CHRONOLOGIE APOLLO

L'ETAGE S2

C' est en 1959 que commence à germer parmi les responsables de la NASA l' idée de développer un étage de forte puissance utilisant le couple hydrogène et oxygène liquide, générateur de grandes performances. Rocketdyne développe de son coté le moteur J2, dérivé du RL10 de l' étage Centaur. 
En janvier 1961, un étage cryogénique est proposé pour le lanceur Saturn C2. La nouvelle administration de la NASA demande qu'une étude soit réalisé par 30 firmes US en avril. Cet étage, dénommé S2 mesure 22,5 m de long pour 6,5 m de diamètre et est équipé de 4 moteurs J2. Sept réponses sont reçues peu après. En juin, quatre seulement restent en lice, Aerojet, Convair, Douglas et North American. C'est alors que la NASA change la donne: La configuration C2 ne pouvant pas propulsé le vaisseau Apollo vers la lune, elle propose une version C3 avec un étage de base doté de 2 moteurs F1 et un S2 de large diamètre (8,13 m). Devant les difficultés a réaliser la séparation de tel étage de diamètre si proche, le diamètre du S2 passe à 9,15 m, puis à 10 m comme le S1C. En septembre c'est North American qui remporte le contrat de développement. Le S2 emporte 426 tonnes de propergol 331 000 litres LOX et 1 013 000 litres LH2, la masse de la structure sèche ne représentant que seulement 3% du poids total. L'utilisation de réservoir à fond commun permet de gagner du poids évitant la réalisation d'une structure inter-réservoirs, mais imposant de minutieuses soudures. C'est dans son usine de Seal Beach en Californie que NAA fabriquera et assemblera le S2, sauf pour la jupe inter-étage, arrière, avant et bâti de poussée réalisé à Tulsa, avec le concours de 1981 firmes en sous-traitance.

510 tonnes de poussée, 24,8 m de long 10 m de diamètre, 38 tonnes à vide, telles sont les caractéristiques principales de l'étage. Les réservoirs d'hydrogène et l'oxygène liquide sont séparés par un fond commun à double paroi et sont réalisé en en alliage léger d' aluminium 2014 T6 raidit par des croisillons usinés dans la masse. L'isolation est interne faite en nid d'abeille rempli de mousse plastique de faible densité.

La pièce maîtresse de l'étage est un simple un anneau en tôle ondulé de 10 m de diamètre, une virole où viennent se joindre le fond commun, le dôme inférieur du réservoir LOX  et le bâti de poussée, une structure en tronc de cône. L'assemblage consiste ensuite à "empiler" au dessus de cet anneau la jupe inter-réservoir, les 6 viroles constituant le réservoir LH2, le dôme supérieur et la jupe avant de liaison avec l'inter-étage S4B. Comme pour le S1C, c'est l'assemblage vertical qui a été retenu. 

Les moteurs 1438 kg, 3,4 m de haut pour 2 m de diamètre sont ensuite montés, un au centre et les quatre autres à la périphérie. Comme les F1, les 4 J2 extérieurs sont orientables à + ou- 7°, le centre restant fixe. 

La séquence de séparation prévoit la séparation de l'étage S1C en premier au niveau de la jupe inter-étage par allumage des rétrofusées du S1C et des 8 fusées d'accélération montées sur la jupe. 30 secondes après, la jupe se détache de l'étage S2. L'ordre de séparation est donné quand les moteurs J2 atteignent 90% de leur puissance. Ces 5 moteurs J2 à hydrogène et oxygène liquide produisent 526 764 kg de poussée pendant 390 s. Après 366 s de fonctionnement, l' altitude atteinte est de 188 km et la vitesse 24600 km/h.

Le S2, sur sa remorque, semblable à celle du S1C parcourt les quelques kilomètres reliant Seal Beach du port de la marine par la route, la circulation étant stoppée. Par barge, il va au MTF pour les essais de mise à feu. Il utilise la barge " Point Barrow", " Taurus Orion" et " Poseidon". De là, il vogue vers le KSC. De temps en temps, il pouvait faire un crochet par Huntsville. Le voyage dure 17 jours en moyenne.

PRODUCTION

La construction de l' étage S2 a été difficile pour les équipes de North America Aviation. Comme pour le S1C, ce sont les soudures qui ont causé le plus de soucis. A cela est venu s'ajouter des problèmes de fissures sur les parois des premiers exemplaires. Une longue bataille s'est engagé pour respecter le devis de masse. La masse du vaisseau Apollo ne faisant qu'augmenter, il fallait réduire celle des étages. Pour un kilo gagné en orbite, il faut en perdre 14 au niveau du S1C ou  4 sur le S2 ou seulement un sur le S4B. Ce dernier étant déja en pré-production, il n'a été possible de réduire la masse du S2 que sur les autre exemplaire de vol. Le premier S2 pesait 40 tonnes au lieu des 37,7 et ce n'est qu'avec le S2-4 que la masse se stabilisera à 36,6 tonnes.

Comme pour le S1C, il a été construit des S2 " T " " S " " F " et " D ". 

Les travaux commencent avec le S2 T en 1963, mais de nombreux problèmes retardent rapidement sa livraison. Terminé le 9 février 1965, l' étage est déplacé au banc d' essai statique de Santa Susana (première mise à feu le 24 avril et premier test de longue durée le 9 août avec 390 secondes). 
Il arrive à Michoud en octobre 1965 pour une série de tests statiques sur le nouveau banc A2 (première mise à feu le 23 avril 1966). 

Dans l'été 1965, la NASA annule la fabrication du S2 D ce qui permet à NAA de commencer la construction du S2 1, le premier étage de vol en juillet. 

Le S2 S ne peu pas être livré au North American Santa Susana facility pour des tests d' effort dans l'été. Renommé S2 S/D, il est assigné aux tests dynamique une fois les tests d' effort terminés. Mais le 29 septembre, il est détruit pendant un essai de charge dans le stand dynamique à Seal Beach. L' étage a été rempli avec de l' eau pour ce test (l' eau étant plus dense que l' hydrogène), le poids en plus causant sa destruction. C'est le S2 T qui est utilisé à la place après ses essais de mise à feu au MTF.

L' étage S2 T "all systems" fait son premier test de longue durée en mai 1966 au centre MTF mais il est détruit le 28 au cours d' un essai de pressurisation du réservoir LH2 avec de l'hélium, un capteur ayant été déconnecté. C'est le second S2 détruit en cours de développement après le S2 S/D. Cinq ouvriers sont blessés dont deux amené vers un hôpital. Conséquence de la destruction de l'étage, un retard dans le premier vol du Saturn 501, le S2 t devant remplacer le S2-1 pour des tests au KSC. 

La construction du S2 F commencé en 1964 se termine le 20 février 1966. Il est envoyé au KSC pour les validation des installations du LC 39 avec le Saturn 500F jusqu'en octobre. En novembre, il est renvoyé au centre Marshall et rebaptisé S2 F/ D. Il participe au essais du Saturn 500 D au stand dynamique du centre Marshall en 1967.

Le premier S2 de vol après une mise au banc du centre MTF arrive au KSC en janvier avec 6 mois de retard en pour constitué le premier lanceur Saturn de la mission Apollo 4. Assemblé sur le lanceur, il sera à nouveau démonté en mai pour un contrôle au niveau des canalisations suite à la découverte de fissures sur un étage au centre MTF. Fin juillet, le S2-1 est remonté sur le lanceur. La mission Apollo 4 sera un succès le 7 novembre suivant confirmant le bon choix des équipes de la North American. 

Tout au long des vols Saturn, le S2 ne faillira jamais. Seul quelques défaillances mineures seront constatées lors des vols Apollo 6 avec l'arrêt prématuré de deux moteurs et sur Apollo 13 avec l'arrêt du moteur central. Les effets POGO signalé avec Apollo 6 seront conbatus sur Apollo 10 en "jouant" sur la séquence d'extinction des moteur et définitivement éliminés sur Apollo 14 en modifiant les conduites de propergols.