Saturn V - miara amerykańskiego sukcesu

Kosmiczny wyścig zainaugurowany został wraz z projektem rakiety V-2. Niemiecka technologia stworzyła podstawy zarówno dla amerykańskich, jak i radzieckich programów kosmicznych. Ambitny lot Jurija Gagarina wymusił realizację wyjątkowo spektakularnej misji także ze strony Stanów Zjednoczonych. Lądowanie na Księżycu miało być stosowną odpowiedzią na pierwszą wizytę człowieka w przestrzeni kosmicznej. 

Deklaracja podboju Księżyca

Do czasu wdrożenia programu Apollo, Amerykanie nie mogli pochwalić się niczym równie efektownym jak zakończone sukcesem kosmiczne misje realizowane przez Związek Radziecki - wyniesienie na orbitę pierwszego sztucznego satelity Sputnik 1 (1957) czy orbitowanie Jurija Gagarina w statku Wostok 1 (1961). To właśnie miesiąc po tym wydarzeniu prezydent Kennedy chcąc przywrócić rangę i prestiż amerykańskiemu programowi kosmicznemu roztoczył wizję podboju Księżyca:

“Jestem przekonany, że nasz naród powinien postawić sobie za cel, aby do końca tego dziesięciolecia umieścić człowieka na Księżycu i sprowadzić go bezpiecznie z powrotem na Ziemię. Żadne przedsięwzięcie nie będzie równie imponujące, i żadne nie wywrze większego wpływu na przyszłą eksplorację kosmosu; jednak żadne nie będzie równie trudniejsze do realizacji ani bardziej kosztowne.”

Konstruktor V-2 zawiaduje projektem

Na stanowisko zarządzającego projektem desygnowany został Wernher von Braun, który ze względu na swoją nazistowską przeszłość, nie był wówczas publicznie eksponowanym inżynierem rakietowym. Uznano jednak, iż sytuacja wymaga odpowiedniego człowiek na właściwym miejscu - w 1960 roku von Braun mianowany został dyrektorem Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla. Tam właśnie rozważano różne opcji realizacji pomysłu, włącznie z budową statku kosmicznego na okołoziemskiej i okołoksiężycowej orbicie. Zdecydowano się jednak na klasyczną pojedynczą rakietę nośną, największą z dotychczas zaprojektowanych, zdolną wynieść w całości moduł księżycowy Apollo 11. Jej robocza nazwa C-5 w miarę krystalizacji projektu przemianowana została na lepiej brzmiącą i nawiązującą do wcześniejszej serii rakiet Jupiter - Saturn jest po prostu kolejną po Jowiszu (Jupiterze) planetą Układu Słonecznego. 

Zanim zdecydowano się jednak na budowę C-5, powstały projekty czterech mniejszych rakiet - w przypadku wykorzystania rakiety nośnej C-3 realizacja misji księżycowej wymagała aż pięciu startów, C-4 musiałaby odbywać już tylko dwa loty. Potężna C-5 była w stanie przetransportować cały ładunek odbywając tylko jeden start.

Saturn V

Nie tylko nazwą, ale także konstrukcyjnie, Saturn V nawiązywał do zaprojektowanej przez von Brauna na potrzeby Armii Stanów Zjednoczonych serii rakiet Jupiter (niemiecki inżynier uważał tę serię jako prototypową w stosunku do dużo większego Saturna). Saturn V okazał się jedną z najbardziej zaawansowanych technologicznie i najpotężniejszych konstrukcji stworzonych przez człowieka - 110 metrów wysokości, 10 metrów średnicy i możliwość wyniesienia 118 ton ładunku na niską orbitę okołoziemską. Składał się z trzech członów (każdy z oddzielnym silnikiem), przedziału instrumentów kontrolujących pracę i kurs rakiety, modułu ładunkowego oraz przestrzeni dowodzenia. Za konstrukcję pierwszego członu rakiety odpowiedzialny został Boeing, człon drugi wykonano w North American Aviation, zaś trzeci człon skonstruowany został przez Douglas Aircraft. Komputer pokładowy zaprojektowała i wyprodukowała firma IBM.

Podobnie jak w przypadku V-2 w roli utleniacza zastosowano tutaj ciekły tlen. Paliwem dla pierwszego stopnia była rafinowana ropa, zaś w przypadku dwóch pozostałych ciekły wodór. Pięć silników F-1 pierwszego stopnia zapewniało ciąg pozwalający wynieść rakietę na wysokość 67 kilometrów w czasie 169 sekund. Pięć silników J-2 drugiego z modułów miało zadanie dostarczyć ładunek ponad górne warstwy ziemskiej atmosfery. Pojedynczy silnik ostatniego z modułów mógł być uruchomiony dwukrotnie podczas etapu właściwej misji księżycowej. Jego zadaniem było osiągnięcie Księżyca oraz powrót. Pierwsze dwa moduły po wyczerpaniu paliwa były odłączane i spadały do Oceanu, ostatni z członów Saturna miał już dryfować w przestrzeni kosmicznej, ewentualnie zderzyć się z powierzchnią Księżyca. 

Zrealizowane misje

W okresie poprzedzającym lądowanie na Księżycu przeprowadzono szereg testów rakietowych. Pierwszy start ​​Saturna miał miejsce 9 listopada 1967 roku w ramach projektu Apollo 4, rok później zrealizowano Apollo 6. Oba starty testowe nie były załogowe. Pierwszym lotem załogowym Saturna V była misja Apollo 8 (21 grudnia 1968), której celem było okrążenie Księżyca, jednak bez próby lądowania. W ramach Apollo 9 załoga testowała lądownik Apollo Moon, robiąc próby na orbicie okołoziemskiej. Misja Apollo 10 polegała na wystrzeleniu lądownika w kierunku Księżyca. Zadaniem załogi była realizacja testów w przestrzeni kosmicznej bez podjęcia próby lądowania. Pierwszą misją lądowania astronautów na Księżycu była Apollo 11 z 1969 roku. Rakiety Saturn V wynosiły księżycowy lądownik w ramach misji Apollo 12, 14, 15, 16 oraz 17. Ostatni swój lot Saturn V odbył w 1973 roku. Został wówczas wykorzystany do wyniesienia na orbitę stacji kosmicznej Skylab. Warty odnotowania jest fakt wysokiej bezawaryjności konstrukcji Saturn V. Rakieta wystrzelony została 13 razy bez utraty załogi i ładunku. Podczas całego okresu eksploatacji doszło jedynie do dwóch niewielkich usterek. Misja Apollo 13 nie powiodła się ze względu na techniczne problemy w module serwisowym (wybuch zbiornika z tlenem). W trakcie misji Apollo 6 wystąpiły problemy z układem paliwowym. W obu przypadkach obyło się jednak bez poważnych konsekwencji - moduły oraz astronautów udało się sprowadzić na Ziemię.

Wraz z sukcesem misji Apollo 11 cel nadania wysokiej rangi amerykańskiemu programowi kosmicznemu wyznaczony przez prezydenta Kennedy'ego został osiągnięty. Dzięki Saturnowi V Stany Zjednoczone powróciły do gry. Ile kosztował ten wyścig?

Koszty programu

W latach trzydziestych ubiegłego wieku ojciec amerykańskiej techniki rakietowej Robert Goddard szacował koszt wyprawy na Księżyc w granicach miliona dolarów. W rzeczywistości program Apollo osiągnął pułap 25,4 miliarda amerykańskich dolarów. W samym tylko roku 1966 stanowił 0,5% ówczesnego amerykańskiego produktu narodowego brutto. Po raz kolejny okazało się, iż prestiż nie ma swojej cenny.