Utente:Adert/SandBox3
Sequenze di lanciare missioni lunari
Il Saturn V è stato il razzo che ha permesso di portare gli astronauti dell'Apollo sulla Luna. Tutti i lanci si sono svolti dal Complesso di lancio 39 presso il Kennedy Space Center. Dopo che il razzo aveva lasciato la rampa di lancio, il controllo della missione veniva trasferito al Centro Controllo Missione a Houston, Texas.
Una missione lunare tipica utilizzava il razzo per un totale di circa venti minuti. Anche se le misisoni Apollo 6 e Apollo 13 hanno sperimentato un avaria ai motori, il computer di bordo è stato in grado di compensare, lasciando i rimanenti motori accesi più lungo e nessuno dei lanci Apollo si è concluso con una perdita di carico utile.
Sequenza S-IC
Il primo stadio lavora per 2 minuti e 30 secondi portando il razo ad una altitudine di 61 km ad una velocità di 8.600 km/h.
Negli 8,9 secondi prima del lancio veniva iniziata la sequenza di accensione del primo stadio. Il motore centrale partiva per primo, seguito da due coppie di motori simmetrici con un ritardo di 300 ms per ridurre le forze meccaniche sulla struttura. Una volta raggiunta la massima spinta e verificata questa dal computer di bordo, il razzo veniva liberato dalla rampa di lancio. Questa operazione durava circa mezzo secondo, una volta che il razzo si staccava dalla rampa il lancio non poteva essere più bloccato. Per portare il razzo lontano dalla rampa di lancio ci volevano circa 12 secondi.
Ad una altitudine di 130 metri il razzo iniziava una manovra di rollio sul proprio asse al fine di prendere la corretta triettoria e di mantenerla. Dal lancio fino all'accensione del secondo stadio, Saturn V, possedeva un programma preregistrato con le istruzioni per l'assetto. In esso era preregistrate informazioni sui venti dominanti presenti nel mese corrispondente al lancio.
Il Saturn V accellerava così velocemente raggiungendo la velocità di 500 m/s fino ad una altezza di 2 km, in questa fase preliminare di volo era comunque più importante raggiungere la prevista quota, la velocità era lo scopo delle fasi successive.
Dopo circa 80 secondi, il razzo raggiungeva il punto di massima pressione dinamica, conosciuto come Q-Max. La pressione dinamica su un razzo è proporzionale alla densità dell'aria intorno alla punta e al quadrato della velocità. Mentre la velocità del razzo aumentava con l'altitudine, la densità dell'aria diminuiva.
A 135,5 secondi, il motore centrale si spegneva per ridurre l'accellerazione e non superare i vincoli strutturali del razzo. Questo era realizzato facendo terminare il carburante nel motore, dato che la spinta del motore F-1 non era controllabile. 600 millisecondi dopo che il motore veniva spento, il primo stadio veniva sganciato e abbandonato grazie all'aiuto di otto piccoli motori a propellente solido. Poco prima di essere sganciato, l'equipaggio sperimentava l'accellerazione più forte, pari a 4 g (39 m/s²). Questo avveniva ad una altitudine di circa 62 km.
Dopo la separazione, il primo stadio continuava la sua traiettoria ad un altitudine di 110 km. Infatti, il motore periferico continuava a funzionare fino a quando i sensori del sistema di pompaggio non misuravano l'esaurimento di uno dei due propellenti. In seguito il primo stadio cadeva nell'Oceano Atlantico a circa 560 km dalla rampa di lancio.
Sequenza S-II
Dopo la sequenza S-IC del primo stadio, avveniva la fase S-II della durata di 6 minuti in cui il razzo veniva portato ad una altitudine di 185 km e ad una velocità di 24.600 km/h, un valore vicino alla velocità orbitale.
La seconda fase prevedeva una procedura di accensione eseguita per due volte che variava a seconda dei diversi lanci del Saturn V. Per le prime due missioni del razzo, avvenute senza equipaggio, prevedevano una accensione degli otto motori di controllo per 4 secondi al fine di preparare l'accesione dei cinque motori J-2 principali. Per le prime sette missioni con equipaggio, soltanto quattro motori di controllo vennero accesi ed infine per le ultime quattro missioni, i motori non utilizzati vennero rimossi.
Circa 38 secondi dopo l'accensione del secondo stadio, il sistema di guida del Saturn V iniziava una sequenza di istruzioni pre-registrate per effettuare un controllo sull'assetto e sulla traiettoria del complesso. Se il computer di bordo rilevava che il razzo era fuori dai margini accettabili per la traiettoria, l'equipaggio poteva scegliere di annullare la missione o prendere manualmente il controllo.
Circa 90 secondi prima della separazione del secondo stadio, il motore centrale di spegneva per ridurre le oscillazioni longitudinali, note come "effetto pogo". Un sistema per la sua riduzione era stato impelemntato a partire da Apollo 14 ma comunque è rimasta prassi spegnere il motore in anticipo.
Al momento della separazione, il secondo stadio si spegneva e un decimo di secondo dopo veniva acceso il terzo stadio. Dei retrorazzi montati sul piano superiore del secondo stadio, favorivano la separazione portandolo velocemente a distanza. Il secondo stadio precipitava a circa 4.200 km dal sito di lancio.
Sequenza S-IVB
A differenza della separazione tra i primi du stadi, tra il secondo ed il terzo non avveniva alcuna operazione specifica per la separazione dell'interstadio, il quale rimaneva ancorato al secondo (anche se era stato costruito come componente del terzo).
Dopo 10 minuti e 30 secondi dal decollo, Saturn V si trova a 164 km di altezza e 1700 km di distanza dal sito di lancio. Poco dopo, grazie a manovre in orbita, il lanciatore veniva posto in un'orbita terrestre di 180 km. Quest'orbita non è stabile a causa dell'attrito con gli strati superiori dell'atmosfera, ceh avrebbbe comportato una perdita di velocità. Per le missioni Apollo e Skylab realizzate in orbita terrestre, l'orbita raggiunta è stata, per questo, superiore.
Una volta raggiunta questa orbita, chiamata di "parcheggio", lo stadio S-IVB e il veicolo spaziale rimanevano attaccati e compievano due giri e mezzo intorno alla Terra. In questo periodo gli astronauti verificavano il corretto funzionamento di tutto il sistema e preparavano la navicella per la manovra di Trans Lunar Injection (TLI).
La manovra TLI veniva eseguita 2 ore e 30 minuti dopo il lancio e avveniva con la riaccensione del motore del terzo stadio ch forniva la spinta necessaria. L'esecuzione durava circa 6 minuti e portava la navicella ad una velocità superiore ai 10 km/s, sufficiente per sfuggire alla gravità della Terra.
Alcune ore dopo la manovra TLI, il modulo di comando Apollo e di servizio (CSM) si separavano dal terzo stadio e dopo essere ruotato di 180 gradi andava ad agganicare il LEM rimasto nel suo adattatore del terzo stadio ed infine lo estraeva,
A questo punto la navicella Apollo con gli astronauti continuava il suo viaggio verso la Luna, mentre il terzo stadio veniva riacceso per portarlo in una traiettoria differente per evitare possibili collisioni. Nelle prime missioni, il terzo stadio, veniva messo in una traiettoria che lo portava in orbita solare. A partire da Apollo 13 il terzo stadio veniva fatto schiantare sulla Luna per poi effettuare delle misurazioni dell'impatto, grazie a dei sismografi lasciati dalle precedenti missioni.