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美国载人登月由于太过领先，因此直到今天仍被质疑，其中最大的疑点是土星5号火箭技术的真实性。  试想一下，现代的重型火箭只能把20多吨物体运到地球同步轨道，而60年前土星5号就能把100多吨载荷送上地球轨道，将40多吨物体运到月球，这简直就是BUG。 19世纪60年代的土星5号火箭，其性能远超目前服役的中、美、俄火箭。
土星5号是美国上世纪60时代的产物，由于运载能力十分强大，它担任了美国“阿波罗计划”的重任，并出色地完成了任务。 土星5号运载火箭高度达到了110.6米，最大直径10.1米，重3039吨，推力达到了惊人的3408吨。近地轨道运力140吨，地月转移轨道极限运力48.6吨。 土星5号火箭的氧化剂是液态氧，推进剂是液态氢和精炼煤油。这款火箭一共发射了九次，而且每次都成功了，可以说是人类航天史上最强大的火箭。  而中国现役最强火箭长征5号的总重量约为867吨，最大直径5米，高度57米，近地轨道运力25吨，地月转移轨道运力8吨，各项指标都逊于土星5号。 俄罗斯现役大推力运载火箭安加拉A5，近地轨道运载能力为24.5吨，地球同步轨道运载能力为7.5吨，同样逊于土星5号。 更为奇怪的是就连美国自己的现役火箭也达不到土星5号的标准。  美国现役运力最强的火箭是猎鹰重型火箭，高70米、最大起飞重量达到了1420吨，近地轨道运载能力为63.8吨，地球同步轨道运载能力为26.7吨。 尽管猎鹰重型火箭是现役推力最大的运载火箭。但仍然没有达到其60年前土星5号的水平。 是美国的技术退步了？还是土星5号的资料丢失了？亦或者土星5号根本不存在？ 人们对土星5号的质疑也越来越强烈，今天就带您一起了解一下这款近似于BUG的土星5号。 土星5号是如何研发成功的？土星5号研发背景——太空竞赛。  土星5号是太空竞赛的产物，当时苏联宇航员加加林成为第一个进入太空的人，这件事加深了美国对太空竞赛中落后的恐惧。 苏联人发射了第一颗人造地球卫星、第一次载人进入太空、第一次发射卫星进入月球轨道、第一次实现航天器月面登陆等一系列成就。 苏联已经领先了，如果美国要超越苏联只有“第一个载人登月”这一条路可走。  随着肯尼迪上台，雄心勃勃的“阿波罗计划”得到了批准。 阿波罗计划有很多技术难题需要突破，其中“土星”火箭最为关键，没有火箭一切都白费。 土星号火箭是NASA为阿波罗计划量身打造的多级可抛式液体燃料火箭，它是在红石导弹（Redstone）和丘比特导弹（Jupiter）的基础上研发的。 土星火箭研制工作有多快呢？1961年上半年还没确定，但在下半年承包商就定好了。最终仅用了4年就完成了。 土星5号的研制单位也非常强大，波音公司、北美人航空公司、道格拉斯飞行器公司、IBM赫然在列，此外还有许多科研机构、高校也参与其中。  “土星号”研制分两个阶段进行： 第一阶段：研制土星1号和1B号，获取大型运载火箭的研制经验并进行“阿波罗”号飞船的飞行试验； 第二阶段：研制土星5号运载火箭，作为飞船登月的运载工具。 1961年10月，土星1号首飞成功，之后又连续9次成功发射。其中第六、七次试验了阿波罗号飞船的样品，最后三次用于发射人造地球卫星。 1966年2月，土星1B号首飞成功，之后又连续8次成功发射。其中前五次搭载阿波罗飞船，第六到八次搭载天空实验室空间站。 1967年11月，土星5号首飞成功，之后又承担了月球轨道飞行、地球轨道飞行等任务，1969年07月16日，阿波罗11号宇宙飞船搭载土星5号火箭，成功登录月球，阿姆斯特朗成为第一个踏足月球表面的人类。 
美国登月成功令世界惊叹，同时也终结了苏联太空称霸的梦想。 土星5号火箭，难度最大的依然是发动机制造土星5号第一级发动机——F-1：  一个能够把人送到月球的火箭，它的动力一定是非常强悍的。 土星5号的第一级发动机命名为F-1，美国称其“从立项到研发成功只用了4年”，是工程力学的奇迹。 而事实是，F-1从1955年开始研制，由洛克达因公司负责。1957年时，洛克达因就完成了相关技术细节的研究，并做出了一些测试部件，其中包括一台的推力室。 1959年3月，F-1发动机正式点火测试，并成功达到了445吨的推力要求，但时间只有200毫秒。 1960年，NASA就在爱德华空军基地展示了这台发动机，人们都惊叹土星5号的进展速度，其实不过是宣传的过去的成果而已。 1960年3月，F-1燃气发生器建造完成，11月涡轮泵制造完成。 1961年4月，短程试车成功，推力的峰值达到了729.5吨，此时距离土星1号首飞还有半年时间。 NASA甚至准备开香槟庆祝了，但发动机喷注器突然出现了问题。 F-1发动机喷注器：  F-1发动机喷注器不是单一喷嘴，而是一组阵列。这个阵列拥有3700个煤油喷嘴，2600个氧化剂喷嘴，32个辐射状管路。 这个筛子一样的喷注器，要承受数千摄氏度的高温、数十个大气压，并且要确保孔洞不能堵塞。 这样的苛刻要求让项目负责人愤怒的说：“没有一个F-1的喷注器能过动态测试这一关。” 但是为了“阿波罗计划”，洛克达因的工程师只好硬着头皮解决这个难题。很快他们就想到了方法： 那就是制作缩小模型，再进行低压力燃烧试验，同时利用高速摄像机拍摄，然后慢放视频进行分析。 一次、两次、无数次，工程师们硬是把合格的喷注器做了出来。这绝对是“大力出奇迹”，坚持就是胜利啊！ 正当NASA准备再次庆祝的时候，喷射器出现了新的问题，燃烧不稳定，而且这个问题已经导致一台发动机爆炸。 “阿波罗计划”陷入僵局，NASA紧急召开会议，请来了军队、企业、高校、科研中心的顾问共同解决这个问题。 说来也好笑，科研居然像玩游戏一样，当你卡在某一关过不去的时候，充电钱就OK了。 NASA给洛克达因公司紧急拨款2000万美元，几个月后新的带挡板的喷注器研发成功了，发动机不再炸机了。 原来洛克达因找到了普林斯顿大学的几位学者，给足了银子，然后经过一顿分析计算，学者们给出了答案：“把喷嘴的直径适当扩大一点”。 F-1发动机涡轮泵：  涡轮泵是火箭发动机的心脏，它负责泵出燃料到燃烧室，一旦出现问题，就会导致炸泵事故，如同心梗一样，极短的时间内摧毁整个发动机。 F-1发动机承载着载人登月任务，因此其涡轮泵的功率非常大，达到了41兆瓦，并且其零部件非常繁杂，并且处于极复杂的环境中。 发动机助燃剂是是液氧，温度达到了-183℃，喷射出的火焰高达3000℃，一边极冷，一边极热，涡轮泵材料达不到要求。 可能有网友说：“换成镍合金不就好了”，要知道这可是1961年啊，当时我国人均GDP仅为187元，好多人连白面都吃不上，学都上不起。 洛克达因的工程师们开始寻找材料，一次又一次的试验，经历了多次失败，最后终于找到了合适的材料——高温镍基合金。 随后，又研发了新的焊接技术，对焊接技师进行了培训，成功解决了涡轮泵的难题。 之后工程师们又解决了发动机燃烧室等难题，最终完成了F-1发动机的研发。 第二级、第三级，采用的是液氢-液氧发动机： 为了减少火箭的重量，NASA决定采用液氢-液氧为燃料的火箭发动机，这种燃料在产生相同能量的前提下,它的体积更小、重量更轻，这样火箭可以运载更多的仪器和设备。 此外，氢、氧作为燃料，绿色无污染。这类燃料一直使用到今天，号称“半个世纪的燃料”。 J-2发动机原理如下：
J-2发动机还有一个特点就是可以再次点火。土星号火箭将阿波罗飞船送入一个近地停泊轨道后。J-2发动机可以再次点火，将航天器加速送上月球轨道。 同时J-2火箭发动机最大程度遵循了NASA的要求，“高度安全可靠”。 J-2发动机研发时也遇到了困难： 液氢的沸点极低，为-252.8℃，这样的温度甚至把液氢管周围的空气液化了，因此以液氢为燃料的火箭发动机需要做好保温工作。 除了保温之外，液态氢还极易挥发，试想一下，一个一直挥发的氢源处于空气中，这是多么的恐怖。 工程师将所有的液氢管路、连接点、泵进行了重新设计，增加了一层真空隔热套，最大程度降低液氢蒸发，效果居然出奇的好。 除了这些较小的改进，还有大型升级：将喷管改为拉伐尔喷管、采用塞式喷管等。 1962年，J-2火箭发动机安装完毕，经过了多次试车后，于1963年进入生产线生产。 随着火箭发动机攻克，土星5号其他部件也完成了制造，1967年11月，土星5号顺利地完成了首飞。 土星5号任务完成，功成名退土星五号作为航天史上最强大的运载火箭，在美国阿波罗登月计划结束后，也功成名退了。 19世纪50年代起，美国和苏联展开了太空拉力赛，大家都想要超过对手。 当时，苏联是最早开始太空探索的国家，最早的航天试验也是在苏联进行的，最早的人造卫星也是苏联研发的。 随着苏联宇航员加加林登上太空，美国慌了，它害怕在太空竞赛中落败，但此时美国要想超越苏联，就只能率先登上月球。 在这样的背景下，庞大的“阿波罗计划”开始了，这个计划不仅仅是NASA的，更是整个美国人的。 美国政府、NASA、高校、科研机构、企业共同研发出了土星5号重型火箭。 土星5号成功发射了9次，每次任务都完美完成，它运送了24人进入太空，有12人成功登月。 为了更好的利用土星5号，NASA还将土星5号火箭的第三级箭体改造为空间站主体。再加上土星5号的强大动力，美国很快发射了“天空实验室空间站”。 而苏联研发的重型火箭N1接连失败，最终放弃了登月计划。 在空间站竞争中，又被美国的天空实验室空间站领先，苏联彻底失去了太空争霸的信心。 1975年后，太空竞赛结束，美国成为了太空第一强国。 美国拥有了太空话语权后，土星5号火箭也功成名就，逐渐销声匿迹。 土星5号就像一个传说，即便是美国也无法再造一个土星5号了。 土星5号庞大的费用，让人却步。土星5号是一个三级推进火箭，燃料包括煤油、液氧、液氢，每一级推进器都需要消耗大量的燃料，两级推进器就超过了2600吨燃料。 土星5号发射一次的费用为1.8亿美元，相当于现在的15.7亿美元。也就是发射一次土星5号需要花费100多亿人民币。 如果加上研发、升级、维护的费用，高达数百亿美元。显然，如此高昂的费用即便是美国也望而却步了。 数百亿美元可以直接造一个航母舰队了。（根据公开资料：福特级航母的造价高达150亿美元，如果算上舰载机，造价直逼200亿美元。） 印度、英国、俄罗斯等一年的军费也不过几百亿美元，这些钱造武器它不香吗？ 我国在航天领域一向是独自自主、稳扎稳打，绝不会贸然上土星5号这样的庞然大物的。 因此，土星5号这样的庞然大物，短时间内不会再出现。 火箭逐渐向重复利用方面发展进入21世纪后，世界风云变幻，科技日新月异。航天领域，开始了新的竞赛，火箭也变得高效、可回收。 目前，绝大部分运载火箭都是一次性的，这造成火箭发射成本居高不下，平均每发送1kg物体进入太空的成本约为1～2万美元，这大大影响了人类太空活动的进程。 但是，有一家公司却研发出了可回收火箭技术，这就是马斯克创建的SpaceX公司。
2006年时，Space-X开始与美国NASA进行商业运输合作。 2013年10月7日，SpaceX公司将“垂直起飞垂直降落”技术应用于“蚱蜢”火箭上，该火箭在成功升空744米后准确降落到发射台上，标志着人类首次制造出可重复利用的火箭。 2015年12月21日，SpaceX公司发射猎鹰- 9火箭，成功回收一级火箭，创造了人类太空史的第一。 Space-X的火箭更倾向于经济型和实用型，其火箭回收再利用技术已经处于国际领先地位。 Space-X研发的猎鹰重型运载火箭也成为了现役最大推力的火箭。 随着Space-X可回收火箭技术的成功，越来越多的航天机构开始向着这一领域进军。 问答总结土星5号火箭是特殊时期的特殊产物，可以说是美国举国之力打造的高科技产品。 土星5号耗资巨大，在当时只有美国、苏联拥有这个实力，其他国家真的望尘莫及。 美国之所以没有再次制造土星5号理由在以下几点：
我是科技铭程，以上是我的回答，希望可以帮到您，如有不妥之处，敬请批评指正！ |
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