla ve prospěch variant nazvaných C-1, C-2 a C-3. Po dalších změnách a škrtech zbyl pouze dvoustupňový koncept &nbsp;C-1. Tento koncept měl mít druhý stupeň osazen čtveřicí nových motorů XLR-119. Vývoj XLR-119 se potýkal s problémy a nakonec byl zrušen. C-1 byl proto vybaven svazkem šesti slabších motorů [[RL-10]]. Svazek šesti motorů měl nevýhody plynoucí ze složitosti řízení a synchronizace chodu všech motorů. Proto byl zahájen vývoj nového konceptu C-1B, který byl později pojmenován Saturn &nbsp;IB.

Vývoj se rychle rozběhl a již v listopadu proběhl první test vstřikovačů pro nový motor. Ještě před koncem roku 1960 postavil Rocketdyne velkou vakuovou komoru, speciálně navrženou pro simulování podmínek otevřeného [[vesmír]]u. Při vývoji bylo použito tehdy nové metody [[Simulace|simulování]] běhu motorů pomocí [[počítač]]ové analýzy.<ref name="bilstein_141"/> Roku 1961 práce rychle pokročily a v lednu 1962 byl proveden první testovací zážeh. V červnu 1962 podepsala NASA s firmou Rocketdyne další kontrakt na pokračování vývoje do roku 1965 a výrobu 55 &nbsp;kusů motorů &nbsp;J-2. Ve stejné době NASA oznámila úmysl postavit novou dvoustupňovou nosnou raketu '''Saturn &nbsp;C-1B''', která bude schopná vynést na nízkou oběžnou dráhu kompletní kosmickou loď [[Apollo (kosmická loď)|Apollo]] nebo samotný [[lunární modul]].<ref name="bilstein_143">{{Citace elektronické monografie

[[Soubor:SIVB comp cs.png|thumb|left|Porovnání jednotlivých verzí stupně S-IV, vlevo původní S-IV [[Saturn I|Saturnu &nbsp;I]], uprostřed S-IVB Saturnu &nbsp;IB, vpravo S-IV [[Saturn V|Saturnu &nbsp;V]] ]]

Druhý stupeň S-IVB vycházel ze druhého stupně Saturnu &nbsp;I. Označení IV nese proto, že byl plánován jako čtvrtý stupeň dříve zavrženého konceptu C-4. Kontrakt na vývoj původního S-IV Saturnu &nbsp;I byl udělen v dubnu 1960 firmě [[Douglas Aircraft Company]].<ref name="bilstein_158">{{Citace elektronické monografie

Po oznámení záměru postavit dvě nové rakety C-1B a C-5 (Saturn &nbsp;IB a Saturn &nbsp;V) byl kontrakt s Douglasem rozšířen o vývoj a výrobu nové verze stupně s větším průměrem osazené jedním motorem J-2. Vylepšená verze S-IVB měla být použita jako druhý stupeň Saturnu &nbsp;IB a jako třetí stupeň Saturnu &nbsp;V. Podobnost mezi verzemi S-IV a S-IVB byla značná a mnoho součástí bylo použito přímo na novém stupni. Za rozhodnutím vylepšit druhý stupeň Saturnu &nbsp;I stála snaha o urychlení [[Program Apollo|programu Apollo]] pomocí standardizace použitých součástí.<ref name="bilstein_160">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Velký vliv na konečnou podobu S-IVB měla koncepce mise na Měsíc, nazývaná ''Lunar orbit rendezvous'', neboli setkání na oběžné dráze Měsíce. Pro tuto misi bylo zapotřebí vynést kosmickou loď na [[Parkovací dráha|parkovací dráhu]], na ní setrvat čtyři až pět hodin, a poté provést druhý zážeh a nasměrovat ji na přechodovou dráhu k oběžné dráze Měsíce. Tento úkol však náležel Saturnu &nbsp;V. Saturn &nbsp;IB měl za úkol dopravu kosmické lodi Apollo bez lunárního modulu jen na [[Nízká oběžná dráha Země|nízkou oběžnou dráhu Země]] při zkušebních letech.<ref name="bilstein_162">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Proto nebylo potřeba provádět opakovaný start a verze pro Saturn &nbsp;IB byla tedy odlehčena o přídavné tlakové lahve s [[helium|heliem]], které se používaly pro dodatečné natlakování nádrží v [[Stav beztíže|beztížném]] prostředí.<ref name="astronautix_s-iv">{{Citace elektronické monografie

[[Soubor:Saturn IB AS-204.jpg|thumb|Saturn &nbsp;IB sériové číslo AS-204 před misí [[Apollo &nbsp;5]]]]

Pro nový Saturn &nbsp;IB byl kromě druhého stupně upraven i první stupeň. Stupně S-I a S-IB byly téměř identické, ale nová verze byla přibližně o čtyři tuny lehčí a dokázala pojmout více paliva.<ref name="astronautix_s-i">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> S-IB byl osazen motory [[H-1]], stejně jako Saturn &nbsp;I, avšak pro Saturn &nbsp;IB byly označovány H-1b a měly zvýšený [[tah]]. Zprvu byly motory &nbsp;H-1b schopny produkovat tah 890&nbsp;kN a později byl tah zvýšen na 912&nbsp;kN.<ref name="astronautix_h1">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Hmotnostní rozdíl verzí pro Saturn &nbsp;I a Saturn &nbsp;IB byl relativně velký, 635&nbsp;kg u verze H-1 proti 988&nbsp;kg verze H-1b, ale zvýšený tah a úspora hmotnosti samotného prvního stupně nakonec vedly ke zvýšení celkové nosnosti.<ref name="astronautix_h1"/> Pro starty Saturnu &nbsp;IB musely být upraveny startovací rampy [[Startovací komplex 34 na Cape Canaveral Air Force Station|LC-34]] a [[Startovací komplex 37 na Cape Canaveral Air Force Station|LC-37]] na [[Cape Canaveral Air Force Station|mysu Canaveral]]. Z tohoto důvodu byl start poslední mise Saturnu &nbsp;I přesunut na 30. &nbsp;července 1965, takže byl dostatek času na provedení úprav potřebných před řádným termínem plánovaného prvního startu Saturnu &nbsp;IB.<ref name="bilstein_335">{{Citace elektronické monografie

První start Saturnu &nbsp;IB se konal 26. &nbsp;února 1966 na odpalovacím komplexu &nbsp;34 na mysu Canaveral. Šlo o první [[Suborbitální kosmický let|suborbitální]] testovací let, trvající přibližně 32&nbsp;minut. Raketa při něm dosáhla výšky přes 480 kilometrů a dopadla do jižního [[Atlantský oceán|Atlantiku]] asi 320 &nbsp;kilometrů od ostrova [[Ascension]].<ref name="bilstein_338"/> Další mise byly zaměřeny, stejně jako mise Saturnu &nbsp;I, na testování kosmické lodi Apollo a lunárního modulu. Poprvé však bylo možno otestovat součásti plánované rakety Saturn &nbsp;V, protože se Saturnem &nbsp;IB sdílely stejný stupeň &nbsp;S-IV. Po sérii testů přišly na řadu mise s posádkou, jako první to byla mise [[Apollo &nbsp;7]], poté následovaly mise ke stanici [[Skylab]] a nakonec v roce 1975 společná [[Sovětský svaz|sovětsko]]-[[Spojené státy americké|americká]] mise [[Sojuz-Apollo]].

[[Soubor:S-IB Saturn IB 1st stage.jpg|thumb|left|1. &nbsp;Hlavní nosník „spider-beam“ 2. &nbsp;Tunel pro kabeláž 3. &nbsp;8x motory &nbsp;H-1 4. &nbsp;Přístrojové vybavení 5. &nbsp;Přepážky proti šplouchání paliva, 8x &nbsp;nádrž průměr 178 &nbsp;cm 6. &nbsp;Kyslíková nádrž, průměr 267 &nbsp;cm 7. &nbsp;Protipožární stěna 8. &nbsp;Tepelný štít]]

První stupeň S-IB byl téměř totožný s prvním stupněm [[Saturn I|Saturnu &nbsp;I]]. Skládal se osmi nádrží rakety [[Redstone]] a jedné nádrže rakety [[PGM-19 Jupiter|Jupiter]]. Nádrže z Redstone byly umístěny po obvodu, čtyři z nich obsahovaly palivo [[RP-1]] a zbylé čtyři byly určeny pro [[kapalina|kapalný]] [[kyslík]]. Nádrž z Jupiteru byla uprostřed a obsahovala také kapalný kyslík. Průměr nádrží z Redstone byl 178&nbsp;cm, průměr nádrží z Jupiteru byl 267&nbsp;cm a celkový průměr prvního stupně byl 660&nbsp;cm.<ref name="bilstein_77">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Pro původní stupeň S-I byla délka nádrží upravena na 12 metrů, nový stupeň musel pojmout více paliva, a proto byly nádrže prodlouženy na 16 metrů. Celková výška prvního stupně (i s motory a adaptérem pro druhý stupeň) byla 25,5 metru. Po naplnění kyslíkových nádrží docházelo k prodloužení (viz [[deformace]]) až o 63,5 milimetru, proto byly nádrže na horním [[nosník]]u uloženy posuvně.<ref name="bilstein_77"/>. Při letu byly nádrže rozděleny do dvojic a každá dvojice napájela dva motory. Pro zajištění stabilní polohy byly nádrže vybaveny přečerpávacím zařízením, které bylo schopno vyrovnat hladiny v nádržích. Tento systém bylo možno použít i při výpadku jednoho z motorů k přesměrování paliva do dalších motorů. Prostřední kyslíková nádrž dodávala kyslík pro vnější motory se směrovatelným [[tah]]em.<ref name="bilstein_77"/>. Při startu také docházelo k vibracím a rázům, které způsobovaly šplouchání paliva v nádržích. Tento problém se objevil už při prvních misích Saturnu &nbsp;I, proto byly přidány do nádrží přepážky, které tomu zabraňovaly. Saturn &nbsp;IB jimi byl vybaven již od prvních letů.

[[Soubor:Kennedy Space Center - Rocket Garden.jpg|thumb|Pohled na zadní část Saturnu &nbsp;IB, Kennedyho vesmírné středisko]]

}}</ref> ''Spider beam'' byl vyroben z [[hliník]]ových profilů tvaru L. Základem byl kříž z osmi nosníků, které vzájemně svíraly úhel 45°. Mezi ně byly umístěny další příčné nosníky. Tato konstrukce plnila dvojí úlohu. Při montáži sloužila jako jakýsi středící [[Přípravek (strojnictví)|přípravek]], ale po montáži zůstávala součástí stupně jako nosná část.<ref name="bilstein_78"/> Zároveň sloužila jako nosník pro různé dodatečné vybavení, jako [[Telemetrie|telemetrické jednotky]], kamerová pouzdra a podobně. Spodní část stupně byla osazena osmi motory H-1b, což byla upravená verze motoru H-1. Čtyři motory byly umístěny na kraji stupně a byly schopny směrování tahu ve dvou osách. Směrování tahu umožňuje vychýlit proud spalin z motoru, a tak relativně efektivně řídit let rakety. Tímto systémem byly osazeny vnější motory, protože jsou nejdále od osy rakety a poskytují tak maximální řídící moment. Zbylá čtveřice motorů byla v ose rakety.<ref name="bilstein_78"/> Během letů Saturnu &nbsp;IB se nevyskytly závažnější problémy s motory, neboť problémům s provozem svazku osmi motorů bylo věnováno několik testovacích letů Saturnu &nbsp;I a v době Saturnu &nbsp;IB už byly téměř všechny vyřešeny.

[[Soubor:Saturn IB second stage the SIV-B.png|thumb|left|1. &nbsp;Přední stěna 2. &nbsp;Přívodní kanál kapalného vodíku 3. &nbsp;Senzory hladiny paliva 4. &nbsp;Nádrž na kapalný kyslík 5. &nbsp;Izolace 6. &nbsp;Záložní moduly řízení pohonu 7. &nbsp;Záďová obruba 8. &nbsp;Záďový mezistupeň 9. &nbsp;Příďová obruba 10. &nbsp;Tunel pro kabeláž 11. &nbsp;Tlakové nádoby s heliem 12. &nbsp;Přepážka mezi prostory pro kyslík a vodík 13. &nbsp;Nádrž na kapalný kyslík 14. &nbsp;Pomocné motory 15. &nbsp;Separační rovina 16. &nbsp;Podpůrná konstrukce 17. &nbsp;Zpětné rakety 18. &nbsp;Hlavní motor &nbsp;J-2]]

Druhý stupeň byl osazen jedním motorem [[J-2]] na kapalný kyslík a vodík. Nádrže byly vyrobeny ze svařovaných plátů o tloušťce 19 &nbsp;milimetrů ze [[Slitina|slitin]] hliníku. Vnitřní plášť nádrží tvořil jediný válcový svařenec a prostory pro kapalný vodík (nahoře) a kapalný kyslík (dole) byly odděleny speciálně navrženou přepážkou (na obrázku označena &nbsp;12). Tato přepážka byly klíčovou součástí celého stupně, neboť plnila funkci výztuže a tepelné izolace. V oddělených prostorech byly velmi rozdílné teploty, kapalný kyslík byl skladován při −172&nbsp;°C a kapalný vodík při −253&nbsp;°C.<ref name="bilstein_167">{{Citace elektronické monografie

Přídavné tlakování nádrží bylo podobné systému pro kompenzování objemu spáleného paliva na prvním stupni. Zde tento systém plnil stejný účel, měl však i další funkce. Přetlak v nádržích příznivě působil na plynulé zásobování motoru palivem a zároveň zvyšoval tuhost konstrukce, která pak lépe snášela dynamické namáhání při [[Aktivní fáze letu|aktivní fázi letu]]. Na podobném principu fungovaly nádrže [[Rakety Atlas|raket Atlas]] a stupně [[Centaur (raketový stupeň)|Centaur]], v jejich případě však byla celá tuhost konstrukce závislá na [[přetlak]]u. Systém tlakování nádrží byl rozdělen na pozemní předstartovní zdroj a letový tlakovací systém. Jako dodatečný plyn bylo použito [[helium]] a v případě vodíkové nádrže i [[plyn]]ný vodík. Verze pro raketu [[Saturn &nbsp;V]] byla vybavena větší zásobou helia, neboť ji bylo potřeba znovu zažehnout ve [[vesmír]]u bez možnosti pozemního zdroje. Verze pro Saturn &nbsp;IB byla odlehčena a vybavena heliem pouze pro jeden zážeh.<ref name="bilstein_177"/> Pro zvýšení efektivity a tlaku byl stupeň vybaven speciální spalovací komorou, která spalovala vodík a kyslík z hlavních nádrží a ohřívala helium, aby [[Expanze|expandovalo]]. Plynný vodík byl do nádrží přiváděn od motoru, kde procházel přes tepelný výměník.

[[Soubor:Apollo5 Launch.jpg|thumb|left|Start mise [[Apollo &nbsp;5]]]]

V [[Program Apollo|programu Apollo]] znamenala raketa Saturn &nbsp;IB určitý posun, neboť to byla jediná raketa té doby schopná vynést sériový velitelský a servisní modul.<ref name="Chariots_8_2">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Předchozí mise programu Apollo používaly pouze maketu velitelského modulu. Než se však přikročilo k testům s raketou Saturn &nbsp;IB, bylo nutné dokončit sérii testů [[únikový systém|únikového systému]]. Testy probíhaly ve [[White Sands Missile Range]] v [[Nové Mexiko|Novém Mexiku]] pomocí rakety [[Little Joe II]]. Po dokončení těchto testů se pozornost přesunula zpět na [[Cape Canaveral Air Force Station|mys Canaveral]], kde již pracovníci [[Marshall Space Flight Center|Marshallova střediska vesmírných letů]] a firem [[Douglas Aircraft Company]], [[Chrysler]], [[Rocketdyne]] a dalších připravovali raketu Saturn &nbsp;IB ke startu ze [[Startovací komplex 34 na Cape Canaveral Air Force Station|startovacího komplexu 34]].<ref name="Chariots_8_2"/>

První mise nesla název [[AS-201]] (Apollo–Saturn &nbsp;201) a jednalo se o první testovací let rakety a zároveň první test sériové [[Kosmická loď|kosmické lodi]] [[Apollo (kosmická loď)|Apollo]]. Let byl [[Suborbitální kosmický let|suborbitální]] a uskutečnil se 26. &nbsp;února 1966. Raketa vynesla loď Apollo do výšky 425 &nbsp;kilometrů. Apollo poté setrvačností vystoupalo do 488&nbsp;km. Raketa fungovala podle plánu a jediná selhání byla na straně lodi.<ref name="nssdc_AS-201">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Druhá mise nesla název [[AS-203]], měla za úkol otestovat druhý stupeň S-IVB v podmínkách nulové gravitace. Raketa odstartovala 5. &nbsp;července 1966 a vynesla kosmickou loď Apollo i s druhým stupněm na [[Nízká oběžná dráha Země|nízkou oběžnou dráhu]] s výškou [[Apogeum|apogea]] 212 &nbsp;kilometrů. Tento test měl velký význam pro vývoj [[Saturn V|Saturnu &nbsp;V]], který používal také stupeň S-IVB.<ref name="nssdc_AS-203">{{Citace elektronické monografie

Další misí měl být první let s posádkou. Mise AS-204 ([[Apollo &nbsp;1]]) měla odstartovat v prvním čtvrtletí roku 1967, posádku tvořili [[Virgil Ivan Grissom]], [[Edward Higgins White]] a [[Roger Bruce Chaffee]]. Při pozemní přípravě však došlo k nehodě a celá posádka zahynula. Tato nehoda nebyla zaviněna raketou, ale chybami v konstrukci velitelského modulu. Raketa z nehody vyšla bez úhony a byla použita při další misi.<ref name="Benson_Faherty_18_1">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Poslední misí bez posádky byla [[Apollo &nbsp;5]], která odstartovala 22. &nbsp;ledna 1968 a měla za úkol otestovat [[lunární modul]] na oběžné dráze Země. Mise proběhla dobře a lunární modul byl prohlášen za prověřený.<ref name="nssdc_AS-204">{{Citace elektronické monografie

[[Soubor:Saturn IB SA-206 Launch.jpg|thumb|Start mise [[Skylab &nbsp;2]]]]

Prvním pilotovaným letem byla mise Apollo, která odstartovala 11. &nbsp;října 1968 z LC-34 na mysu Canaveral. Posádku tvořili [[Wally Schirra]], [[Donn Eisele]] a [[Walter Cunningham]].<ref name="nssdc_Apollo_7">{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Tímto letem byla završena účast Saturnu &nbsp;IB na měsíčním programu. Následující Apolla už byla vynášena raketou [[Saturn &nbsp;V]].

Další start Saturnu &nbsp;IB následoval až v roce 1973 ke stanici [[Skylab]]. Samotná stanice Skylab byla vyrobena z upraveného stupně S-IVB, který byl určen pro Saturn &nbsp;IB sériové číslo AS-212.<ref>{{Citace elektronické monografie

}}</ref> První let ke stanici odstartoval 25. &nbsp;května 1973.<ref>{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Mise nesla název [[Skylab &nbsp;2]] a členy posádky byli [[Charles Conrad]], [[Paul Weitz]] a [[Joseph Kerwin]].<ref>{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Start proběhl podle očekávání a nedošlo k žádné závadě. Další lety ke stanici proběhly taktéž hladce, a raketa tak prokázala svou spolehlivost. Mise [[Skylab &nbsp;3]] startovala 28. &nbsp;července 1973, její posádku tvořili [[Alan Bean]], [[Owen Garriott]] a [[Jack Lousma]].<ref>{{Citace elektronické monografie

}}</ref> Posledním letem ke stanici byl Skylab &nbsp;4, který odstartoval 16. &nbsp;listopadu 1973, posádku lodi tvořili [[Gerald Carr]], [[William Pogue]] a [[Edward Gibson]].<ref>{{Citace elektronické monografie

Posledním letem byla společná [[Sovětský svaz|sovětsko]]–[[Spojené státy americké|americká]] mise [[Sojuz-Apollo]], která odstartovala 15. &nbsp;července 1975. Posádku tvořili [[Thomas Stafford]], [[Vance Brand]] a [[Donald Slayton]].<ref>{{Citace elektronické monografie

| Sovětsko-americký let. Posádka: [[Thomas Stafford]], [[Vance Brand]] a [[Donald Slayton]]. Poslední mise Saturnu &nbsp;IB.

[[Soubor:Saturn IB launches.jpg|thumb|center|500px|Fotomontáž všech startů Saturnu &nbsp;IB]]