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我们探索太空的历程离不开火箭的帮助，要问人类历史目前服役过的最牛逼的火箭，那非土星五号莫属了。
土星五号（Saturn V）是美国NASA在1967-1973年之间为了阿波罗计划专门设计的大推力运载火箭。土星五号总共发射13次，保持了完美的发射记录，没有任何失败。
直至2017年，土星五号依然是所有服役过的火箭中最高，最重以及推力最大的火箭。难以想象接近50年过去了，人类居然无法再造出如此大推力的火箭，不得不说天才的力量太伟大了。
下图为运载阿波罗17号的土星五号火箭，这也是土星五号唯一一次夜间发射。

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  历史背景   6park.com
20世纪60年代初期，苏联在太空竞赛领先于美国。1957年苏联发射了第一颗人造卫星，1961年4月12日，加加林成为第一个进入太空的人类。为了在太空领域领先苏联，1961年5月25日，肯尼迪宣布美国会在1970年之前将宇航员送上月球。那时，美国唯一的一次载人太空任务是艾伦·谢泼德的水星-红石3号，仅在太空停留了15分钟，且未进入近地轨道。当时NASA考虑月球轨道交会，即用火箭将探测器送到月球轨道，由较小的着陆器着陆并返回的模式。月球轨道交会的模式需要大推力的火箭。
土星五号的出现，20世纪人类航天事业的先驱冯·布劳恩功不可没。冯·布劳恩出生于普鲁士贵族家庭，纳粹期间组织了德国著名的V-2火箭的研发，战后他带着研究小组到达美国，在1950-1970年代为火箭的设计和发展做出了杰出的贡献。在那个计算能力还不如一台iPhone的时代，他主导设计的火箭把人类成功送上了月球又把人带了回来，无愧于20世纪太空探索的先驱者的称谓。

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▲ 冯·布劳恩和土星五号一级火箭合影
冯·布劳恩1977年死于癌症，他的墓志铭说："The heavens declare the glory of God; and the firmament sheweth his handy work."（诸天述说神的荣耀；穹苍传扬他的手段）
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  火箭结构  
土星五号是三级火箭，包括一级火箭S-IC,二级火箭S-II以及三级火箭S-IVB，以及控制系统组成。 6park.com
一级火箭S-IC由波音公司生产制造，高42米，直径10米。其主要燃料是煤油，液态氧气作为氧化剂。其推力达到34,000kN。一级火箭由五台F-1火箭发动机组成，发动机总共工作168秒，可以将火箭推到67km高度，分离时火箭速度为2300m/s。
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▲ 一级火箭 6park.com
二级火箭S-II由北美航空工业公司制造，由液态氢气作为燃料，液态氧气作为氧化剂。其发动机是五台J-2发动机，高24.87米，直径10米。其推力为4900kN，可以将火箭推到170km的上层大气层高度，分离式火箭速度达到7km/s。
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▲ 二级火箭 6park.com
三级火箭S-IVB由道格拉斯航空公司负责制造，由一个J-2引擎推进，燃料与二级火箭一样。其高度17.86米，直径6.6米，其最大的特点在于引擎具有二次点火能力，一次为二级火箭分离后点火推进进入地球轨道，以及二次点火进入地月转移轨道。二次点火后火箭速度将达到11.2km/s。
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▲ 三级火箭示意图 6park.com
整个火箭的控制设备单元由IBM制造，放在第三级的顶端。它在位于亨茨维尔的空间系统中心建造。这个计算机控制了火箭从起飞前一直到抛弃S-IVB推进器的操作过程。它包含了为火箭导航和遥测的系统。通过测量加速度和火箭的高度，它可以计算出火箭的位置和速度，同时对偏向做出修正。
整体来看，火箭高度为110.6米，直径10米，重量为2970吨，近地轨道载重为140吨，月球轨道载重为48.6吨。整体项目研发费用为64亿美金，一次发射费用1.85亿美金（折合2016年为11.6亿美金）
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  发射情况  
土星五号承担了所有的阿波罗计划发射任务。
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▲ 阿波罗11号的一二级火箭分离
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▲ 阿波罗11号发射瞬间
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▲ 阿波罗17号的三级火箭
除了测试外，土星五号承担发射任务总共13次。分别为1967年11月9日的阿波罗4号，1968年4月4号的阿波罗6号，同年12月21日的阿波罗8号，1969年3月3日的阿波罗9号，5月18日的阿波罗10号，7月16日的阿波罗11号，11月14日的阿波罗12号，1970年4月11日的阿波罗13号，1971年1月31日的阿波罗14号，同年7月26日的阿波罗15号，1972年4月16日的阿波罗16号，12月7日的阿波罗17号，以及1973年5月14日发射的美国第一个太空实验室Skylab。所有发射均成功。
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▲ 所有参与任务的土星五号火箭 6park.com
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  火箭展出  
至今为止还有几枚土星5号火箭在美国不同地方展出，展出的地方如下：
一枚火箭在约翰逊航天中心中展览，这些推进器在1977年到1979年间运抵航天中心，一直开放展出，直至2005年在其周围建造保护结构才暂停展出。这也是唯一的一枚展出中的完整的土星5号，其各级推进器都是为发射而制造的。
一枚火箭在肯尼迪航天中心，两枚火箭保存在亨茨维尔的美国航天火箭中心。
目前美国正在开发土星五号的继承者SLS系统，将有能力向太空发射77到130吨货物，可用于发射6人猎户座多功能乘员舱，最终的运载能力将达到143吨，甚至有可能达到165吨。而土星五号火箭由于多个部件不再生产，将难以再现当年辉煌时代的图景。

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▲ 美国几种火箭的对比图，可以看到土星五号的庞大
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 逝去的时代 
美苏冷战无意中打造了太空探索的黄金时代，那是NASA的经费巅峰，也是人类历史难得一见的盛况，NASA如奇迹般让一切不可能的事情化为现实，更厉害的是50年之后我们居然没人能够复制曾经的奇迹。大概是少数天才惊人的天赋加上整个系统的努力造就了那段传奇吧。那个时代如此灿烂，以至于让人觉得今天发生的一切，不过都是先祖们辉煌灿烂的往昔留下的凄凉余音。
JFK当年的演讲还回响在脑海：We choose to go to the moon. We choose to go to the moon... we choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard, because that goal will serve to organize and measure the best of our energies and skills, because that challenge is one that we are willing to accept, one we are unwilling to postpone, and one which we intend to win, and the others, too.
但只要深夜里有人抬头看星空的奇迹，就有动力驱动我们不断向前走的更远吧。探索的征途才刚刚开始而已，期待人类重返月球的那一天，登陆火星的那一天，走出太阳系的那一天吧。
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贴主:熠熠童心于2019_07_17 19:49:43编辑