Комитет Сильверстайна - Silverstein Committee

В Комитет по оценке транспортных средств Saturn, более известный как Комитет Сильверстайна, была правительственная комиссия США, созданная в 1959 году, чтобы рекомендовать конкретные направления, которые НАСА мог взять с собой Программа ракеты Сатурн. Комитет возглавил Эйб Сильверштейн, давний инженер НАСА, с явным намерением выбрать верхние ступени для Сатурна после разногласий между ВВС и армией по поводу его разработки. В ходе встреч члены комитета обозначили ряд различных потенциальных проектов, в том числе решение с низким уровнем риска, которое фон Браун разрабатывал с существующими МБР планеры, а также версии, в которых используются совершенно новые верхние ступени, разработанные с целью использования всех преимуществ ступени ускорителя. Преимущества использования новых моделей верха были настолько велики, что комитет победил изначально скептически настроенного фон Брауна, и будущее программы Saturn изменилось навсегда.

Фон

В 1957 году Министерство обороны (DoD) выпустило набор требований к новому ускорителю большой грузоподъемности для миссий, начинающихся в начале 1960-х годов. В то время все три вида вооруженных сил США находились в процессе разработки собственных ракет, что привело к серьезным конфликтам между ними по поводу приоритета будущих разработок. В 1956 г. ВВС США выиграла уступку в том, что ее областью является ракетная техника большой дальности, включая все ракеты земля-земля дальностью более 200 миль (320 км). Однако соглашение не распространялось на «другие роли», и существующие проекты военно-морского флота и армии продолжались, как и прежде.

Военно-воздушные силы были в разгаре своих Dyna-Soar проект, и разрабатывали новый ускоритель для запуска в соответствии с их требованиями "SLV-4". Их основным ответом на это требование был Титан II Ракета оснащена новым разгонным блоком, работающим на водороде. Титан C. В результате дизайн имел несколько выпуклый вид; поскольку водородное топливо требовало больших баков, верхняя ступень имела диаметр 160 дюймов (4100 мм) по сравнению с 120 дюймами (3000 мм) у Titan II. Другие команды ВВС также разрабатывали Космическая пусковая установка концепт, объединивший тот же Titan II с рядом твердотопливные ракеты как «нулевой этап». Комбинируя различные количества и размеры этих ракет, пусковая установка могла быть настроена на различную полезную нагрузку. Команда SLS также наметила путь развития пилотируемой лунной миссии в рамках своей Люнекс Проект предложение, использующее «Титан» с четырьмя твердыми телами для испытания возвращающегося корабля с околоземной орбиты, а также совершенно новые твердые и жидкие ступени для полетов на Луну.

Чтобы соответствовать тем же требованиям Министерства обороны США для тяжелой космической пусковой установки, армейская команда Армейское агентство по баллистическим ракетам (ABMA) под руководством команды во главе с Вернер фон Браун изучили ряд проектов, которые объединяли существующие планеры ракет и, при необходимости, добавляли новые двигатели. В проектную серию вошли «Супер-Титан», «Супер-Атлас» и «Супер-Юпитер». Последний быстро стал их центром внимания, поскольку он состоял из технологий, разработанных в ABMA, в то время как Atlas и Titan были проектами ВВС, страдающими от серьезных проблем при разработке. Конструкция «Супер-Юпитер» была почти полностью основана на существующем оборудовании с использованием группы ракет «Редстоун» и «Юпитер» для формирования нижней ступени, приводимой в действие новым двигателем, с верхней ступенью, адаптированной от «Титана». Их предложение было намного проще и менее рискованным, чем предложение ВВС, которое требовало разработки новой верхней ступени, работающей на водороде. Как и команда ВВС, ABMA изложила свое видение пилотируемой лунной миссии следующим образом: Проект Горизонт, используя пятнадцать из этих ракет, чтобы построить большой корабль на околоземной орбите.

Вновь образованный Агентство перспективных исследовательских проектов (ARPA), на которую возложили ответственность за разработку пусковой установки, встала на сторону проекта ABMA. Их единственное опасение заключалось в том, что новые двигатели могут быть опасными, предлагая вместо этого использовать более умеренную модернизацию существующих двигателей. ABMA быстро адаптировала конструкцию для использования восьми двигателей, разработанных на основе S-3D Юпитера, в качестве двигателя. H-1, в отличие от четырех из предложенных E-1 оригинального дизайна. ARPA была удовлетворена и начала финансировать разработку как ускорителя в ABMA, так и нового H-1 двигатели на Rocketdyne. Контракты были заключены в октябре 1958 года, и работа продвигалась быстро; Первые испытательные стрельбы H-1 произошли в декабре, и уже был закончен макет ракеты-носителя. Первоначально известный как Супер-Юпитер, во время разработки проект стал Juno V, а 3 февраля меморандум ARPA официально переименовал проект в Saturn.

Вскоре после этого недавно сформированное НАСА также выразило интерес к конструкции Сатурна как части своей долгосрочной стратегии. Запуски в начале 1960-х годов будут сосредоточены на низкой околоземной орбите с использованием существующих межконтинентальных баллистических ракет в качестве пусковых установок, разработка технологий для лунной программы будет осуществляться на основе Сатурна, а фактическая прямое восхождение лунная миссия будет использовать массивный Новая ракета, затем разрабатывалась в НАСА. Вскоре после этого, 9 июня 1959 года, Герберт Йорк, директор Департамента исследований и разработок Министерства обороны США, объявил, что он решил прекратить программу Сатурна. Йорк считал, что Министерство обороны не должно финансировать ракету-носитель, единственной конкретной ролью которой была поддержка гражданской космической программы. Была организована встреча, чтобы «спасти» программу, в результате чего программа Сатурна и весь ABMA вместе с ней были переданы НАСА.

Члены и Директива

По запросу заместителя администратора НАСА в ноябре 1959 года директор по развитию космических полетов сформировал межведомственную исследовательскую группу, состоящую из сотрудников НАСА, Директората оборонных исследований и разработки, ARPA, ABMA и ВВС. Этими членами были Эйб Сильверстайн (НАСА) в качестве председателя, затем полковник Н. Апполд (ВВС США), А. Хаятт (НАСА), TC Muse (ODDR & E), Г. П. Саттон (ARPA), В. фон Браун (ABMA) и Э. Холл (НАСА) в качестве секретаря.

Просьба к группе сформулировать рекомендации по развитию ракеты Сатурн, в частности, относительно выбора конфигураций разгонного блока. Кроме того, перед исследованием была поставлена ​​задача сосредоточиться на четырех основных областях: определить желаемые задачи и полезную нагрузку, выявить потенциальные проблемы с технической разработкой, определить стоимость и время разработки и сравнить будущий рост производительности транспортных средств.^{[1][Примечание 1]}

Выбор верхней ступени

Тем не менее в ВВС продолжали агитировать процесс разработки. В декабре ABMA, все еще входившая в состав армии, получила приказ сменить верхнюю ступень Сатурна с корабля, созданного на основе Титана, диаметром 120 дюймов на новый, диаметром 160 дюймов, для чего потребовалось бы значительно больше. разработка. Ступень диаметром 160 дюймов была такой же, как верхняя ступень Titan C, и, сделав это изменение в Saturn, Министерство обороны получило бы две конкурирующие конструкции верхней ступени для требований SLV-4, а также позволило бы Saturn запустить Dyna-Soar, если возникла необходимость. ABMA уже тестировала двигатели для своей верхней ступени, созданной на базе Titan, и была расстроена этим новым запросом.

Встреча всех вовлеченных сторон была организована под руководством Эйба Сильверстайна, чьи предыдущие усилия сыграли важную роль в выборе Сатурна для миссий НАСА. Группа перечислила три миссии для первоначального корабля «Сатурн»: беспилотные полеты на Луну и в дальний космос с спасательной нагрузкой около 10 000 фунтов (4500 кг); Полезные нагрузки 5000 фунтов (2300 кг) на геостационарную орбиту; и пилотируемые полеты космических кораблей весом около 10 000 фунтов (4500 кг) на низких орбитах, таких как Dyna-Soar.^[1]

Чтобы сделать такие «высотные» полеты практичными, производительность верхних ступеней была бы ключевой. Каждый фунт, использованный в ступени или ее топливо, означал бы гораздо меньше груза, учитывая конкретный ускоритель (первая ступень). Поскольку это был удельная мощность что им было нужно, верхние ступени на основе жидкий водород казалось, это единственный путь вперед - легкий вес топлива компенсирует любые трудности с ним. Предложение Сатурна всегда включало такую ​​площадку для вывода на орбиту, Кентавр, стадия сжигания водорода, полученная из Атлас МБР.

На промежуточных этапах у дизайнеров было немного больше гибкости. Члены комитета наметили ряд возможных решений, сгруппированных в три разных класса: класс «А», класс «В» и класс «С.» Общей для всех трех классов, за исключением предложенного C-3, была новая первая ступень, состоящая из группы из восьми двигателей H-1, прикрепленных к группе танков Юпитер / Редстоун, которая станет ступенью SI, а также двухдвигательный верхний ступень Centaur. Проекты класса «А» были решениями с низким уровнем риска; Текущий дизайн фон Брауна стал A-1, состоящим из второй ступени Titan I между первой ступенью S-I и третьей ступенью Centaur. A-2 заменил вторую ступень A-1 кластером из Тор IRBMs. Хотя аппараты класса «А» имели бы возможность летать раньше всех из-за использования существующего оборудования, они не смогли выполнить первые две миссии ракеты «Сатурн». Кроме того, 120-дюймовые верхние ступени представляют собой потенциальную слабую конструкцию, а предлагаемая модернизация на 160 дюймов ограничит потенциал роста, нарушая четвертый запрос исходной директивы.

Рассмотренный комитетом проект класса "B", B-1, состоял из четырехступенчатой ​​конструкции с вышеупомянутой первой ступенью S-I и четвертой ступенью Centaur. Вторая ступень будет представлять собой совершенно новую 220-дюймовую конструкцию LOX / RP-1 с использованием четырех двигателей H-1, используемых на первой ступени, а также новой четырехмоторной третьей ступени, заимствованной у Centaur, но с диаметром 220 дюймов. Хотя машина B-1 соответствовала требованиям миссии, разработка новой второй ступени была бы слишком дорогостоящей и потребовала бы слишком много времени.

В конструкциях класса «С» на всех верхних ступенях использовался жидкий водород. С-1 будет состоять из существующего ускорителя S-I, нового Дуглас Эйркрафт 220-дюймовая ступень S-IV оснащена четырьмя модернизированными версиями двигателей Centaur с тягой от 15 000 фунтов силы (67 кН) до 20 000 фунтов силы (89 кН) на двигатель, а также модифицированной Centaur, использующей те же двигатели в качестве третьей ступени. C-1 станет C-2 после установки новой ступени S-III с двумя новыми тяговыми двигателями от 150 000 фунтов силы (670 кН) до 200 000 фунтов силы (890 кН), сохраняя S-IV и Centaur на вершине. C-3 был похожей адаптацией, в него была добавлена ​​ступень S-II с четырьмя такими же двигателями тягой 150-200 000 фунтов силы, сохранились ступени S-III и S-IV, как у C-2, но без Centaur. Первая ступень C-3 также будет увеличена до более чем 2 000 000 фунтов-силы (8 900 кН) либо путем замены четырех центральных двигателей H-1 одним двигателем F-1, либо путем повышения мощности всех восьми двигателей H-1.

Изучение результатов убедительно показало, что модели C были единственными, над которыми стоит продолжить, поскольку они предлагали гораздо более высокую производительность, чем любая другая комбинация, и предлагали большую гибкость, позволяя смешивать и согласовывать этапы для любой конкретной потребности запуска. Кроме того, за счет разработки ракеты в виде строительных блоков будет достигнута максимальная надежность транспортного средства, поскольку каждая новая ступень добавляется к уже испытанным и проверенным ступеням.

Таким образом, решение сводилось не к производительности, которая была четко определена, а к риску развития. Saturn всегда проектировался с учетом минимального риска, единственными действительно новыми компонентами были незначительные обновления двигателя для нижней ступени и Centaur в качестве верхней ступени. Разработка совершенно новых этапов сжигания водорода для всей «трубы» увеличит риск того, что отказ любого из компонентов может нарушить работу всей программы. Но, как отметили члены Комитета: «Если эти ракетные топлива должны быть приняты для сложных применений на верхней ступени, похоже, нет веских инженерных причин для отказа от использования высокоэнергетических ракетных топлив для менее сложных применений на промежуточных ступенях. " фон Браун был покорен; Разработка нынешнего проекта будет продолжена в качестве резервной, но будущее Сатурна было основано на водороде и было адаптировано исключительно к требованиям НАСА.

В последний день 1959 года администратор НАСА Т. Кейт Гленнан одобрил рекомендации Сильверстайна. Шансы на соблюдение графика улучшились с принятием двух решений администрации Эйзенхауэра в январе 1960 года. Проект «Сатурн» получил рейтинг DX, который обозначал программу наивысшего национального приоритета, что давало руководителям программ привилегированный статус в обеспечении дефицитных материалов. Что еще более важно, администрация согласилась на запрос НАСА о дополнительных средствах. Бюджет Saturn FY на 1961 финансовый год был увеличен со 140 миллионов долларов до 230 миллионов долларов. 15 марта 1960 года президент Эйзенхауэр официально объявил о передаче НАСА Оперативного отдела развития армии.

Сатурн появляется

Транспортные средства Saturn C, представленные в отчете Комитета Сильверстайна, так и не были построены. Как только «Сатурн» стал высокопроизводительной конструкцией, настроенной НАСА, Министерство обороны стало меньше интересоваться им для собственных нужд. Разработка Титана продолжалась для этих ролей, и в результате гибкость, обеспечиваемая множеством промежуточных ступеней С-модели Сатурна, попросту отпала, и в конечном итоге от нее отказались.

Все, что уцелело от рекомендации, это первая ступень S-I и самая маленькая из новых разгонных ступеней, S-IV. Первоначально предполагалось, что S-IV будет оснащаться четырьмя модернизированными двигателями Centaur, но для уменьшения риска было решено использовать существующие двигатели и увеличить их количество с четырех до шести. Новый двигатель большего размера J-2, уже в разработке, которые могли бы заменить их. Первоначальный дизайн S-IV, 220-дюймовый с шестью двигателями, использовался только в течение короткого периода, пока не была создана 260-дюймовая версия большего диаметра для моделей Saturn Block II, а затем, наконец, заменена на S-IVB с двигателем J-2. из Сатурн IB.

Примечания

1.^{^} Полный текст запроса можно найти в Приложении к полугодовому сводному техническому отчету по заказам ARPA 14-59 и 47-59.

До 1963 года сатурны классифицировались буквой C и арабской цифрой. Обычно люди предполагают, что C обозначает конфигурацию; но, согласно «Новости космодрома» Космического центра Кеннеди (17 января 1963 г.), инженеры MSFC использовали его для обозначения «концепций» транспортных средств. Saturn C-1 обозначал концепцию ускорителя S-1 с верхними ступенями, использующими жидкий водород в качестве топлива. C-2, C-3 и C-4 были концептами чертежной доски, которые предшествовали лунной ракете C-5 (Сатурн V). Для получения дополнительной информации о происхождении Сатурна см. John L. Sloop, Жидкий водород в качестве моторного топлива, 1945-1959 годы, НАСА SP-4404, в печати, гл. 12.

Рекомендации

1. Полугодовой технический сводный отчет по заказам ARPA 14-59 и 47-59 (PDF), 25 февраля 1960 г., стр. 201–213.

• Отчет о Сатурне, стр. 4, 7, 8 и таблица III.
• Эмме, "Исторические перспективы", с. 18; Роберт Л. Рошольт, Административная история