S-IVB

S-IVB（讀作"S-four-B"）是從土星一號的上面級，S-IV和研發中的土星五號第一級發展而來，S-IV使用六台液氫液氧發動機，原計畫用於C-4火箭的第四級，因此叫做S-IV。是由道格拉斯飛行器公司製造的火箭級，使用一台J-2發動機，用作土星五號第三級和土星一號B的第二級。登月時S-IVB點火兩次，一次使飛船入軌，第二次進行月球轉移軌道射入。

基本介紹

• 中文名：S-IVB
• 高度 ：17.8 m(58.4 英尺)
• 直徑 ：6.6 m (21.7 英尺)
• 質量 ：119,900 kg(253,000 lb)

簡介

S-IVB

S-IVB剖面圖

數據

SIV/SIVB的三個版本

發動機s 1台J-2

推力 1,001 kN

(225,000 磅力)

燃燒時間 475 秒

S-IVB

燃料 LOX/LH2

（讀作"S-four-B"）是由道格拉斯飛行器公司製造的火箭級，

使用一台J-2發動機，用作土星五號第三級和土星一號B的第

二級。登月時S-IVB點火兩次，一次使飛船入軌，第二次進

行月球轉移軌道射入。

歷史

S-IVB是從土星一號的上面級，S-IV和研發中的土星五號第一級發展而來，S-IV使用六台液氫液氧發動機，原計畫用於C-4火箭的第四級，因此叫做S-IV。

在1960年2月29日招標截止日期前，共有11家公司遞交了意向書。4月19日，NASA主席基思·格萊南（T. Keith Glennan）宣布由道格拉斯負責製造，本來康維爾公司（Convair） 的標書僅在道格拉斯之下，但康維爾已經獲得了半人馬座上面級的訂單，格萊南不希望康維爾一家壟斷液氫火箭市場。

後來，馬歇爾航天飛行中心決定在三級火箭C-5（即土星五號的前稱）的第三級使用增強型S-IV，即S-IVB，只使用一台J-2，而不需要發動機群。由於它和S-IV的相似性，這次生產契約還是交給道格拉斯。同時，另有計畫研發使用S-IVB作第二級的C-IB火箭（土星一號B）來將阿波羅飛船發射到地球軌道進行測試。

道格拉斯製造了兩個截然不同的S-IVB：200系列和500系列。200系列用於土星一號B，沒有級間連線延伸體；由於不需要二次啟動，因此氦氣增壓系統數量也比500系列少；它有3個用於級間分離的固體小火箭，而500系列只有2個。200系列也缺少用以二次啟動J-2的加壓餘量燃料發動機所需的線性APS推進器。

S-IVB剖面圖S-IVB可攜帶73,280升（19,359 U.S.加侖）液氧，共重87,200 kg （192,243 lbs）； 252,750升（66,770 U.S.加侖）液氫，共重18,000 Kg （39,683 lbs）[1]

一節未使用的S-IVB級被改造為美國第一座太空站天空實驗室。

改裝成太空實驗室的S-IVB阿波羅13號、阿波羅14號、阿波羅15號、阿波羅16號和阿波羅17號任務期間，S-IVB級都墜毀在月球，通過人造“月震”來研究月球內部結構。

研發中的地球出發級和戰神一號的第二級都將繼承S-IVB的一些技術，都將採用一台J-2的升級版J-2X發動機，地球出發級的功能也與500系列相似，一次點火使載荷入軌，二次點火進入地月轉移軌道。

SIV/SIVB的三個版本

套用

200系列

編號 套用 發射日期 當前位置

S-IVB-S "Battleship" 靜力測試

S-IVB-F 測試設施

S-IVB-D 1965年交付馬歇爾航天中心進行動態測試 美國航天和火箭中心

S-IVB-T 1964年12月取消

S-IVB-201 AS-201 1966年2月26日

S-IVB-202 AS-202 1966年8月25日

S-IVB-203 AS-203 1966年7月5日

S-IVB-204 阿波羅5號 1968年1月22日

S-IVB-205 阿波羅7號 1968年10月11日

S-IVB-206 天空實驗室2號 1973年5月25日

S-IVB-207 天空實驗室3號 1973年7月28日

S-IVB-208 天空實驗室4號 1973年11月16日

S-IVB-209 天空實驗室救援計畫 甘迺迪航天中心

S-IVB-210 阿波羅-聯盟測試計畫 1975年7月15日,

S-IVB-211 未使用 美國太空和火箭中心

S-IVB-212 改裝為天空實驗室 1973年5月14日

500系列

編號 套用 發射日期 當前位置

S-IVB-501 阿波羅4號1967年11月9日

S-IVB-502 阿波羅6號 1968年4月4日

S-IVB-503 測試時被毀

S-IVB-503N 阿波羅8號1968年12月21日 太陽軌道

S-IVB-504 阿波羅9號1969年3月3日 太陽軌道

S-IVB-505 阿波羅10號1969年5月18日 太陽軌道

S-IVB-506 阿波羅11號 1969年7月16日 太陽軌道

S-IVB-507 阿波羅12號 1969年11月14日 太陽軌道；2002年當作小行星被發現，給予編號J002E3

S-IVB-508 阿波羅13號 1970年4月11日 月面

S-IVB-509 阿波羅14號 1971年1月31日 月面

S-IVB-510 阿波羅15號 1971年7月26日 月面

S-IVB-511 阿波羅16號 1972年4月16日 月面

S-IVB-512 阿波羅17號 1972年12月7日 月面

S-IVB-513 阿波羅18號 (取消) N/A 詹森航天中心

S-IVB-514 未使用 甘迺迪航天中心

S-IVB-515 改造為天空實驗室備份 國家航空航天博物館

S-IVB工作時序

阿波羅8號在分離以後不久的S-IVB推進階段

S-IC和S-IVB的分離是一種兩階段的分離，而S-II和S-IVB分離僅僅需要一步。儘管級間環作為第三級推進器的一部分進行建造，它仍然與第二級推進器相連。

在阿波羅11號這個典型的登月任務中，第三級推進器工作大約2.5分鐘左右，然後到任務的第11分40秒第一次關機。這時，火箭已經飛行了大約2640千米，進入高度約191.2千米的待機軌道，速度達到7.75千米/秒。宇宙飛船隨後需要繞地球飛行兩圈半，在此期間太空人和飛行任務控制人員進行月球軌道轉移射入的準備工作，而這時第三極推進器一直與宇宙飛船連在一起。

待機軌道在地球軌道中是相當低的，而由於大氣的阻力，這個軌道的壽命比較短。對於登月任務來說，這還不是一個問題，因為飛船不會待機軌道上停留很長時間。S-IVB引擎還通過排放氣化的氫氣繼續提供較低的推力，以使推進劑沉在燃料箱中，防止推進劑供給管道中出現氣泡。由於液態氫氣在燃料箱中會沸騰，排放氣體也可以使燃料箱保持合適的壓力。釋放氫氣的推力很容易就超過大氣阻力了。

在最後三次阿波羅飛行任務中，臨時待機軌道更低（大約只有150千米）。通過這樣的待機軌道可以增加這些任務中的載荷。阿波羅9號執行了地球軌道任務，軌道就是後來的阿波羅11號的軌道。但是宇宙飛船使用自己的發動機將近地點提升到足夠高以完成10天的任務。天空實驗室的軌道有明顯的區別，近地點大約434千米遠，可以維持6年，軌道平面和赤道的夾角為50度，而阿波羅任務中的夾角是32.5度。

在阿波羅11號的飛行過程中，在火箭發射後2小時44分飛船開始進行月球轉移軌道射入。S-IVB推進器燃燒大約6分鐘，使得飛船的速度加速到接近地球的逃逸速度11.2千米/秒。這條能夠有效利用能量軌道可以通過月球俘獲飛船來使命令服務艙的燃料消耗量最小。

軌道射入以後40分鐘，阿波羅的命令服務艙從第三級推進器分離，旋轉180度以後和發射期間處在下方的登月艙對接。服務艙和登月艙在50分鐘後和第三級推進器完全分離。

如果保持和飛船一樣的軌跡，S-IVB會有與飛船相撞的風險。因此，它將排出剩餘的推進劑，同時輔助的推進系統將點火將它移走。在阿波羅13號以前的登月任務中，S-IVB被導向月球運行方向的後方，這樣月球可以通過引力彈弓效應將其加速至地球逃逸速度，進入太陽軌道。從阿波羅13號以後，控制人員引導S-IVB使其撞擊月球。在前面的任務中放置在月球上的地震儀可以檢測到撞擊的影響，得到的信息可以用於描繪出月球的內部情況。

阿波羅9號是一個特例，儘管它完成的的是一個地球軌道任務，在宇宙飛船分離以後，它的S-IVB推進器點火將其自身推出地球軌道進入太陽軌道。

2002年9月3日，天文學家比爾·揚發現了一個可疑的小行星，編號給定為J002E3。它看起來在一個地球周圍的軌道，隨後通過光譜分析發現，它覆蓋著一層二氧化鈦塗料，和土星5號使用的塗料一致。計算得到的軌道的參數證實這個小行星是阿波羅12號的S-IVB推進器。控制人員計畫將阿波羅12號的S-IVB推進器送入太陽軌道，但是在從阿波羅飛船分離以後，推進器工作時間過長，導致沒能飛到距月球足夠近的位置，因此它仍然是處在地球和月球軌道之間的一個勉強穩定的軌道上。人們認為在1971年的一系列的引力擾動之後，這個推進器應該已經進入了太陽軌道，而在31年之後被地球俘獲了。在2003年6月，它又離開了地球的軌道。另一個發現於2006年的近地天體也可能是阿波羅飛船的一部分，它的編號是6Q0B44E。