阿波罗计划的遗产,NASA用了40多年的火箭发动机支架
有些人不相信阿波罗登月计划是真的,其实在NASA目前航天项目里面不经意的角落,都能看到阿波罗计划时期留下的遗产。
在阿波罗计划的研发,制造和推进过程中,土星五号火箭底部需要安装个巨大的F-1发动机,每个都8吨多重。
土星五号火箭结构
土星五号一级的结构
开始这些发动机是在水平状态下安装在一级火箭上,然后运到卡纳维拉尔角的垂直总装厂房进行最后的组装。
不过随着时间推移,NASA在测试和总装过程中发现,总有场合需要把这些发动机在垂直状态下拆卸或者安装,特别是测试用的S-IC-T一级火箭,在马绍尔航天飞行中心测试时候需要在垂直状态下频频安装拆卸,于是NASA制作了6个火箭发动机垂直安装支架,用于发动机的垂直安装和拆卸。
发动机放到安装支架上,然后垂直举升,垂直安装
不过要指出的是,F-1发动机水平安装到土星五号一级上的时候,是不安装发动机喷管扩张段的。因此这个支架不仅仅用在发动机测试时候,在火箭的垂直组装厂房内,也需要这个支架在火箭底部,辅助安装发动机扩张段。其实这个玩意原理很简单,就是把发动机放上去,然后把发动机运到火箭正下方,用液压装置把发动机提升到安装位置。
F-1发动机拆卸状态运输时候,也是不带发动机扩张段的
土星五号一级发动机安装过程,其中一台还没举升到位
土星五号一级发动机扩张段,安装完毕的样子
参与土星五号火箭发动机项目的洛克达因公司工程师后来回忆,这个发动机的垂直安装支架,至少有两个在马绍尔航天飞行中心,肯尼迪航天中心至少有一个,密西西比测试场(就是后来的斯坦尼斯航天中心)也有一个,爱德华兹空军基地也可能有一个。
肯尼迪航天中心的垂直安装支架
在航天飞机时代,这个垂直安装支架同样发挥作用,用于在斯坦尼斯航天中心测试航天飞机的SSME主发动机,下图可以看到测试用的航天飞机发动机没有安装扩张段,显得特别苗条。而且为了能够举起航天飞机的发动机,还做了特别的适配器。
航天飞机主发动机测试
安装测试航天飞机的主发动机
2005年美国曾提出重返月球的星座计划,其核心火箭是战神5号。该火箭是航天飞机发动机技术的延续,同时也有土星5号火箭的遗产。计划中的战神5号使用推力进一步增加的RS-68B发动机作为芯一级动力,捆绑固体助推器。RS-68B发动机可以看作是航天飞机SSME主发动机的衍生版。而战神五号二级使用J-2X氢氧发动机。J-2X氢氧发动可以看作是土星五号第二级火箭使用的J-2发动机的改进版。而战神1号火箭则更简单,第一级用的是航天飞机的固体助推器,二级用的是J-2X发动机。
J-2X的发动机测试
J-2X发动机的测试
随着星座计划的下马,J-2X沉默了一段时间,不过阿尔忒弥斯登月计划中,NASA还曾经计划,使用J-2X发动机在上面级,这就是运载能力最大的SLS火箭的Block 2型,不过也再次下马了,毕竟有马斯克的星舰在,SLS火箭就老老实实运一下猎户座飞船就好了,其他都交给星舰就行。
不过在上面J-2X发动机测试照片中,也能看到这个支架。NASA也是真能省钱,一个工装用四十多年。