S-IVB

道格拉斯飞行器公司制造的火箭级

S-IVB（读作S-four-B）是从土星一号的上面级，S-IV和研发中的土星五号第一级发展而来，S-IV使用六台液氢液氧发动机，原计划用于C-4火箭的第四级，因此叫做S-IV。是由道格拉斯飞行器公司制造的火箭级，使用一台J-2发动机，用作土星五号第三级和土星一号B的第二级。登月时S-IVB点火两次，一次使飞船入轨，第二次进行月球转移轨道射入。

简介

S-IVB

数据

发动机s 1台J-2

推力 1,001 kN

(225,000 磅力)

燃烧时间 475 秒

燃料 LOX/LH2

道格拉斯飞行器公司制造的火箭级，

使用一台J-2发动机，用作土星五号第三级和土星一号B的第

二级。登月时S-IVB点火两次，一次使飞船入轨，第二次进

行月球转移轨道射入。

研究历史

S-IVB是从土星一号的上面级，S-IV和研发中的土星五号第一级发展而来，S-IV使用六台液氢液氧发动机，原计划用于C-4火箭的第四级，因此叫做S-IV。

在1960年2月29日招标截止日期前，共有11家公司递交了意向书。4月19日，NASA主席基思·格莱南（T. Keith Glennan）宣布由道格拉斯负责制造，本来康维尔公司（Convair）的标书仅在道格拉斯之下，但康维尔已经获得了半人马座上面级的订单，格莱南不希望康维尔一家垄断液氢火箭市场。

后来，马歇尔航天飞行中心决定在三级火箭C-5（即土星五号的前称）的第三级使用增强型S-IV，即S-IVB，只使用一台J-2，而不需要发动机群。由于它和S-IV的相似性，这次生产合同还是交给道格拉斯。同时，另有计划研发使用S-IVB作第二级的C-IB火箭（土星一号B）来将阿波罗飞船发射到地球轨道进行测试。

道格拉斯制造了两个截然不同的S-IVB：200系列和500系列。200系列用于土星一号B，没有级间连接延伸体；由于不需要二次启动，因此氦气增压系统数量也比500系列少；它有3个用于级间分离的固体小火箭，而500系列只有2个。200系列也缺少用以二次启动J-2的加压余量燃料发动机所需的线性APS推进器。

S-IVB剖面图S-IVB可携带73,280升（19,359 U.S.加仑）液氧，共重87,200 kg （192,243 lbs）； 252,750升（66,770 U.S.加仑）液氢，共重18,000 Kg （39,683 lbs）[1]

一节未使用的S-IVB级被改造为美国第一座太空站天空实验室。

改装成太空实验室的S-IVB阿波罗13号、阿波罗14号、阿波罗15号、阿波罗16号和阿波罗17号任务期间，S-IVB级都坠毁在月球，通过人造“月震”来研究月球内部结构。

研发中的地球出发级和战神一号的第二级都将继承S-IVB的一些技术，都将采用一台J-2的升级版J-2X发动机，地球出发级的功能也与500系列相似，一次点火使载荷入轨，二次点火进入地月转移轨道。

SIV/SIVB的三个版本

应用

200系列

编号应用发射日期当前位置

S-IVB-F 测试设施

S-IVB-D 1965年交付马歇尔航天中心进行动态测试美国航天和火箭中心

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 阿波罗5号 1968年1月22日

S-IVB-205 阿波罗7号 1968年10月11日

S-IVB-206 天空实验室2号 1973年5月25日

S-IVB-207 天空实验室3号 1973年7月28日

S-IVB-208 天空实验室4号 1973年11月16日

S-IVB-209 天空实验室救援计划肯尼迪航天中心

S-IVB-210 阿波罗-联盟测试计划 1975年7月15日,

S-IVB-211 未使用美国太空和火箭中心

S-IVB-212 改装为天空实验室 1973年5月14日

500系列

编号应用发射日期当前位置

S-IVB-501 阿波罗4号1967年11月9日

S-IVB-502 阿波罗6号 1968年4月4日

S-IVB-503 测试时被毁

S-IVB-503N 阿波罗8号1968年12月21日太阳轨道

S-IVB-504 阿波罗9号1969年3月3日太阳轨道

S-IVB-505 阿波罗10号1969年5月18日太阳轨道

S-IVB-506 阿波罗11号 1969年7月16日太阳轨道

S-IVB-507 阿波罗12号 1969年11月14日太阳轨道；2002年当作小行星被发现，给予编号J002E3

S-IVB-508 阿波罗13号 1970年4月11日月面

S-IVB-509 阿波罗14号 1971年1月31日月面

S-IVB-510 阿波罗15号 1971年7月26日月面

S-IVB-511 阿波罗16号 1972年4月16日月面

S-IVB-512 阿波罗17号 1972年12月7日月面

S-IVB-513 阿波罗18号 (取消) N/A 约翰逊航天中心

S-IVB-514 未使用肯尼迪航天中心

S-IVB-515 改造为天空实验室备份国家航空航天博物馆

S-IVB工作时序

S-IC和S-IVB的分离是一种两阶段的分离，而S-II和S-IVB分离仅仅需要一步。尽管级间环作为第三级推进器的一部分进行建造，它仍然与第二级推进器相连。

在阿波罗11号这个典型的登月任务中，第三级推进器工作大约2.5分钟左右，然后到任务的第11分40秒第一次关机。这时，火箭已经飞行了大约2640千米，进入高度约191.2千米的待机轨道，速度达到7.75千米/秒。宇宙飞船随后需要绕地球飞行两圈半，在此期间宇航员和飞行任务控制人员进行月球轨道转移射入的准备工作，而这时第三极推进器一直与宇宙飞船连在一起。

待机轨道在地球轨道中是相当低的，而由于大气的阻力，这个轨道的寿命比较短。对于登月任务来说，这还不是一个问题，因为飞船不会待机轨道上停留很长时间。S-IVB引擎还通过排放气化的氢气继续提供较低的推力，以使推进剂沉在燃料箱中，防止推进剂供给管道中出现气泡。由于液态氢气在燃料箱中会沸腾，排放气体也可以使燃料箱保持合适的压力。释放氢气的推力很容易就超过大气阻力了。

在最后三次阿波罗飞行任务中，临时待机轨道更低（大约只有150千米）。通过这样的待机轨道可以增加这些任务中的载荷。阿波罗9号执行了地球轨道任务，轨道就是后来的阿波罗11号的轨道。但是宇宙飞船使用自己的发动机将近地点提升到足够高以完成10天的任务。天空实验室的轨道有明显的区别，近地点大约434千米远，可以维持6年，轨道平面和赤道的夹角为50度，而阿波罗任务中的夹角是32.5度。

在阿波罗11号的飞行过程中，在火箭发射后2小时44分飞船开始进行月球转移轨道射入。S-IVB推进器燃烧大约6分钟，使得飞船的速度加速到接近地球的逃逸速度11.2千米/秒。这条能够有效利用能量轨道可以通过月球俘获飞船来使命令服务舱的燃料消耗量最小。

轨道射入以后40分钟，阿波罗的命令服务舱从第三级推进器分离，旋转180度以后和发射期间处在下方的登月舱对接。服务舱和登月舱在50分钟后和第三级推进器完全分离。

如果保持和飞船一样的轨迹，S-IVB会有与飞船相撞的风险。因此，它将排出剩余的推进剂，同时辅助的推进系统将点火将它移走。在阿波罗13号以前的登月任务中，S-IVB被导向月球运行方向的后方，这样月球可以通过引力弹弓效应将其加速至地球逃逸速度，进入太阳轨道。从阿波罗13号以后，控制人员引导S-IVB使其撞击月球。在前面的任务中放置在月球上的地震仪可以检测到撞击的影响，得到的信息可以用于描绘出月球的内部情况。

阿波罗9号是一个特例，尽管它完成的的是一个地球轨道任务，在宇宙飞船分离以后，它的S-IVB推进器点火将其自身推出地球轨道进入太阳轨道。

2002年9月3日，天文学家比尔·扬发现了一个可疑的小行星，编号给定为J002E3。它看起来在一个地球周围的轨道，随后通过光谱分析发现，它覆盖着一层二氧化钛涂料，和土星5号使用的涂料一致。计算得到的轨道的参数证实这个小行星是阿波罗12号的S-IVB推进器。控制人员计划将阿波罗12号的S-IVB推进器送入太阳轨道，但是在从阿波罗飞船分离以后，推进器工作时间过长，导致没能飞到距月球足够近的位置，因此它仍然是处在地球和月球轨道之间的一个勉强稳定的轨道上。人们认为在1971年的一系列的引力扰动之后，这个推进器应该已经进入了太阳轨道，而在31年之后被地球俘获了。在2003年6月，它又离开了地球的轨道。另一个发现于2006年的近地天体也可能是阿波罗飞船的一部分，它的编号是6Q0B44E。

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