{"id":17439,"date":"2024-05-21T17:49:56","date_gmt":"2024-05-21T15:49:56","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=17439"},"modified":"2024-05-21T17:49:56","modified_gmt":"2024-05-21T15:49:56","slug":"einsatzgeschichte-der-saturn-i","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2024\/05\/21\/einsatzgeschichte-der-saturn-i\/","title":{"rendered":"Einsatzgeschichte der Saturn I"},"content":{"rendered":"<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p id=\"pvc_stats_17439\" class=\"pvc_stats all  \" data-element-id=\"17439\" style=\"\"><i class=\"pvc-stats-icon medium\" aria-hidden=\"true\"><svg aria-hidden=\"true\" focusable=\"false\" data-prefix=\"far\" data-icon=\"chart-bar\" role=\"img\" xmlns=\"http:\/\/www.w3.org\/2000\/svg\" viewBox=\"0 0 512 512\" class=\"svg-inline--fa fa-chart-bar fa-w-16 fa-2x\"><path fill=\"currentColor\" d=\"M396.8 352h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V108.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v230.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zm-192 0h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V140.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v198.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zm96 0h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V204.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v134.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zM496 400H48V80c0-8.84-7.16-16-16-16H16C7.16 64 0 71.16 0 80v336c0 17.67 14.33 32 32 32h464c8.84 0 16-7.16 16-16v-16c0-8.84-7.16-16-16-16zm-387.2-48h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8v-70.4c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v70.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8z\" class=\"\"><\/path><\/svg><\/i> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"16\" height=\"16\" alt=\"Loading\" src=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-content\/plugins\/page-views-count\/ajax-loader-2x.gif\" border=0 \/><\/p>\n<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p>Heute als Vorg&auml;ngerin der Saturn IB und des Apolloprogramms fast vergessen, war die Saturn I ein wichtiger Zwischenschritt bei der Entwicklung der Saturn V. Dies ist eine &Uuml;bersicht &uuml;ber ihre Starts. Der folgende Text entstammt meinem Buch &uuml;ber die Saturn Tr&auml;gerraketen. Das gibt es &uuml;berall im Handel, bei meinem <a href=\"https:\/\/buchshop.bod.de\/das-apolloprogramm-1-bernd-leitenberger-9783739203805\">Verlag BOD<\/a> und bei <a href=\"https:\/\/amzn.to\/3V6hXQa\">Amazon<\/a>. Heute kommt Teil 1, morgen Teil 2 mit den Starts mit Oberstufe.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg07.met.vgwort.de\/na\/4abba8effc4c4828b5c0d6bacd5e1caf\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><!--more--><\/p>\n<h3 class=\"western\">Kurzzusammenfassung<\/h3>\n<p>Die ersten vier Fl&uuml;ge Saturn-Apollo SA\u20111 bis SA\u20114 (Block I) waren Tests der Erststufe ohne Ober\u00adstufe. Die Block I Starts f&uuml;hrten anstatt Oberstufen Wasser als Ballast mit, welches in der Hochatmosph&auml;re als \u201eHighwater\u201c Experiment frei\u00adgesetzt wurde. Bei SA\u20112 wurden 90 t Wasser in 95 km H&ouml;he freigesetzt. Dort bildete es innerhalb von f&uuml;nf Sekunden eine 7 km gro&szlig;e Wolke. Sie stieg bis in eine H&ouml;he von 144 km auf. SA\u20113 testete die Retroraketen der ersten Stufe mit einer Dummy-Oberstufe und erprobte die Stufentrennung. Bei SA\u20114 wurde eines der acht H\u20111 Triebwerke nach 100 s abgeschaltet, um zu testen, ob die Saturn die Mission noch durchf&uuml;hren konnte. Die Block I Typen nutzten die erste Serienversion des H\u20111 Triebwerks mit einem Schub von 734 kN, die Block II Typen dann die 836-kN-Version. Durch den geringeren Schub des Triebwerks wurden die S-I Stufen nicht voll betankt. Bei den ersten beiden Starts waren sie nur zu 83 Prozent betankt.<\/p>\n<p>Die Block I Raketen setzten eine S-I ohne Finnen ein. Diese wurden erst bei der Block II montiert. Die Finnen von Block II waren ein Aus\u00adgleich daf&uuml;r, dass die Triebwerke nur noch um 8 anstatt 14 Grad wie bei Block I schwenkbar waren.<\/p>\n<p>Die folgenden drei Fl&uuml;ge (Block II) qualifizierten die Oberstufe S-IV. Bei SA-5 wurde ein Prototyp der sp&auml;teren IU eingesetzt. Die Nutzlast war Ballast unter einem Konus der Jupiter Rakete. Die Gesamtmasse, die in den Erdorbit gebracht wurde, lag bei 38.000 Pfund (17.230 kg, inklusive der leeren S\u2011IV). Dies entsprach damals der h&ouml;chsten Bruttomasse in einem Erdorbit.<\/p>\n<p>SA\u20116 brachte zum ersten Mal ein Modell der Apollo-Kapsel in den Orbit. Es zeigte sich, dass die \u201eE<span lang=\"en-US\">ngine-out capability<\/span>\u201c n&uuml;tzlich war, denn eines der H\u20111 Triebwerke fiel ungeplant aus. Trotzdem konnte mit den restlichen sieben Triebwerken ein Orbit erreicht werden. Der Bordcomputer kompensierte den Ausfall vollst&auml;ndig und das Modell erreichte die vorgesehene Umlaufbahn.<\/p>\n<p>Nachdem alle Testfl&uuml;ge erfolgreich waren, wurde das Erprobungsprogramm der Saturn I vor\u00adzeitig abgeschlossen. SA\u20117 brachte erneut eine Apollokapsel in den Orbit. Neben deren Erprobung ging es um das Testen einer neuen Methode, den Fluchtturm von der Tr&auml;gerrakete zu trennen. Der Fluchtturm wurde im Normalfall nach 168 Sekunden, 12 s nach Z&uuml;ndung der zweiten Stufe, abgetrennt. Danach war die Rakete um 3.000 kg leichter. Das neue Verfahren trennte ihn 7 Sekunden fr&uuml;her ab.<\/p>\n<p>Die letzten drei Fl&uuml;ge transportierten neben einem Modell des Apollo-Raumschiffs einen Pegasus Satelliten. Er war fest mit der Oberstufe S\u2011IV verbunden und sollte feststellen, ob Mikro\u00admeteoriten eine Gefahr f&uuml;r zuk&uuml;nftige Missionen darstellen k&ouml;nnen. Dazu verf&uuml;gte er &uuml;ber gro&szlig;e, mit Metall &uuml;berzogene Fl&auml;chen, die unter Spannung standen. Sie wurden nach dem Start wie Solarpaneele entfaltet. Wurden sie von einem Staubteilchen durchl&ouml;chert, so erzeugte dies einen Stromimpuls, der gemessen wurde. Es zeigte sich, das Mikrometeoriten keine Gefahr darstellten, selbst wenn sich die Besatzung in einem Raumanzug au&szlig;erhalb des Raumschiffs befand. SA\u20118 war die erste Tr&auml;gerrakete, deren Stufen von der Industrie gebaut wurden. Au&szlig;erdem war es die erste Saturn, die nachts startete. Bei diesem Flug wurde die Internal Unit (IU, Bordelektronik) IU der Saturn\u00a0IB und V erstmals im \u201egeschlossenen Kreislauf\u201c erprobt. Der Bordcomputer berechnete in regelm&auml;&szlig;igen Abst&auml;nden die beste Aufstiegsbahn, mit welcher der gew&uuml;nschte Orbit mit minimalem Treibstoffverbrauch erreichbar war.<\/p>\n<p>Die beiden letzten <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/saturn1.shtml\">Saturn I<\/a>, SA\u20119 und SA\u201110 wurden von der NASA genutzt, um zwei weitere Pegasus Satelliten zu starten. Die NASA hatte urspr&uuml;nglich 16 Saturn I bestellt. Doch schon Ende 1964 hatte die NASA die Bestellung auf 13 Erststufen, elf IU und zehn S\u2011IV begrenzt. Es gab noch gen&uuml;gend Hardware, um mindestens eine weitere Saturn I zu fertigen.<\/p>\n<p>Die Saturn I Entwicklung und die Produktion von zehn Tr&auml;gern kosteten 880,1 Millionen Dollar. Bis zu 12.400 Personen arbeiteten an dem Programm.<\/p>\n<h3 class=\"western\">Die Starts ohne Oberstufe SA1- bis SA-4<\/h3>\n<p>Dieses Kapitel enth&auml;lt eine kurze Beschreibung aller Starts der Saturn, was die Mission der Tr&auml;gerrakete angeht. Verglichen mit heute ging die Entwicklung enorm schnell. So wurde die Startrampe LC-34 erst am 5.6.1961 eingeweiht. Keine vier Monate sp&auml;ter startete die erste Saturn\u00a0von LC-34.<\/p>\n<p>Die erste Saturn I, <b>SA\u20111<\/b> hob am 27.10.1961 ab. Die erste Stufe, die als einzige Stufe aktiv war, wurde am 15.8.1961 ausgeladen und auf LC-34 errichtet. Auf ihr waren nur zwei Modelle von Oberstufen (geplant war damals eine Oberstufe mit der Bezeichnung S-V, sie wurde durch eine Attrappe von der Gr&ouml;&szlig;e einer <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/centaur.shtml\">Centaur<\/a> modelliert) angebracht. Sie hatten ein Gewicht von 52.240 kg (kombiniert) als Ballast.<\/p>\n<p>Die erste Stufe wurde nicht voll mit Treibstoff betankt, sondern nur zu 83 Prozent. So wog die Rakete 460 t beim Start und war 49,38 m lang. Das war der ersten Generation H\u20111 Triebwerken geschuldet, die nur 734 kN Schub hatten. Die folgende Generation w&uuml;rde 836 kN Schub liefern und damit auch das Vollbef&uuml;llen der Tanks zulassen. Die inneren vier Triebwerke schalteten nach 109 Sekunden ab, die &auml;u&szlig;eren nach 115 Sekunden. Eine Spitzengeschwindigkeit von &uuml;ber 1.600 m\/s wurde erreicht. 500 Messparameter wurden zu den Bodenstationen &uuml;bertragen.<\/p>\n<p>Die Rakete er\u00adreichte eine Gipfelh&ouml;he von 136,5 km und schlug nach acht Minuten 345,7 km vom Startort entfernt im Atlantischen Ozean auf. Das einzige Vorkommnis war, dass sich die Triebwerke 1,6 s vor dem geplanten Zeitpunkt abschalteten. Die Untersuchung des Ereignisses er\u00adgab, dass man 400 kg zu viel Sauerstoff und 410 kg zu wenig Kerosin zugeladen hatte. Die Triebwerke hatten beim Verbrauchen des Kerosins vorzeitig abgeschaltet. Dies w&uuml;rde bei den operativen Starts, mit vollen Tanks, nicht vor\u00adkommen und erforderte so keine Korrektur.<\/p>\n<p>Ein halbes Jahr sp&auml;ter stand der zweite Teststart an. Er war er im Wesentlichen eine Wiederholung des Ersten. Es sollte die Antriebs\u00adleistung gemessen werden, die aerodynamischen Belastungen bestimmt und die Genauigkeit der Rakete und ihres Steuersystems untersucht werden.<\/p>\n<p>Die wichtigste &Auml;nderung war der Einbau zus&auml;tzlicher Blenden in die Tanks, nachdem man bei Auswertung der Daten von SA\u20111 ein zu starkes Schwappen der Treibstoffe festgestellt hatte.<\/p>\n<p>Die erste Stufe der <b>SA\u20112<\/b> kam am 27.2.1962 an. Bald stellten sich zahlreiche kleine Probleme ein. Das gr&ouml;&szlig;te war ein Leck zwischen dem Sauerstofftankdom und den Leitungen zu Triebwerk 4. Die Reperaturen hielten den Start jedoch nicht auf.<\/p>\n<p>Erneut wurden die Oberstufen durch Modelle ersetzt, die diesmal mit Wasser als Ballast gef&uuml;llt waren. Im Projekt \u201eHighwater\u201c setzte die Saturn I das Wasser in der Ionosph&auml;re frei. Dabei wurde sie von Teleskopen beobachtet. In der H&ouml;he, in der das Wasser freigesetzt wurde, herrscht ein Vakuum (es gab sogar einige Satelliten, die sich bis auf 100 km der Erde n&auml;herten, das w&auml;re in einer dichten Atmosph&auml;re unm&ouml;glich). Deswegen war offen, was passieren w&uuml;rde, wenn man das Wasser freisetzt. Stufe 2 enthielt 44 t Wasser, Stufe 3 weitere 42 t. Explosions\u00adladungen rissen fu&szlig;ballgro&szlig;e L&ouml;cher in die Stufen \u2013 gro&szlig; genug, dass das Wasser austreten konnte, aber zu explosionsschwach, als dass sich das Wasser sofort zu einer Wolke geformt h&auml;tte. Die L&ouml;cher waren so bemessen, dass der Austritt einige Sekunden dauerte.<\/p>\n<p>Die erste Stufe S-I war erneut nur zu 83 Prozent bef&uuml;llt, da noch die erste Charge der H\u20111 Triebwerke mit 734 kN Schub (zweite Charge: 836 kN) zum Einsatz kam. Zugeladen wurden 283 t Treibstoff.<\/p>\n<p>Die H\u20111 hatten wie vorgesehen Brennschluss nach 115 s in 56 km H&ouml;he. Eine Spitzengeschwindigkeit von 6.400 km\/h wurde erreicht. Als die Rakete nach 160 Sekunden 105,3 km H&ouml;he erreichte, l&ouml;ste man durch Funkkommando die Dynamitsprengladungen aus. Beobachter sahen nach wenigen Sekunden eine Wolke, die etwa 5 Sekunden lang sichtbar blieb. Die &Uuml;berwachung durch Mess\u00adinstrumente wies nach, dass die Wolke bis auf 160 km H&ouml;he stieg.<\/p>\n<p>Der n&auml;chste Start <b>SA\u20113<\/b> wiederholte das Highwater-Experiment, erprobte neue Hardware und war der erste mit voller Tankbef&uuml;llung von 340.000 kg. Diesmal d&uuml;rften die vier &auml;u&szlig;eren Triebwerke arbeiten, bis Sensoren den Verbrauch des Treibstoffs signalisierten. SA\u20112 wurde dagegen abgeschaltet, wenn eine vorgegebene Ziel\u00adgeschwindigkeit erreicht wurde. Erstmals installiert und erprobt wurden die Retro\u00adraketen, welche die S-I als Teil der Stufentrennung abbremsten. Um ihren Ein\u00adfluss zu messen, gab es 18 Temperatursensoren in der Oberstufenattrape. Daneben wurde neues Equipment f&uuml;r die folgenden Block II Fl&uuml;ge erprobt, so neue Tele\u00admetriesender, ein Prototyp der ST-124 Kreiselplattform, welche f&uuml;r die Saturn\u00a0IB\/V vorgesehen war, eine neue Antenne, Sender im UHF-Band und PCM-Modulation.<\/p>\n<p>Die erste <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/atlas-centaur.shtml\">Atlas Centaur<\/a> war kurz vorher am 8.5.1962 bei einem Start explodierte. Da die S-V Dummystufe die Abmessungen einer Centaur hatte, montierte man dort ein Aluminiumblech mit 11 Drucksensoren, um die Belastungen beim Durchlaufen der unteren Atmosph&auml;re zu messen. Nachdem ein Isolationspaneel vom Wasserstofftank abriss, war die Atlas Centaur nach 55 Sekunden kurz vor Erreichen von Max-Q explodiert. Daneben wurde an der Startbasis schon Equipment f&uuml;r Block II eingesetzt, unter anderem der neue 110 m hohe Serviceturm.<\/p>\n<p>Die Dummyoberstufen wurden mit 87.330 kg Wasser gef&uuml;llt. Neue Spreng\u00adladungen schnitten nun L&auml;ngsrisse anstatt kreisrunde L&ouml;cher in die Stufen.<\/p>\n<p>Die S-I f&uuml;r <b>SA\u20113<\/b> kam am 19.9.1962 an, wurde aber, da ein Wirbelsturm heranr&uuml;ckte, erst am 21.9.1962 aufgerichtet. Am 24.9.1962 wurden die beiden Oberstufenmodelle angebracht. Der Start erfolgte am 16.11.1962. Die vier inneren Triebwerke wurden durch die IU nach 141,7 s in 61 km H&ouml;he abgeschaltet, gefolgt von den vier &Auml;u&szlig;eren nach 149,1 s in 71 km H&ouml;he. Das war etwas sp&auml;ter als be\u00adrechnet. 4 Sekunden sp&auml;ter wurden die Retroraketen aktiviert. Als die Rakete nach 292 s eine H&ouml;he von 167 km erreichte, wurden die Sprengladungen ausgel&ouml;st. Erneut war die entstehende Wolke rund drei Sekunden lang visuell sichtbar.<\/p>\n<p>Der Start war im Wesentlichen erfolgreich. Es gab jedoch einige Abweichungen. So erzeugten die Retroraketen an den Dummyoberstufen viel h&ouml;here Temperaturen als vorgesehen und induzierten ein Rollen der S-I. Daneben war die Telemetrie teilweise unleserlich. Die Daten der Sensoren am Alupaneel, als Simulation der Centaurh&uuml;lle, zeigte in der Tat eine Zone mit besonders niedrigem Druck, sobald die Rakete Mach 0,7 erreichte. Das half es die Befestigung des Isolationspaneels zu verbessern.<\/p>\n<p>Der Start SA\u20114 war der letzte Einsatz von Block I, also noch ohne Oberstufe. Wichtigstes Ziel des Tests war die Erprobung der Engine-Out-F&auml;higkeit der Saturn. Nach 100 Sekunden wurde Triebwerk #5 abgeschaltet. Wasser wurde diesmal in den Oberstufenattrappen nicht mit\u00adgef&uuml;hrt, stattdessen Ballast mit einem Gewicht von 52 t.<\/p>\n<p>Nach nur 54 Tagen Vorbereitungszeit, der k&uuml;rzesten bisher, hob <b>SA\u20114<\/b> am 28.3.1963 ab. Nach 100 s wurde planm&auml;&szlig;ig das Triebwerk 5 abgeschaltet. Das Verteilen des Treibstoffs &uuml;ber die Spinne im Schubger&uuml;st in die anderen sieben Triebwerke klappte reibungslos. Anders als erwartet, zerlegte sich das Triebwerk durch die Notabschaltung (also nicht wie normal, indem zuerst der Sauerstofffluss unterbrochen wird und danach das Kerosin) nicht. Die noch im Triebwerk vorhandene Restmenge an Kerosin stellte sich als wirksame K&uuml;hlung heraus. SA\u20114 erreichte eine Gipfelh&ouml;he von 129 km und eine Spitzengeschwindigkeit von 5.900 km\/h. Damit waren die Block I Fl&uuml;ge abgeschlossen. Der n&auml;chste Start w&uuml;rde mit aktiver Oberstufe sein. Der erfolgreiche Test der Engine-Out F&auml;higkeit war ein wichtiger Meilenstein f&uuml;r das Apolloprogramm, denn auf ihr beruhte auch ein Teil der Sicherheitsarchitektur der ersten beiden <a href=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/saturn-geschichte.shtml\">Saturn\u00a0V<\/a> Stufen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p id=\"pvc_stats_17439\" class=\"pvc_stats all  \" data-element-id=\"17439\" style=\"\"><i class=\"pvc-stats-icon medium\" aria-hidden=\"true\"><svg aria-hidden=\"true\" focusable=\"false\" data-prefix=\"far\" data-icon=\"chart-bar\" role=\"img\" xmlns=\"http:\/\/www.w3.org\/2000\/svg\" viewBox=\"0 0 512 512\" class=\"svg-inline--fa fa-chart-bar fa-w-16 fa-2x\"><path fill=\"currentColor\" d=\"M396.8 352h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V108.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v230.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zm-192 0h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V140.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v198.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zm96 0h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8V204.8c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v134.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8zM496 400H48V80c0-8.84-7.16-16-16-16H16C7.16 64 0 71.16 0 80v336c0 17.67 14.33 32 32 32h464c8.84 0 16-7.16 16-16v-16c0-8.84-7.16-16-16-16zm-387.2-48h22.4c6.4 0 12.8-6.4 12.8-12.8v-70.4c0-6.4-6.4-12.8-12.8-12.8h-22.4c-6.4 0-12.8 6.4-12.8 12.8v70.4c0 6.4 6.4 12.8 12.8 12.8z\" class=\"\"><\/path><\/svg><\/i> <img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"16\" height=\"16\" alt=\"Loading\" src=\"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/wp-content\/plugins\/page-views-count\/ajax-loader-2x.gif\" border=0 \/><\/p>\n<div class=\"pvc_clear\"><\/div>\n<p>Heute als Vorg&auml;ngerin der Saturn IB und des Apolloprogramms fast vergessen, war die Saturn I ein wichtiger Zwischenschritt bei der Entwicklung der Saturn V. 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