اثرات انفجار سکوی پرتاب Saturn V

توسط Duane A. Day
دوشنبه 1 ژوئن 2026

در 28 می، یک موشک نیوگلن به بزرگترین موشکی تبدیل شد که در سکوی پرتاب منفجر شده است. قبلاً خرابی‌های موشکی بزرگ‌تری نیز وجود داشته است، مهم‌ترین آنها موشک N1 مون شوروی، که در سال 1969 بالای سکوی فرود خود منفجر شد و جهنمی آتشین را در زیر آن ریخت – موشک N1 سوخت بیشتری داشت و رونق بیشتری نسبت به نیو گلن داشت. البته برخی از شکست‌های مبتکرانه استارشیپ وجود داشت، تایتان 34D در سال 1986 بر فراز سکوی پرتاب خود منفجر شد، و راکت‌ها و راکت‌های کوچک‌تری که در دهه 1960 در کیپ کاناورال روی سکوهای پرتاب خود منفجر شدند.

اگرچه بزرگترین انفجار نیوگلن نیست – اجازه دهید آن را “ناهنجاری” نگوییم – در برنامه آپولو در دهه 1960 مشکلی بود. تا همین اواخر، Saturn V بزرگترین موشکی بود که تاکنون توسط ایالات متحده ساخته شده است. این یک هیولای واقعی یک وسیله نقلیه پرتاب، بیش از 33 میلیون نیوتن نیروی رانش در هنگام بلند شدن تولید می کند و 2.5 میلیون کیلوگرم سوخت و اکسید کننده را حمل می کند. اگر Saturn V منفجر شود، می تواند با نیروی یک بمب اتمی کوچک، معادل نیم کیلوتن یا تقریباً 1/26 اندازه بمبی که هیروشیما را نابود کرد، این کار را انجام دهد. طبیعتا این نگرانی جدی برای مسئولان برنامه آپولو بود.

در طول برنامه آپولو، مقامات ناسا مطالعات متعددی را برای ارزیابی اثرات بدترین سناریو نهایی انجام دادند: انفجار در سکوی پرتاب موشک Saturn V. این بدترین تصادف ممکن به چند دلیل بود. زحل در این زمان بیشترین سوخت را داشت و بزرگترین خطر را برای انسان روی زمین ایجاد می کرد. همچنین کمترین گزینه‌های اختلال را ارائه می‌کرد، که مستلزم پرتاب موشک‌های سیستم پرتاب (LES) بود که ماژول فرماندهی را با شتاب بالا منفجر می‌کرد. فصل اول برنامه AppleTV+ For All Mankind نشان داد که Saturn V در حین آزمایش پیش از پرتاب روی پد خود منفجر می شود.

در اوایل مرحله توسعه زحل، مقامات ناسا با دقت مکانی را انتخاب کردند که جمعیت کمی داشت و محل پرتاب واقعی می‌توانست از سایر امکانات ضروری مانند مرکز کنترل پرتاب جدا شود. آنها مکان هایی را در ساحل اقیانوس اطلس جزیره مریت انتخاب کردند که توسط مرداب ها و سواحل احاطه شده بود. در سال‌های 1961 و 1962، برنامه‌ریزان ناسا درباره مکان ساختارهای فیزیکی دو سکوی پرتاب Saturn V تصمیم گرفتند و مکان‌هایی را برای مجتمع‌های پرتاب 39A و 39B تعیین کردند.

به دلیل انزوا بودن سکوها – و به دلیل اینکه برخلاف نیو گلن، آنها دو سکو داشتند – پس از سال 1962، طراحان زحل کمتر نگران آسیبی بودند که انفجار در سکوی پرتاب ممکن است به منطقه اطراف وارد کند تا آسیبی که انفجار ممکن بود به فضانوردانی که تلاش می کردند از آن بگریزند.

در سپتامبر 1963، ناسا مطالعه مختصری در مورد خطرات انفجار تقویت کننده Saturn V و چگونگی تأثیر آنها بر زنده ماندن فضاپیمای آپولو انجام داد. این مطالعه با عنوان «خطرات انفجار تقویت‌کننده Saturn V و تجزیه و تحلیل‌های بقای آپولو» بر انفجار تقویت‌کننده متمرکز بود و نویسندگان آن وزن پیشرانه را در هر یک از سه مرحله محاسبه کردند و وزن معادل آن‌ها را بر حسب TNT تعیین کردند، ابزاری متداول برای ایجاد یک معیار برای بازده مواد منفجره. نویسندگان این مطالعه به این نتیجه رسیدند که معادل 222000 کیلوگرم TNT در مرحله اول S-IC، 253000 کیلوگرم TNT در مرحله دوم S-II و 68000 کیلوگرم TNT در مرحله سوم S-IVB وجود دارد.

اگرچه وزن پیشران مرحله اول به طور قابل توجهی بیشتر از مرحله دوم بود، اما بازده انفجاری مرحله دوم بیشتر بود زیرا از هیدروژن مایع و اکسیژن مایع انفجاری بیشتری استفاده می کرد (در مرحله اول نیو گلن از اکسیژن مایع و متان استفاده می شد و مرحله دوم آن از اکسیژن مایع و هیدروژن مایع استفاده می کرد). اولین مرحله S-IC با اکسیژن مایع و نفت سفید سوخت می شد. مرحله سوم، اگرچه از هیدروژن مایع نیرو می گیرد، اما سوخت بسیار کمتری نسبت به مرحله S-II داشت.

در مجموع، این سه مرحله دارای حداکثر بازده تئوری انفجاری 543000 کیلوگرم TNT یا کمی بیش از نیم کیلوتن برای استفاده از اصطلاحات رایج در سلاح های هسته ای بودند.

بر اساس داده‌های موجود، نویسندگان این مطالعه معتقدند که بعید است که تمام سوخت موجود در Saturn V در یک انفجار مصرف شود. در انفجارهای قبلی راکت های سوخت مایع دیگر مانند اطلس و تیتان، مقدار قابل توجهی از سوخت مدت ها پس از انفجار اولیه بر روی زمین افتاد و سوخت. در مورد Saturn V، این به احتمال زیاد برای نفت سفید سنگین در مرحله اول S-IC صادق است. بنابراین، رقم 599 تن TNT یک حد مطلق است و نویسندگان این مطالعه پیشنهاد می‌کنند که بازده احتمالی احتمالاً تنها 60 درصد این یا حدود 400 تن است. روکو پترون، مدیر پرتاب زحل، تخمین زد که رقم واقعی به احتمال زیاد 300-400 تن است.

حتی این انفجار کم توان، برج پرتاب، ناقل متحرک و بخش های قابل توجهی از خود سکوی پرتاب را به طور کامل نابود می کرد. انفجار هیدروژن و اکسیژن در مرحله دوم S-II باعث ایجاد یک موج انفجاری عظیم در نزدیکی برج پرتاب می شود و آن را فرو می ریزد. این سوخت‌ها باعث آتش‌سوزی در پوشش گیاهی اطراف می‌شود و حیات حیوانات را تا کیلومترها در اطراف از بین می‌برد. شاید برخی از دروازه بان ها خوب باشند.

برخی از ویرانی های احتمالی انفجار Saturn V را می توان از نتایج انفجار سکوی پرتاب موشک N1 شوروی در 3 ژوئیه 1969 استنباط کرد که با نیروی تخمینی 250 تن TNT منفجر شد. این انفجار یکی از سکوهای پرتاب را به طور کامل تخریب کرد و شیشه های آن در فاصله نزدیک به 50 کیلومتری شکسته شد.

مطالعه مخاطرات انفجار ناسا در سپتامبر 1963 خطرات انفجار زحل V را به شش دسته تقسیم کرد: فشار بیش از حد، فشار دینامیکی، آتش، شدت صوتی، ترکش و ضربه. فشار بیش از حد، موج انفجاری است که هنگامی که جو اطراف انفجار به عقب باز می گردد، شکل می گیرد. نویسندگان مطالعه بر این باورند که فشار بیش از حد اصلی ترین و فوری ترین تهدید برای ماژول فرمان در انفجار سطح دریا (یعنی پد) است، اگرچه فشار انفجار دینامیکی – بار دینامیکی واقعی تحمیل شده به وسیله نقلیه – تهدیدی بزرگتر از فشار بیش از حد در ارتفاع بالا، تقریباً 95 ثانیه پس از پرواز شد.

این مطالعه نشان داد که فشار بیش از پنج پوند بر اینچ مربع (psi) می‌تواند فضاپیمای آپولو را نابود کند. از آنجایی که مرحله S-II بیشترین قدرت انفجاری را داشت، این مرحله تعیین می‌کرد که ماژول فرمان در یک انفجار روی سکوی پرتاب چقدر مسافت را طی کند تا از موج ضربه‌ای که با فاصله کاهش می‌یابد، جلوگیری کند. فاصله مورد نیاز برای S-II 317 متر بود. اما از آنجایی که ماژول فرمان قبلاً 43 متر از مرکز احتمالی انفجار S-II فاصله داشت، ماژول فرماندهی فقط باید 274 متر را طی می کرد تا از موج فشار بیش از حد مرگبار فرار کند و بنابراین از انفجار جان سالم به در برد.

نویسندگان مطالعه دریافتند که گلوله آتشین، ترکش و سر و صدا عوامل بی ربط در انفجار پد هستند. از آنجایی که هر ترکش از مراحل انفجار باید از مراحل بالای آنها و همچنین از طریق سپر حرارتی ماژول قمری، ماژول سرویس و ماژول فرماندهی عبور می کرد، ترکش تهدیدی برای فضاپیما تلقی نمی شد مگر اینکه وسیله نقلیه بر روی لنت قرار گیرد. سر و صدا هم مهم نیست. اگرچه این گلوله بزرگ‌ترین گلوله‌ای است که تا به حال توسط یک انفجار غیرهسته‌ای تولید شده است، اما کپسول حداکثر دو تا سه ثانیه در داخل گوی آتشین سپری می‌کند و دمای آن هرگز بالاتر از دمایی نخواهد بود که فضاپیما قبلاً برای تحمل آن در هنگام ورود مجدد طراحی شده بود.

در اواخر سال 1964 یا اوایل سال 1965، مهندسان مرکز فضاپیمای سرنشین دار در هیوستون، تگزاس “مطالعه گلوله آتشین” را برای ارزیابی اثرات یک گلوله آتشین تولید شده در هنگام انفجار بر روی سکوی فرود Saturn 1B یا Saturn V آغاز کردند. به ترتیب امکان سنجی ماموریت، گزارش خود را در مورد اثرات یک گلوله آتشین تولید شده توسط یک انفجار Saturn 1B یا Saturn V منتشر کردند.

ناسا این احتمال را ارزیابی کرده است که یک گلوله آتش از موشک زحل V در حال انفجار می تواند خطوط چتر نجات یک فضاپیمای آپولو را که پس از شلیک سیستم نجات پرتاب فرود می آید، بسوزاند. (اعتبار: ناسا)

اگرچه مطالعه قبلی خطر انفجار نشان داد که توپ آتشین تهدید چندانی برای خود ماژول فرماندهی ایجاد نمی کند، مهندسان ناسا نگران تأثیر گرمای تابش شده از یک گلوله آتشین بر خطوط جلیقه چتر نجات یک ماژول فرماندهی نزولی بودند. برای فضانوردان فایده ای ندارد که از انفجار اولیه و گلوله آتش فرار کنند و فقط طناب های پوشش خود را به دلیل گرمای گلوله آتشین بسوزانند. افتادن روی زمین از هزار متری بهتر از له شدن در موج اولیه انفجار نبود.

High و Fletcher از مدل‌های ریاضی و داده‌های جمع‌آوری‌شده از انفجارهای قبلی پد، مانند شکست اخیر اطلس-سنتور در 2 مارس 1965 (که در همان پدی که نیو گلن منفجر شد) برای محاسبه اندازه، مدت و انتشار گرما از گلوله آتشین استفاده کردند. با این حال، آنها اذعان کردند که برخی از نتیجه گیری های آنها کمی بیشتر از حدس های تحصیل شده بود.

این دو مرد تصور می‌کردند که تقریباً تمام سوخت موشک‌ها در یک گلوله آتشین مصرف می‌شود و حتی پس از انفجار اولیه به آن انرژی می‌دهد. آنها این فرض را بر این باورند که موج انفجار اولیه تمام مخازن سوخت را به طور کامل نابود می کند و هر سوختی که در انفجار اولیه مصرف نمی شود در زیر آن سوخته و انرژی آن را تامین می کند.

بر اساس این مفروضات و محاسبات آنها، های و فلچر تعیین کردند که انفجار گلوله آتشین Saturn V در سکوی پرتاب 33.9 ثانیه طول می کشد. این گلوله آتشین بالا می‌آید، اما آنها بر اساس داده‌های تجربی پیشنهاد کردند که تا ربع آخر مرحله گسترش خود شروع به افزایش نخواهد کرد. آنها نتوانستند محاسبه دقیقی از حداکثر دمای سطح گلوله آتشین انجام دهند و در نهایت به حداکثر مقدار بدست آمده توسط چندین مطالعه دیگر اکتفا کردند: 1370 درجه سانتیگراد. سپس گرمای ساطع شده در فاصله 600 متری از سطح گلوله آتشین را محاسبه کردند. سپس از این اطلاعات در طراحی سیستم نجات پرتاب استفاده شد.

این مطالعات داده های مفیدی را در مورد الزامات سیستم نجات پرتاب و برنامه ریزی اضطراری ارائه کردند. اما آنها با این فرض شروع کردند که وسیله نقلیه منفجر شده است. مهندسان ناسا همچنین در نظر گرفتند که چه مجموعه ای از شرایط می تواند منجر به چنین وضعیتی در وهله اول شود. آنها مشخص کردند که محتمل ترین علت انفجار سکوی Saturn V برخورد با برج در هنگام بلند شدن است.

برخورد با برجک بلافاصله مخازن سوخت را پاره می‌کند و باعث می‌شود سوخت فرار کند و با اگزوز داغ موتور تماس پیدا کند و منجر به انفجار در کسری از ثانیه شود. برخورد برجک یکی از نگرانی‌های اصلی برنامه‌های موشکی قبلی از جمله Saturn I بوده است. مسئولان برنامه زحل حتی دوربین‌هایی را در بالای برج پرتاب زحل I قرار داده‌اند و به پایین نگاه می‌کنند تا به صورت دستی تعیین کنند که آیا موشک به سمت برج می‌لغزد یا خیر.

در سال 1964، دیوید مووری از بخش برنامه های کاربردی کنترل در مرکز پرواز فضایی مارشال در هانتسویل، آلاباما، ارزیابی پرتاب زحل V را انجام داد. هدف اولیه تحقیقات مووری تعیین این بود که چه عواملی می توانند باعث برخورد برج شوند. با دانستن این موضوع، طراحان سیستم فرار پرتاب می‌توانند حسگرها و تجهیزات الکترونیکی را برای تعیین زمان وقوع این اتفاق برای پرتاب موشک‌های فرار توسعه دهند.

Saturn V به دلیل نیروی گرانش فقط روی سکوی پرتاب خود قرار نگرفت. توسط چهار جفت بازوی نگهدارنده که راکت را تا زمانی که پنج موتور F-1 به نیروی رانش مناسب خود برسند، راکت را ایمن نگه می‌داشتند، در آن زمان بازوها جمع شدند و موشک از روی پد بلند شد. مووری خاطرنشان کرد که به دلیل ملاحظات ساختاری، Saturn V نمی تواند فوراً پرتاب شود، بنابراین طراحان Saturn سیستمی را برای رهاسازی تدریجی موشک توسعه دادند. قدرت نگه داشتن به صورت خطی در 0.6 ثانیه به صفر کاهش می یابد. اما این سیستم باید به خوبی کار می کرد وگرنه می توانست موقعیت خطرناکی را در هنگام برخاستن ایجاد کند.

مووری هفت عامل را در نظر گرفت که می تواند مسیر برخاستن خودرو را مختل کند. آنها عبارت بودند از: تغییر در نیروی نگهدارنده مثبت یا منفی 15٪، تغییر در رانش 4٪، جابجایی موتور، جابجایی مرکز ثقل وسیله نقلیه، باد، خرابی موتور و “برش موتور”.

خرابی موتور و توقف موتور بر خلاف سایر عوامل، نقص خودرو محسوب می شود و اگر برای هر یک از موتورهای نزدیک به برج – موتورهای 1 و 2 – رخ دهد، در مرحله اولیه برخاستن خطر ایجاد می کند.

برای هدایت موشک غول پیکر در حال پرواز، موتورهای F-1 عظیم Saturn V می توانند در چندین جهت حرکت کنند که توسط محرک ها رانده می شوند. در تغییر جهت موتور سخت، یک محرک آسیب دیده موتور را به حداکثر حد گیمبال خود می رساند و موشک را در جهت مخالف می چرخاند و باعث می شود که به سمت برجک سر بخورد. اگر این اتفاق برای یکی از موتورهای داخلی قبل از اینکه Saturn V از ارتفاع برج بالاتر برود، می تواند Saturn V را به سمت برج هل دهد. زحل 7.5 ثانیه طول کشید تا برج را پاک کند.

بزرگترین خطر کلی در طول پرتاب Saturn V، سر خوردن موشک به داخل برجک در هنگام پرتاب بود. برای اینکه این اتفاق بیفتد باید عوامل متعددی در کنار هم قرار گیرند. (اعتبار: ناسا)

مووری نتیجه می گیرد که: “اگر نقصی رخ ندهد مشکلی از برخورد برج پارازیت ترکیبی وجود ندارد.” به عبارت دیگر، صرف باد یا یک وسیله نقلیه نادرست، حتی در ترکیب، نمی تواند باعث برخورد برج شود. علاوه بر این، نه از کار افتادن موتور و نه سوئیچ سخت موتور برای هیچ یک از موتورهای داخلی نمی توانست به خودی خود باعث برخورد برجک شود.

اما اگر هر یک از عوامل دیگر همراه با نقص موتور رخ دهد، وسیله نقلیه به سمت برج غلت می خورد و می لغزد و یکی از باله های بزرگ آن با سازه برج برخورد می کند و باعث تصادف می شود. احتمالاً محتمل‌ترین عامل شکست، باد هل دادن وسیله نقلیه به سمت برج است. Saturn V به گونه‌ای طراحی شده بود که بتواند در شرایط وزش باد بدون خطر برخورد با برج به فضا پرتاب شود – به شرطی که در هنگام بلند شدن هیچ مشکلی پیش نیاید. از بین دو نوع خرابی، خرابی موتور بیشترین خطر کلی را به همراه دارد، زیرا خودرو در طولانی‌ترین دوره زمانی بیشتر مستعد این خرابی است. خرابی محرک بین T منهای صفر و T به اضافه 5.5 ثانیه می تواند باعث برخورد برجک شود. اما خرابی موتور در هر زمان بین T منهای صفر تا T به اضافه 7.5 ثانیه می تواند باعث برخورد شود.

ناسا 13 موشک Saturn V را بدون حتی یک شکست فاجعه بار پرتاب کرده است. اگرچه وسایل نقلیه گاه به گاه با مشکلات موتور در پرواز مواجه شدند، هیچ تغییری در موتور اتفاق نیفتاد و این مشکلات به طور قابل توجهی بر عملکرد ماموریت تأثیری نداشت.

در طول پرتاب اولین وسیله نقلیه، AS-501، روکو پترون تماشای موشکی بود که از روی صندلی خود در کنترل پرتاب بلند شد و دست خود را نزدیک دکمه ای نگه داشت که در صورت انفجار Saturn V، کرکره های محافظ روی پنجره ها را می بست. اما او همیشه مشکوک بود که اگر مشکلی فاجعه‌آمیز پیش بیاید و زحل V با نیروی یک بمب اتمی کوچک منفجر شود، در عوض به تماشای آن ادامه می‌دهد.

می توانید به روز Duane در zirconic1@cox.net دسترسی پیدا کنید.

توجه: اکنون در حال تعدیل نظرات هستیم. در ارسال نظرات تاخیر وجود خواهد داشت و هیچ تضمینی برای ارسال تمامی نظرات ارسالی وجود ندارد.