土星1B運載火箭

土星1B運載火箭（Saturn IB）為土星1號運載火箭的升級版，為“土星系列”運載火箭的第二代。該火箭是美國國家航空航天局（NASA）為阿波羅計畫而研製的，是測試阿波羅太空船的重要工具。

1966年2月26日，土星1B搭載阿波羅1號首次發射成功；1968年10月11日，搭載阿波羅7號成功發射，為第一次載人地球軌道飛行。從1966到1975年，土星1B運載火箭共有10次發射記錄。

基本介紹

• 中文名：土星1B運載火箭
• 外文名：Saturn IB
• 國家：美國
• 製造商：馬歇爾航天中心
• 首次發射：1966年2月26日
• 用途：測試阿波羅太空船

概述

土星1B運載火箭於1959年由馬歇爾航天中心（馬歇爾太空飛行中心）負責研製。“土星1B”是“土星1號運載火箭”的改進型號，為“土星系列”運載火箭的第二代。“土星1B”的一子級與“土星1”的一子級構造基本相似，但結構較輕，推力較大。二子級推進劑容量比“土星1”的二子級增加二倍多，用1台J-2發動機取代6台RL-10發動機。“土星1B”充分利用早起型號的研製成果，因而降低了成本，縮短了研製周期。

土星1B運載火箭

“土星1B”主要用於載人和不載人“阿波羅”飛船近地軌道飛行，試驗“阿波羅”各個艙和救生系統的功能。作軌道機動和手控交會對接，驗證二子級和儀器艙的工作性能，為“土星5號運載火箭”把“阿波羅”飛船送往月球的任務積累經驗。它還用於發射“天空試驗室”，在地球軌道上建立試驗室，進行醫學、天文學研究，以及其它科學實驗。

“土星1B”和“阿波羅”原計畫飛行12次（SA - 201~212）。實際上僅在“阿波羅計畫”中飛行5次。，在“天空實驗室計畫”中飛行3次，在“阿波羅~聯盟號”聯合飛行計畫中飛行1次。1966年2月26日首次用“土星1B”（SA - 201）發射阿波羅1號，同年7月5日又發射了SA - 203，這兩次試驗均獲得成功。第三次（SA - 202）是火箭和不載人飛船組成的完整飛行器的驗證試驗，這次試驗又獲得成功。

因此，擬於1967年12月第一次把載人“阿波羅”飛船送入地球軌道。但是，在1967年1月27日，“土星1B”（SA-204）/“阿波羅4A”飛船在發射台上作地面試驗時，指令艙著火，3名太空人遇難，飛行計畫重新調整，對飛船採取改進措施。知道1968年10月11日，才首次用“土星1B”（SA-205）火箭把載人“阿波羅”飛船送入地球軌道。載人飛船在軌道上運行11天，完成了任務。1973年又分別用“土星1B”（SA-206、SA-207、SA-208）把3批（3人/批）太空人送至“天空試驗室”。1975年用於美、蘇兩國聯合進行的“阿波羅-聯盟號”空間對接飛行。1966到1968年10月共進行5次發射，其中一次載人飛行，成功率100%（不考慮因飛船故障而未完成飛行任務的情況）。

改進情況

土星1B運載火箭相對於土星1號運載火箭的改進項目，總體上分為結構質量及推進系統改進：

結構質量總體減小9000kg。主要是4個大型和4個小型尾翼改為8個小型尾翼，蛛網形架由8根徑向梁用機械固定件固定在上、下連線板上，其外端與橫樑連線；採用的材料為7000系列高強鋁合金，加工後要進行熱處理，以防止應力開裂。土星1B火箭絕熱系統改用浸聚氨酯116號的玻璃布作襯裡，塗抹式聚氨酯樹脂塗層質量更小。箱體凸緣焊縫處在SA-209、SA-210號上採用較厚焊接台階加強。重新設計箱底，與S-IV B級（二子級）連線的級間段為圓筒形；另外修改儀器艙，取消不必要的管路和托架，減少儀器設備。

推進系統方面的改進主要有加長貯箱長度，增加推進劑質量，由土星1號的45.36t增加到105.42t；提高推力：土星1號SA-1~SA-4推力為734kN，SA-5~SA-10推力為836kN，而土星1B SA-201~SA-205推力為890kN，SA-206推力為912kN；土星1號採用丘比特運載火箭的潤滑系統，並有一個信箱，而土星1B採用自身的燃料RP-1作為潤滑劑，取消了油箱，減少污染源；另外對推進系統做了進一步簡化。

主要技術性能

土星1B運載火箭為2級運載火箭，全長68.63m，最大直徑6.6m，翼展12.4m，起飛質量589t，起飛推力7296kN，推重比為1.26，到達傾角為28.5°的185km圓軌道上的運載能力為18t。

一子級級長24.5m，直接6.6m，起飛質量452.2t，結構質量38t，推進劑質量414.2t，採用8台H-1發動機，推進劑為液氧/煤油，海平面總推力7296kN，海平面比沖2557.8N·s/kg，工作時間141s。

二子級級長17.8m，直徑6.6m，結構質量10t，推進劑質量106t，採用單台J-2發動機，推進劑為液氧/液氫，真空推力1001kN，真空比沖4184.6N·s/kg，工作時間440s。

儀器艙長0.915m，直徑6.6m，質量1884kg。

總體布局

土星1B運載火箭由兩個子級和儀器艙組成。一子級為S-I B級，與“土星1號運載火箭”的S-I級相比較，性能提高，質量減小。S-I B級用8個小型尾翼代替原來4個大型尾翼，尾段內裝8台H-1發動機。推進劑仍用液氧和煤油，箭體由9個貯箱捆綁而成。二子級為S-IV B級，與S-IV級構造基本相同，沿用S-IV級的設計、材料和製造技術。貯箱絕熱、共底稍加改進。單台J-2發動機安裝在推力結構上。後裙外裝2個輔助推進艙。3枚沉底火箭和4枚反推火箭分別安裝在後裙和後級間段外部。管路和電纜從S-IV B級外面通過，由整流罩遮蓋著。儀器艙安裝在S-IV B級上面，內裝制導、導航和控制設備。飛船安裝在儀器艙上面，其主要結構部件有飛船登月艙連線件、服務艙、指令艙和發射救生系統。

土星1B運載火箭總體布局

飛行記錄

1966年02月26日，土星1B運載火箭，代號SA-201，搭載阿波羅1號在卡納維拉爾角發射場LC34發射台發射成功，為亞軌道飛行；

土星1B

1966年07月05日，代號SA-203，搭載阿波羅3號在卡納維拉爾角發射場LC37B發射台發射成功；

1966年08月25日，代號SA-202，搭載阿波羅2號在卡納維拉爾角發射場LC34發射台發射成功；

1967年01月27日，代號SA-204，搭載阿波羅4A準備在卡納維拉爾角發射場LC37B發射台發射，但地面試驗中，由於指令艙著火，三名太空人遇難，後又重新發射。“阿波羅”4號為區別而編為4A、4B；

1968年01月22日，代號SA-204，搭載阿波羅5號在卡納維拉爾角發射場LC37B發射成功，任務為登月艙試驗；

1968年10月11日，代號SA-205，搭載阿波羅7號在卡納維拉爾角發射場LC34發射台發射成功，此次發射為第一次載人地球軌道飛行；

1973年05月25日，代號SA-206，搭載天空試驗室2號（SL-2）在甘迺迪航天中心LC39B發射台發射成功，任務為搭載3名太空人與天空試驗室1號會合；

1973年07月23日，代號SA-207，搭載天空試驗室3號（SL-3）在甘迺迪航天中心LC39B發射台發射成功，為搭載第二批三名太空人上天；

1973年11月16日，代號SA-208，搭載載有第三批三名太空人的天空試驗室4號（SL-4）在甘迺迪航天中心LC39B發射台發射成功；

1975年07月15日，代號SA-210，阿波羅飛船與前蘇聯的聯盟號對接，在甘迺迪航天中心LC39B發射台發射成功。