S -II (произносится как «S-два») была второй ступенью ракеты Saturn V. Она была построена компанией North American Aviation . Используя жидкий водород (LH2) и жидкий кислород (LOX), она имела пять двигателей J-2, расположенных по схеме квинконс . Вторая ступень разгоняла Saturn V через верхние слои атмосферы с тягой в 1 000 000 фунтов силы (4,4 МН).
Начало S-II пришлось на декабрь 1959 года, когда комитет рекомендовал проектирование и строительство двигателя высокой тяги, работающего на жидком водороде . Контракт на этот двигатель был отдан Rocketdyne , и позже он будет назван J-2 . В то же время начал обретать форму проект ступени S-II. Первоначально она должна была иметь четыре двигателя J-2 и быть 74 фута (23 м) в длину и 260 дюймов (6,6 м) в диаметре.
В 1961 году Центр космических полетов имени Маршалла начал процесс поиска подрядчика для строительства ступени. Из 30 аэрокосмических компаний, приглашенных на конференцию, где были изложены первоначальные требования, только семь представили предложения месяц спустя. Три из них были исключены после того, как их предложения были изучены. Однако затем было решено, что первоначальные спецификации для всей ракеты были слишком малы, и поэтому было решено увеличить размер используемых ступеней. Это создало трудности для четырех оставшихся компаний, поскольку NASA все еще не приняло решение по различным аспектам ступени, включая размер и верхние ступени, которые будут размещены сверху.
11 сентября 1961 года контракт был присужден компании North American Aviation (которая также получила контракт на командно-служебный модуль Apollo ), а производственный завод был построен правительством в Сил-Бич , Калифорния . [1] Планировалось изготовить 15 ступеней полета.
Были также разработаны планы по созданию 10 последующих ступеней, от S-II-16 до -25, но финансирование для их сборки так и не было найдено. [2] Эти ступени должны были поддержать более поздние миссии «Аполлон», включая миссии Программы приложений «Аполлон» .
При полной загрузке ракетным топливом масса S-II составляла около 480 т (1 060 000 фунтов). Аппаратура составляла всего 7,6% от этой массы — 92,4% приходилось на жидкий водород и жидкий кислород. [3]
Внизу находилась тяговая структура, поддерживающая пять двигателей J-2 в квинкунксе . Центральный двигатель был фиксированным, а остальные четыре были карданными , подобно двигателям на ступени S-IC ниже.
Вместо использования промежуточного резервуара (пустого контейнера между резервуарами), как в S-IC , в S-II использовалась общая переборка (похожая на ту, что была в ступенях S-IV и S-IVB ), которая включала как верхнюю часть резервуара LOX, так и нижнюю часть резервуара LH2. Она состояла из двух алюминиевых листов, разделенных сотовой структурой из фенольной смолы . Она изолировала разницу температур в 126 °F (70 °C) между двумя резервуарами. Использование общей переборки позволило сэкономить 3,6 тонны веса, как за счет устранения одной переборки, так и за счет сокращения общей длины ступени. Общая конструкция переборки S-II была испытана в 1965 году на подмасштабном общем испытательном резервуаре переборки (CBTT), состоящем всего из 2 цилиндров резервуара LH2. [4]
Резервуар LOX представлял собой эллипсоидальный контейнер диаметром 10 метров и высотой 6,7 метра, вмещавший до 83 000 галлонов США (310 м 3 ) или 789 000 фунтов (358 т) окислителя. [5] Он был сформирован путем сварки 12 клиньев (больших треугольных секций) и двух круглых частей для верхней и нижней части. Клинья были сформированы путем размещения в 211 000-литровом баке с водой с тремя тщательно организованными наборами подводных взрывов для формирования каждого клина.
Бак LH2 был построен из шести цилиндров: пять были высотой 2,4 метра, а шестой — 0,69 метра. Самой большой проблемой была изоляция. Жидкий водород должен поддерживаться при температуре ниже 20 °C выше абсолютного нуля (−423 °F или 20,4 K или −252,8 °C), поэтому хорошая изоляция очень важна. Первоначальные попытки не увенчались успехом: возникли проблемы со склеиванием и образовались воздушные карманы. Первоначально ступень была изолирована сотовым материалом. Эти панели имели канавки, вырезанными сзади, которые продувались гелием во время заполнения. Окончательный метод заключался в распылении изоляции вручную и обрезке излишков. Это изменение сэкономило как вес, так и время и полностью избежало проблем с воздушными карманами. Объем бака LH2 составлял 260 000 галлонов США (980 м3 ) для хранения 153 000 фунтов (69 т) жидкого водорода.
S-II был сконструирован вертикально, чтобы облегчить сварку и сохранить правильную форму больших круглых секций.