土星五号在发射到月球时如何破碎

1967 年 11 月 9 日早晨，太阳升起，卡纳维拉尔角静静地热闹非凡。梅里特岛栖息着各种鸟类和爬行动物，岛上还有一块 363 英尺高的巨石，这是第一枚准备从 39 号发射台发射升空的土星五号火箭。早上 7 点刚过，火箭轰鸣着启动，冲击波穿过自然保护区，地面震动起来。几秒钟后，火箭开始笨拙地离开地面，速度慢慢加快，越过发射塔，开始以弧线进入轨道。

阿波罗 4 号的飞行是土星五号火箭的首次全面测试，目的是确保它能够将阿波罗指令服务舱送入正确的轨道，然后再对航天器进行测试。这意味着火箭必须完​​美地完成复杂而精确的分级。

土星五号火箭的第一级，称为 S-IC，是整个火箭发射的第一级。其底部是一个 24 吨的推力结构，装有五台 F-1 发动机，可产生 750 万磅的推力。中间的发动机是固定的，但四台外侧发动机可以旋转，引导火箭进入太空。第一级的顶部是一个前裙，提供 S-IC 和第二级（称为 S-II）之间的连接。它由 12 块蒙皮面板组成，连接到三个圆周支撑环，装有人员检修门、遥测电缆脐带、环境风管以及八枚固体燃料反推火箭。

第一级飞行时间很短；发动机在发射后约 135.5 秒关闭，发动机已消耗完可用的 203,000 加仑煤油和 331,000 加仑液氧。此时，土星五号的“大脑”——仪器单元向中央发动机发出关闭命令。四个舷外发动机继续运转，直到检测到液氧或燃料耗尽，600 毫秒后，舷外发动机关闭。

这次切断触发了两件事。首先，机载计算机发出电信号，激活爆炸桥丝的线性电荷，从而物理切断两个阶段。这在约 205,000 英尺的高度将两个阶段物理分离。与此同时，八枚反冲火箭发射，仅 0.666 秒就提供了 88,600 磅的推力。这减慢了已经用完的阶段的速度，为 S-II 阶段的发动机点火提供了空间。与此同时，S-IC 被带到了约 366,000 英尺的高度，然后失去了上升势头并开始坠落到海洋，降落在距离发射场约 350 英里的地方。

在第二级尾端安装了八台空隙发动机，以增加各级之间的距离。它们点火约 4 秒钟，为火箭增加了足够的前进动力，迫使推进剂（低温液氧和液氢）进入进料管线，确保发动机燃烧干净。

级间分离约 30 秒后，S-II 的后级间被炸药分开。环脱落，这是一个精确的机动，因为它距离撞到发动机只有三英尺的间隙。然后，该级的五台 J-2 发动机点火并燃烧了约 6 分钟，将有效载荷提升到约 605,000 英尺。

在 S-II 发动机燃料耗尽前约 10 秒，一个电信号激活了分离系统，将第二级和第三级（称为 S-IVB）分离。可切断的张力带、轻微的引爆引信和爆炸的桥线将两级物理分离。同样，在分离的同时，现已用完的 S-II 级上的四个减速器在坠落并落入海洋之前减慢了上升速度，S-IVB 上的四个空隙马达启动，以拉开两级之间的距离，并确保燃料到达 S-IVB 的一台 J-2 发动机的供油管路。

S-IVB 在飞行了大约 115 英里后熄火，此时阿波罗飞船已进入绕地球轨道。但它的任务还没有完成。S-IVB 具有独特的重新点火能力。它不仅是轨道插入阶段，还进行了第二次点火，以进行月球转移喷射燃烧，这次燃烧将飞船送出地球轨道，驶向月球。

资料来源：土星五号新闻资料包