土星1B运载火箭

美国国家航空航天局为阿波罗计划而研制的火箭

土星1B运载火箭（Saturn IB）为土星1号运载火箭的升级版，为“土星系列”运载火箭的第二代。该火箭是美国国家航空航天局（NASA）为阿波罗计划而研制的，是测试阿波罗太空船的重要工具。

概述

土星1B运载火箭于1959年由马歇尔航天中心（马歇尔太空飞行中心）负责研制。“土星1B”是“土星1号运载火箭”的改进型号，为“土星系列”运载火箭的第二代。“土星1B”的一子级与“土星1”的一子级构造基本相似，但结构较轻，推力较大。二子级推进剂容量比“土星1”的二子级增加二倍多，用1台J-2发动机取代6台RL-10发动机。“土星1B”充分利用早起型号的研制成果，因而降低了成本，缩短了研制周期。

“土星1B”主要用于载人和不载人“阿波罗”飞船近地轨道飞行，试验“阿波罗”各个舱和救生系统的功能。作轨道机动和手控交会对接，验证二子级和仪器舱的工作性能，为“土星5号运载火箭”把“阿波罗”飞船送往月球的任务积累经验。它还用于发射“天空试验室”，在地球轨道上建立试验室，进行医学、天文学研究，以及其它科学实验。

“土星1B”和“阿波罗”原计划飞行12次（SA - 201~212）。实际上仅在“阿波罗计划”中飞行5次。，在“天空实验室计划”中飞行3次，在“阿波罗~联盟号”联合飞行计划中飞行1次。1966年2月26日首次用“土星1B”（SA - 201）发射阿波罗1号，同年7月5日又发射了SA - 203，这两次试验均获得成功。第三次（SA - 202）是火箭和不载人飞船组成的完整飞行器的验证试验，这次试验又获得成功。

因此，拟于1967年12月第一次把载人“阿波罗”飞船送入地球轨道。但是，在1967年1月27日，“土星1B”（SA-204）/“阿波罗4A”飞船在发射台上作地面试验时，指令舱着火，3名宇航员遇难，飞行计划重新调整，对飞船采取改进措施。直到1968年10月11日，才首次用“土星1B”（SA-205）火箭把载人“阿波罗”飞船送入地球轨道。载人飞船在轨道上运行11天，完成了任务。1973年又分别用“土星1B”（SA-206、SA-207、SA-208）把3批（3人/批）宇航员送至“天空试验室”。1975年用于美、苏两国联合进行的“阿波罗-联盟号”空间对接飞行。1966到1968年10月共进行5次发射，其中一次载人飞行，成功率100%（不考虑因飞船故障而未完成飞行任务的情况）。

改进情况

土星1B运载火箭相对于土星1号运载火箭的改进项目，总体上分为结构质量及推进系统改进：

结构质量总体减小9000kg。主要是4个大型和4个小型尾翼改为8个小型尾翼，蛛网形架由8根径向梁用机械固定件固定在上、下连接板上，其外端与横梁连接；采用的材料为7000系列高强铝合金，加工后要进行热处理，以防止应力开裂。土星1B火箭绝热系统改用浸聚氨酯116号的玻璃布作衬里，涂抹式聚氨酯树脂涂层质量更小。箱体凸缘焊缝处在SA-209、SA-210号上采用较厚焊接台阶加强。重新设计箱底，与S-IV B级（二子级）连接的级间段为圆筒形；另外修改仪器舱，取消不必要的管路和托架，减少仪器设备。

推进系统方面的改进主要有加长贮箱长度，增加推进剂质量，由土星1号的45.36t增加到105.42t；提高推力：土星1号SA-1~SA-4推力为734kN，SA-5~SA-10推力为836kN，而土星1B SA-201~SA-205推力为890kN，SA-206推力为912kN；土星1号采用丘比特运载火箭的润滑系统，并有一个邮箱，而土星1B采用自身的燃料RP-1作为润滑剂，取消了油箱，减少污染源；另外对推进系统做了进一步简化。

主要技术性能

土星1B运载火箭为2级运载火箭，全长68.63m，最大直径6.6m，翼展12.4m，起飞质量589t，起飞推力7296kN，推重比为1.26，到达倾角为28.5°的185km圆轨道上的运载能力为18t。

一子级级长24.5m，直接6.6m，起飞质量452.2t，结构质量38t，推进剂质量414.2t，采用8台H-1发动机，推进剂为液氧/煤油，海平面总推力7296kN，海平面比冲2557.8N·s/kg，工作时间141s。

二子级级长17.8m，直径6.6m，结构质量10t，推进剂质量106t，采用单台J-2发动机，推进剂为液氧/液氢，真空推力1001kN，真空比冲4184.6N·s/kg，工作时间440s。

仪器舱长0.915m，直径6.6m，质量1884kg。

总体布局

土星1B运载火箭由两个子级和仪器舱组成。一子级为S-I B级，与“土星1号运载火箭”的S-I级相比较，性能提高，质量减小。S-I B级用8个小型尾翼代替原来4个大型尾翼，尾段内装8台H-1发动机。推进剂仍用液氧和煤油，箭体由9个贮箱捆绑而成。二子级为S-IV B级，与S-IV级构造基本相同，沿用S-IV级的设计、材料和制造技术。贮箱绝热、共底稍加改进。单台J-2发动机安装在推力结构上。后裙外装2个辅助推进舱。3枚沉底火箭和4枚反推火箭分别安装在后裙和后级间段外部。管路和电缆从S-IV B级外面通过，由整流罩遮盖着。仪器舱安装在S-IV B级上面，内装制导、导航和控制设备。飞船安装在仪器舱上面，其主要结构部件有飞船登月舱连接件、服务舱、指令舱和发射救生系统。

飞行记录

1966年02月26日，土星1B运载火箭，代号SA-201，搭载阿波罗1号在卡纳维拉尔角发射场LC34发射台发射成功，为亚轨道飞行；

1966年07月05日，代号SA-203，搭载阿波罗3号在卡纳维拉尔角发射场LC37B发射台发射成功；

1966年08月25日，代号SA-202，搭载阿波罗2号在卡纳维拉尔角发射场LC34发射台发射成功；

1967年01月27日，代号SA-204，搭载阿波罗4A准备在卡纳维拉尔角发射场LC37B发射台发射，但地面试验中，由于指令舱着火，三名宇航员遇难，后又重新发射。“阿波罗”4号为区别而编为4A、4B；

1968年01月22日，代号SA-204，搭载阿波罗5号在卡纳维拉尔角发射场LC37B发射成功，任务为登月舱试验；

1968年10月11日，代号SA-205，搭载阿波罗7号在卡纳维拉尔角发射场LC34发射台发射成功，此次发射为第一次载人地球轨道飞行；

1973年05月25日，代号SA-206，搭载天空试验室2号（SL-2）在肯尼迪航天中心LC39B发射台发射成功，任务为搭载3名宇航员与天空试验室1号会合；

1973年07月23日，代号SA-207，搭载天空试验室3号（SL-3）在肯尼迪航天中心LC39B发射台发射成功，为搭载第二批三名宇航员上天；

1973年11月16日，代号SA-208，搭载载有第三批三名宇航员的天空试验室4号（SL-4）在肯尼迪航天中心LC39B发射台发射成功；

1975年07月15日，代号SA-210，阿波罗飞船与前苏联的联盟号对接，在肯尼迪航天中心LC39B发射台发射成功。

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