První let na Měsíc sice trval dva dny, ale rozhodlo prvních 165 vteřin. V samotném základu mohutné rakety Saturn se totiž nacházelo pět mohutných motorů. Tyto motory vynesly obrovské třítisícitunové vozidlo mimo zemskou gravitaci a do samotného vesmíru. Tento motor byl nejvýkonnějším motorem, jaký kdy byl vytvořen. Jmenoval se Rocketdyne F-1.
Wernher von Braun s motory F-1 prvního stupně rakety Saturn V v americkém vesmírném a raketovém středisku.
Motor Rocketdyne F-1
Rocketdyne F-1 byl představen jako největší a nejvýkonnější hlavní pohonná jednotka, která kdy byla vyvinutá pro americký program Apollo. Byla použita pro první tři lety programu Apollo (Apollo 11, 12 a 14) a také pro první let Saturnu V, který vynesl lidi na Měsíc v rámci programu Apollo 11.
Tento motor byl schopen produkovat tah 1 500 000 lb (6 700 kN) při startu a byl klíčovým prvkem pro úspěšné dokončení programu Apollo. Problémem motoru bylo to, že byl nestabilní. Společnost Rocketdyne byla založena společností North American Aviation s týmem kvalifikovaných raketových inženýrů z Redstone Arsenal americké armády. V roce 1958 uzavřelo letectvo se společností Rocketdyne smlouvu na motor, který se stal letounem F-1. Společnost sídlila v kalifornském pohoří Santa Susanna severně od Los Angeles, kde vyráběla a testovala první komponenty tohoto motoru. Testy byly velmi působivé.
"Říkali jsme té trysce 'King Kong'. Byla obrovská. Při jednom testu ta věc prostě explodovala. Slyšeli to všichni v celém regionu," prozradil Butsko, jeden z techniků, který byl u testování motoru.
Instalace motorů F-1 do stupně S-IC Saturnu V. U montovaného motoru chybí nástavec trysky.
Doslova „bombový“ start
Když se ukázalo, že tak obrovský motor není pro armádu potřeba, letectvo projekt zrušilo. Když byl v lednu 1960 inaugurován John F. Kennedy, byl lunární program již v pokročilé fázi konceptu. NASA zvolila pro dosažení Měsíce plně naloženou nosnou raketu Saturn V, která vážila téměř 3 miliony kg. K tomu měly sloužit dva stupně.
První, S-IC, měl tohoto obra zvednout ze startovací rampy a vynést nad Atlantický oceán. Druhý stupeň S-II měl pak posádku přiblížit k oběžné dráze. Proces měl trvat 11 minut, ale prvních 165 sekund bylo nejdůležitějších. Jediným existujícím raketovým motorem, který byl schopen takového výkonu, byl nevyzkoušený motor F-1. Těsně před Gagarinovým letem byl testován prototyp spalovací komory F-1, kdy se konstrukce osvědčila. Jednalo se však o velmi krátký test, po němž nikdo s jistotou nevěděl, zda to lze provést.
Na video se podívejte zde:
Osud motoru ale šťastný nebyl
V polovině roku 1962 byl tým Rocketdyne připraven na trvalý test spalovací komory F-1, při němž se motor za přihlížení shromážděných inženýrů a úředníků NASA během čtvrt sekundy sám zničil. Jeho koncepce byla totiž velmi jednoduchá. Aby motor správně fungoval, musí být palivo a okysličovadlo smíchány ve správném poměru a musí plynule hořet.
Problémem motoru ale byla nestabilita spalování. V motoru vznikala tlaková vlna, která se odrážela z jedné strany na druhou a vytvářela efekt "závodní dráhy", kdy se teplo a tlak během milisekund vymkly kontrole a často zničily motor. Nestabilitu vybíhání mohlo vyvolat prakticky cokoli. Pro NASA a Rocketdyne to nebyl malý problém, ale obrovská krize.
Nejvyšší priorita
V průběhu vývoje a nasazení motoru Rocketdyne F-1 se vyskytlo několik problémů. Například v prvním letu Saturnu V s motorem F-1 (Apollo 4) došlo k úniku paliva během startu, což vedlo k požáru na rampě. Během několika následujících letů Saturnu V s motorem F-1 došlo také k několika případům selhání motorů během letu, což vedlo k nutnosti použít náhradní plán letu a změnit cíl letu. Navzdory těmto problémům se však program Apollo nakonec úspěšně dokončil díky úsilí a práci týmu inženýrů a techniků, kteří se snažili vyřešit tyto potíže. Vznikl tým 50 kvalifikovaných a motivovaných inženýrů a techniků, kteří museli problém vyřešit. Byli označeni jako tým pro spalovací zařízení a jejich úkolem bylo zajistit spolehlivost F-1. Tento tým měl nejvyšší prioritu ve společnosti. Všichni věděli, že budoucnost lunárního programu visí na vlásku.
Řešení? Bomba!
Tým po všech možných zkouškách přišel na radikální myšlenku. Řešením problému bylo umístit do spalovací komory bombu. Umístěním výbušniny do komory před střelbou, s izolovaným drátem, aby ji bylo možné odpálit v požadovaném čase, se týmu konečně podařilo dosáhnout nestability hoření, když chtěli. To se sice podařilo, ale dokonalá oprava motoru se stále zdála jako nedosažitelná. Pokaždé, když tým testoval nový nápad, někdy fungoval a někdy ne, a měsíce ubíhaly bez pevného řešení.
Graf se základními statistickými údaji o raketovém motoru F-1. Motor F-1, vyvinutý společností Rocketdyne pod vedením Marshallova střediska vesmírných letů, byl použit ve skupině pěti motorů k pohonu prvního stupně Saturnu V, S-IC. Jako pohonná hmota se používal kapalný kyslík a kerosin.
V létě 1964 se konstruktéři rozhodli změnit úhel otvorů ve vstřikovací desce tak, aby kapaliny dopadaly o něco hlouběji do komory. Tím se sice snížila účinnost o několik procent, ale nestabilita byla také méně častá. Byly provedeny další úpravy, až se výskyt nestabilit snížil a nakonec zcela ustal. To byl pro společnost Rocketdyne zlomový okamžik. Téměř tři roky po zkouškách původního prototypu motoru bylo na zkušebním stojanu namontováno pět F-1 a poprvé společně vystřelily. Žhavý žlutobílý sloup plamene otřásl zemí jako zemětřesení. Od té doby už motor F-1 nikdy nezklamal.
Zdroje: www.historynet.com, en.wikipedia.org/wiki/Apollo_11, en.wikipedia.org/wiki/File:S-IC_engines_and_Von_Braun.jpg
