サターンMLV

サターンMLVは、サターンVの後継機として提案されたロケットのコンセプトファミリーでした。^{[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]} MLVは「Modified Launch Vehicle（改良型打ち上げロケット）」の略です。

初期研究のために、マーシャル宇宙飛行センターによって、いくつかの代替アップグレード方法を代表する車両構成が指定されました。

1. S-IC第1段で使用される5基のF-1ロケットエンジンの推力向上と改造、およびそれに伴う推進剤タンク容量の増加。
2. エンジンのアップグレードの代替として、S-IC ステージに6 番目のF-1エンジンを追加し、さらに推進剤容量を増加しました。
3. タイタンIIICロケットから派生したUA1205 固体ロケットブースターの使用。^[10]
4. S-II 段にJ-2 エンジンを追加し、上段の推進剤容量を約 131 増加しました。
5. HG-3などの改良または進化した上段エンジンと、推進剤容量の増加。^[3]

ベースラインのサターンMLVには、サターンV機からのこれらの変更が組み込まれていた。サターンICの第1段は240インチ（610 cm）延長され、2,500,000 kg（5,600,000ポンド）の推進剤と5基の新しいF-1Aエンジンが搭載される予定だった。S -II第2段は41インチ（100 cm）延長され、450,000 kg（1,000,000ポンド）の推進剤と5基のJ-2エンジンが搭載される予定だった。S -IVB第3段は強化されたが、標準的な100,000 kg（230,000ポンド）の推進剤と1基のJ-2エンジンが搭載される予定だった。第3段の原子力推進と、第2段と第3段のトロイダルJ-2エンジンも検討された。 ^{[2] [3]}

S-IC の高さの伸びは、密閉式バージの制限により 12 m (40 フィート) に制限されます。この問題が解決されれば、垂直組み立てクレーンの制限により、高さの伸びは 14 m (46 フィート) に制限されます。

MS -IC-1の第一段は、構造上の負荷が大きくなるため、強化されていた。また、6.1メートル（20フィート）伸ばされていた。^[12]推進剤加圧システムは、F-1エンジンとF-1Aエンジンの違いを考慮して、流量が15％高かった。この段は、空の状態でS-ICより16,000 kg（36,000ポンド）重かった。

MS -IC-1AはMS-IC-1の派生型で、6基のエンジンを搭載し、各エンジンの性能はMS-IC-1のエンジンより劣っていた。^[13]総推力はMS-IC-1より約1.46%高かった。エンジン追加により、内側ジンバルは2.5°に制限され、外側ジンバルは7.8°に制限されている。これによって大きな制御上の問題は生じなかっただろう。MS-IC-1Aには追加の供給ラインが必要だっただろう。ステージの重量はMS-IC-1より8,900kg (19,600ポンド)、S-ICより25,000kg (56,000ポンド)重かっただろう（空の状態）。製造はほぼ同様だが、試験設備と車両組立設備には大きな変更が見られる。

研究対象となった他の派生型としては、 MS-IC-4(S)B（全長336インチ）^{[14] 、} MS-IC/260（燃料タンクと推進剤タンクがストラップオン式固体ロケットモーターの上に搭載されている）^{[15] 、} MS-IC-23(L)（全長240インチ）^[16]、およびMS-IC-3B（F-1Aエンジン搭載の全長20フィート）^{[17]がある。}

MS -II-1型は、飛行負荷の増加に対応するために強化された点を除けば、S-II段階からほとんど変更されていない。^[18]製造とGSEには大きな変更はない。

MS -II-1A型には7基のJ-2エンジンが搭載される予定だった。^[19]主な変更点は推進力と推力構造にあった。この型は540,000 kg (1,200,000 lb)の推進剤を搭載できるよう拡張されていた。

MS -II-2型は、 HG-3エンジンへの切り替えのため、推力構造を再設計する必要があった。 ^[20]推進剤は最大540,000 kg (1,200,000 lb) まで増加し、段の長さは470 cm (187 in) 以下に延長されたが、設備に大きな変更はなかった。HG-3エンジンのため、段とエンジン間のインターフェースを変更する必要があった。電気、推進剤管理、推進剤分散システムにも変更が必要だった。

MS-II-2 型は MS-II-1 型から製造面での変更は小さいものでしたが、HG-3 エンジンのフィードラインの直径が大きくなったため、LH2タンクのフィードラインの継手が変更されました。LOX タンクと推力構造の変更にも変更が必要でした。GSE の変更には、取り扱いや輸送の変更も必要でした。推進システム用の新しい装置も必要でした。重複したツール用のスペースを確保するために、施設の変更が必要でした。テストには、施設に小さな変更を加えるだけで済みました。

研究対象となった他の派生型としては、 MS-II-1-J-2T-200K（41インチストレッチ、J-2T-200Kエンジン）^{[21] 、} MS-II-1-J-2T-250K（41インチストレッチ、J-2T-250kエンジン）^{[22] 、} MS-II-3B（15.5フィートストレッチ）^[23]、およびMS-II-4(S)B ^[24]がある。

MS -IVB-1の第3段は、改造されていないS-IVB段と同じサイズと形状であったが、より大きな積載量と飛行応力のために強化されていた。^[25] J-2 LOXポンプは改造されていた。MS-IVB-1はS-IVBより598kg（1,319ポンド）重かった。MS-IVB-1の製造にはわずかな変更しか必要なかった。ヘリウム再加圧システムでは、常温ヘリウムボトルを冷たいボトルとヒーターに置き換えていた。

MS -IVB-2は、HG-3エンジンを使用したS-IVBの延長バージョンとなるはずだった。^[26] MS-IVB-2も強化が必要だった。HG-3エンジンの推力が高かったため、推力構造は交換された。LOXタンクには追加の円筒形セグメントが取り付けられた。推進システムのヘリウムシステムは、MS-IVB-1と同様に改造されたが、ヒーターが追加されていた。共通隔壁はより平らになっていた。HG-3エンジンへの切り替えにより、LOXおよびLH2冷却ポンプは削除された。製造には大きな変更が必要となり、52の主要なツールの半分以下が変更された。GSEモデルも大幅に変更されたが、これも半分以下が変更されなかった。

MS -IVB-1AはMS-IVB-2に似ていますが、J-2エンジンと推力構造を備えています。^[27]また、タンク壁が厚くなり、その他の目立たない変更点もあります。

研究された他の変異体としては、MS-IVB-3B ^[28]とMS-IVB-4(S)B ^[29]がある。

一部の MLV 構成では、一部のエンジンのアップグレードが必要になります。

エンジンを追加する代わりに、推力のアップグレードが検討されました。この調査では、アップグレードのベースとして 1522K 構成を使用しました。アップグレードされたエンジンはすべて 76 cm (30 インチ) のタービンを使用する必要がありました。これは、アップグレードが 1552K 構成で使用されている 89 cm (35 インチ) のタービンによって制限されていたためです。

30 インチ タービンの他に、1650K 構成では、改良されたポンプ インペラと、混合比が低い強力なガスジェネレータが必要でした。1800K 構成では、ポンプ インペラの直径を大きくし、温度制御の問題を解決するためにガス ジェネレータの容量を増やし、タービン排気背圧を下げる必要がありました。1800K 構成を超えるアップグレードは、ターボポンプのトルクと臨界速度によって制限されていました。

1,000,000 N (225,000 lbf) および 1,100,000 N (250,000 lbf) 推力の派生型が定格向上研究のために選択され、基本派生型は 890,000 N (200,000 lbf) 派生型でした。

1,000,000 N (225,000 lbf) 型へのアップグレードには、ターボポンプ、ガス発生器制御バルブ、推力室バイパス システム、およびインジェクターの変更が必要でした。1,000,000 N (225,000 lbf) 型から 1,100,000 N (250,000 lbf) 型へのアップグレードには、酸化剤ターボポンプ アセンブリ、同心ガス発生器制御バルブ、燃料ターボポンプ、およびアップグレードに伴って追加された高圧ダクトの変更が必要でした。

MS-IVB 段階では、核推進を使用することで、より高い月周回軌道投入性能を達成できた可能性があります。

LH2 の密度が低いため、機体の高さは高くなります。これにより構造負荷が大きくなり、施設の高さ制限を超えることがありました。構造負荷の増大は、大きな変更をしなくても解決できると考えられています。V-3 機体と V-1/NERVA はどちらも、120 m (410 フィート) の高さ制限を最大 18 m (60 フィート) 超えていました。核エンジンの推進剤を制限して高さを 120 m (410 フィート) に下げると、TLI のペイロードが最大約 14,000 kg (30,000 ポンド) 減少します。これは、次の方法で解決できます。

1. 直径1,010cm（396インチ）のステージを使用します。
2. オフロードされた化学ブースト段の推進剤タンクを短縮します。
3. VAB の外側で最上段を組み立てます。
4. ハンマーヘッド核段階を使用します。
5. 1 つの VAB セルのフックの高さを増やします。

クローラー関連の変更と問題は、道路の負荷制限、サービス アームとチェックアウト装置の位置です。

• 「改良型打ち上げロケット（MLV）サターンV型ロケット改良研究総合概要報告書」（PDF）。NASAマーシャル宇宙飛行センター（MSFC）。1965年7月2日。 2023年4月28日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2023年4月28日閲覧。

• 宇宙飛行士