The Moon Rocket (3) – Il Secondo Stadio (S-II)

Schema dell'S-II

Schema dell'S-II

L’S-II (si pronuncia "ess two") era il secondo stadio del Saturn V. Fu costruito dalla North American Aviation nello stabilimento di Sal Beach in California. Utilizzava idrogeno ed ossigeno liquidi come propellenti e aveva 5 motori J-2 nella stessa configurazione a croce dei motori nel primo stadio. È il più grande stadio a carburante criogenico mai costruito per un razzo. La struttura costituiva solo il 3% del peso complessivo – quando l’S-II veniva riempito coi propellenti, questi costituivano il 97% della massa. Realizzare la sua struttura superleggera fu la vera sfida per progettisti  e ingegneri (si verificarono anche due fallimenti strutturali nel corso dei test). Questo perchè gli altri due stadi era più avanti come realizzazione per cui i sacrifici in termini di peso venivano riversati tutti sull’S-II mentre questo veniva progettato / realizzato.

Nel Dicembre 1959 uno dei comitati della NASA raccomandò la costruzione di un motore alimentato ad idrogeno liquido in grado di fornire una grossa spinta e che fosse possibile riavviare nello spazio. Il contratto venne assegnato alla Rocketdyne, che realizzò il J-2. Nello stesso periodo iniziò a prendere forma il progetto dell’S-II. Inizialmente avrebbe dovuto avere 4 motori J-2 ed essere largo solo 6.5 mt.

Un S-II viene preparato per un test statico

Un S-II viene preparato per un test statico

Nel 1961 il MSFC iniziò il processo di assegnazione del contratto. Delle 30 società aereospaziali contattate, solo 7 presentarono una proposta. 3 di esse vennero scartate dopo l’esame delle proposte. Allo stesso tempo, vennero modificate le specifiche iniziali dell’S-II: si decise di incrementarne le dimensioni (per raggiungere quelle poi effettivamente usate). Questo (unito all’incertezza su altre parti del progetto su cui la NASA stava ancora lavorando) aumentò le difficolta per le 4 società rimaste in gara.
L’11 Novembre 1961 la North American Aviation vinse la gara; la stessa società aveva già vinto quella per la realizzazione del Command and Service Module.

Lunghezza: 24.9 m
Diametro: 10.06 m
Peso (con carburante): 480,000 kg
Peso (senza carburante): 36,000 kg
Motori: 5 x J-2
Spinta: 5,000 kN
Tempo di Accensione: 367 sec
Propellente: Ossigeno liquido / Idrogeno Liquido

Alla base dello stadio si trova la struttura di sostegno dei motori J-2. Anche in questo caso i motori sono posizionati a croce; il motore centrale è fisso, mentre gli altri permettono il gimballing (per guidare il razzo lungo la sua traiettoria).
Subito sopra si trova il serbatoio del LOX: un contenitore di forma elissoidale di 10 metri di diametro e alto 6.7 mt. È costruito saldando 12 grosse sezioni triangolari (gores in inglese) e due pezzi circolari (sopra e sotto). Le gores venivano modellate posizionandole in un serbatoio contenente 211,000litri d’acqua e utilizzando tre esplosioni subacquee ben calibrate.

L'S-II nel VAB

L'S-II nel VAB

Anzichè avere una struttura intertank (per separare i due serbatoi) come nell’S-IC, l’S-II usa una paratia in comune, costruito utilizzando la parte alta del serbatoi del LOX e la parte bassa del serbatoio dell’LH2. È costituito da due fogli di alluminio separati da una struttura ad alveare fatta di resina fenolica. L’intertank doveva garantire l’isolamento termico tra i due serbatoi: tra i due c’era una differenza di circa 70°C. L’utilizzo di questa struttura permise un risparmio di peso di almeno 3.6 tonnellate.
Il serbatoio dell’LH2 era costituto da 6 cilindri: 5 erano alti 2.4 mt, il sesto 0.69 mt. La più grossa sfida ai progettisti di questo serbatoi fu l’isolamento termico. L’idrogeno liquido deve essere mantenuto ad una temperatura di soli 20°C al di sopra dello zero assoluto (-273,15°C). I primi tentativi fallirono (per via di problemi di fissaggio dell’isolante e di tasche d’aria ceh si formavano nel materiale stesso). Il metodo usato alla fine fu quello di spruzzare a mano l’isolante e limare gli eccessi di materiale.
L’S-II veniva assemblato in posizione verticale per aiutare nelle saldature e mantenere le grosse sezioni circolari nella forma e posizione corrette.
Come l’S-IC, anche l’S-II veniva trasportato fino al KSC per mare. A bordo di una nave, partiva dalla California, percorreva un tratto dell’Oceano Pacifico, attraversava il Canale di Panama e risaliva il Golfo del Messico, fino alla Florida.

The Moon Rocket 
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