مهندسي بي‌نهايت: ساترن 5، پيش به سوي ماه

ساترن ۵، يك راكت افسانه‌اي و بسيار بزرگ بود. اين راكت، سه مرحله‌اي سوخت مايع بود و موتور آن نيروي پيش‌رانش بسيار زيادي توليد مي‌كرد؛ به گونه‌اي كه سفر به ماه به كمك فضاپيماي آپولو را ممكن كرد. ساترن ۵ بعد‌ها براي ساخت ايستگاه فضايي اسكاي‌لب (Skylab) نيز مورد استفاده قرار گرفت؛ اما مهم‌ترين مأموريت‌هايي كه با موفقيت به انجام رساند، مأموريت‌هاي آپولو بودند. ساترن ۵ در مجموع ۱۳ بار از مركز فضايي كندي به فضا پرتاب شد كه همگي آن‌ها موفقيت‌آميز بودند. تا اين لحظه كه مقاله نوشته مي‌شود، ساترن ۵ همچنان بلندترين، سنگين‌ترين و قدرت‌مندترين راكتي است كه به‌صورت عملياتي مورد استفاده قرار گرفته. ركورد حمل سنگين‌ترين محموله به مدار پاييني زمين (LEO) همچنان در اختيار ساترن ۵ است. اين محموله‌ي ۱۴۰ هزار كيلوگرمي، شامل يك مرحله و پيشرانه بود كه براي ارسال ماژول فرماندهي/سرويس آپولو و ماژول اقماري به سمت ماه، مورد نياز بودند.

ساترن ۵ وقتي ساخته شد كه اتحاد جماهير شوروي و آمريكا در جنگ سرد به‌سر مي‌بردند و رقابت فضايي بين آن‌ها اوج گرفته بود. وقتي كه يوري گاگارين در سال ۱۹۶۱ به فضا رفت و عنوان نخستين فضانورد را به خود اختصاص داد، آمريكايي‌ها به‌شدت عصباني شدند و نمي‌خواستند شوروي افتخارات فضايي بيشتري به‌ دست آورد. آمريكا در آن زمان مصمم شد كه با فرستادن فضانوردهاي خود به ماه، افتخارات را از شوروي پس بگيرد و خود را به‌عنوان يكه‌تاز عرصه‌ي فضا معرفي كند. البته چند عامل مهم در توسعه‌ي ساترن ۵ دخيل بودند كه در ادامه آن‌ها را دقيق‌تر مطالعه خواهيم كرد.

نخستين چيزي كه بايد بدانيد اين است كه آمريكا، راكت‌هاي فضايي خود را مديون آلمان نازي و دانشمندان آن است. شخصي كه به‌عنوان مهندس ارشد، مستقيماً در توسعه‌ي ساترن ۵ دست داشت، دكتر ورنر ماگنوس ماكسيميليان فرايهر فون براون يا به‌اختصار ورنر فون براون، از دانشمندان عضو اِس‌اِس (گردان حفاظتي آلمان نازي) بود. اين دانشمند برجسته، پدر علم موشك‌سازي در جهان بود كه پس از جنگ جهاني دوم به همراه تعداد زيادي از دانشمندان آلمان نازي به‌صورت مخفيانه و اجباري توسط دولت ترومن، به ايالات متحده‌ي آمريكا آورده شد. آمريكايي‌ها هرآن‌چه وي نياز داشت، در اختيارش گذاشتند تا از علم او براي اهداف خود استفاده كنند. دكتر ورنر فون براون بعدها به خدمت ناسا درآمد تا بتواند به‌عنوان مهندس ارشد، روي توسعه‌ي موشك‌هاي قاره‌پيما و فضايي كار كند.

تا پيش از سقوط ارتش آلمان نازي و فتح برلين، اين كشور از پيشگامان صنعت موشك‌ در جهان به‌شمار مي‌رفت و آمريكا نيز پس از جنگ، چندين موشك پيشرفته‌ي آلماني را به غنيمت گرفته بود. هري ترومن، رئيس جمهور وقت آمريكا، تصميم گرفت با انتقال دانشمندان آلماني به آمريكا، از تجربه‌ي موشك‌سازي اين افراد به نفع آمريكا استفاده كند. برخي از اين دانشمندان در ساخت موشك‌هاي جنگي آمريكا نقش داشتند تا بتواند در برابر اتحاد جماهير شوروي در جنگ سرد، ايستادگي كند. البته شوروي نيز همچون آمريكا، سعي كرده بود تعدادي از دانشمندان آلماني را به خدمت بگيرد؛ اما آمريكا بهترين‌ها را انتخاب كرد.

دكتر براون در كنار مرحله‌ي اول راكت ساترن ۵

دكتر ورنر فون براون، طي دوران خدمت خود در آلمان، به بخش صنايع دفاعي منتقل شد و آن‌جا كار روي توسعه‌ي موشكي قاره‌پيما را آغاز كرد. دكتر براون، خالق نخستين موشك بالستيك جهان است كه با نام V-2 شناخته مي‌شود. وقتي كه دكتر براون به آمريكا آورده شد، دائماً به دولتمردان گوشزد مي‌كرد كه بايد روي ساخت راكتي فضايي سرمايه‌گذاري كنند. وي مقاله‌هاي زيادي در مورد آينده‌ي راكت‌هاي فضايي نوشت؛ اما دولتمردان آمريكا ترجيح مي‌دادند بيشتر بودجه‌ها را صرف توسعه‌‌ي نيروي هوايي و دريايي كنند؛ تا اين‌كه اتفاقي انديشه متخصصين آن‌ها را تغيير داد.

در سال ۱۹۵۷ ميلادي، اتحاد جماهير شوروي ماهواره‌ي اسپوتنيك ۱ را به‌عنوان نخستين ماهواره‌ي ساخت بشر، به فضا پرتاب كرد؛ اما اين يك پرتاب معمولي نبود. اسپوتنيك ۱ توسط موشك قاره‌‌پيماي R-7 به فضا پرتاب شد. اين موشك، توانايي اين را داشت كه كلاهك گرما هسته‌اي را تا خاك آمريكا حمل كند. در آن روزها بود كه آمريكا خطر يك حمله‌ي اتمي را احساس كرد و تصميم گرفت روي توسعه‌ي موشك‌هاي قاره‌پيما سرمايه‌گذاري كند. بالاخره آن‌ها به حرف دكتر براون گوش دادند و او را سرپرست تيم توسعه‌اي كردند كه نتيجه‌ي كار آن‌، انسان را به ماه برد.

ساترن، به گروهي از راكت‌هاي آمريكايي گفته مي‌شود كه توانستند محموله‌هايي را به فضا ببرند و به ترتيب با نام‌هاي رسمي ساترن ۱، ساترن ۲، ساترن ۳، ساترن ۴ و ساترن ۵ شناخته مي‌شوند. اين راكت‌ها به دنبال موفقيت‌هاي پي‌درپي راكت‌هاي گروه ژوپيتر (Jupiter) توسعه يافتند. ژوپيتر، گروهي از راكت‌هاي نظامي آمريكا بودند كه با موفقيت‌هاي خود، پيش‌زمينه‌ي انقلابي در عصر فضا را ايجاد كردند.

سرپرستي توسعه‌ي راكت‌هاي گروه ساترن، بر عهده‌ي دكتر ورنر فون براون و دكتر آرتور رادولف بود. آن‌ها در مركز پروازهاي فضايي مارشال، واقع در آلاباما، مشغول توسعه‌ي اين راكت‌ها شدند. بوئينگ، نورث امريكن اَويشن، داگلاس ايركرفت و آي‌بي‌ام، از جمله‌ شركت‌هايي بودند كه براي كمك در اين پروژه اعلام آمادگي كردند. بين سال‌هاي ۱۹۶۰ تا ۱۹۶۲، مركز پروازهاي فضايي مارشال، چند سري از راكت‌هاي ساترن را طراحي كرد كه مي‌شد از آن‌ها براي مأموريت‌هايي در مدار زمين يا ماه استفاده كرد. اين چهار راكت اوليه، با نام‌هاي C-1 تا C-4 شناخته مي‌شوند. راكت C-1 همان ساترن ۱ است، C-2 در همان مراحل اوليه‌ي توسعه به دليل پاره‌اي از اشكالات كنار گذاشته شد. راكت C-3 يكي از بهترين‌هاي اين مجموعه بود كه در مرحله‌ي اول آن، از دو موتور قدرت‌مند F-1 استفاده شده بود. در مرحله‌ي دوم آن شاهد استفاده از چهار موتور J-2 بوديم و در مرحله‌ي S-IV آن، ۶ موتور RL10 استفاده شده بود.

ناسا در انديشه متخصصين داشت كه از راكت C-3 به‌عنوان بخشي از مأموريت مفهومي EOR استفاده كند. اين مأموريت فرضي، ايستگاهي را در مدار زمين در انديشه متخصصين مي‌گرفت تا پروازهاي سرنشين‌داري كه به سمت ماه مي‌روند، بتوانند به ايستگاه متصل شوند. در قالب اين مأموريت، براي آن‌كه انسان‌ها بتوانند يك‌بار به ماه بروند، بايد ۴ يا ۵ پرتاب انجام شود كه هزينه‌اي سرسام آور داشت. مركز پروازهاي فضايي مارشال به ناسا اعلام كرد كه قصد دارد راكت‌ بزرگ‌تري توسعه دهد. اين راكت بزرگ، C-4 نام داشت كه در مرحله‌ي اول آن از چهار موتور F-1 استفاده شده بود، مرحله‌ي دوم آن دقيقاً شبيه به راكت C-3‌ بود و در مرحله‌ي S-IVB (مرحله‌ي سوم راكت)  از يك موتور J-2 استفاده شده بود. C-4‌ به اندازه‌اي بزرگ بود كه براي بردن انسان به ماه در قالب مأموريت EOR، تنها به دو پرتاب نياز داشت.

باز هم هزينه‌ها بالا بودند و محاسباتي كه ناسا انجام داده بود، با بودجه‌ي اختصاص‌يافته هم‌خواني نداشت. ناسا به مركز پروازهاي فضايي مارشال گفت به راكت بزرگ‌تري نياز است. در تاريخ ۱۰ ژانويه سال ۱۹۶۲ بود كه مركز پروازهاي فضايي مارشال خبر توسعه‌ي راكت بسيار بزرگ C-5‌ را اعلام كرد. اين راكت غول‌آسا، همچون سايرين سه مرحله‌اي بود؛ اما با اين تفاوت كه در مرحله‌ي اول آن يا S-IC از ۵ موتور F-1، در مرحله‌ي دوم يا همان S-II از ۵ موتور J-2 و در مرحله‌ي سوم يا S-IVB از يك موتور J-2 استفاده شده بود. راكت C-5 مي‌توانست محموله‌اي به وزن ۴۱ هزار كيلوگرم را به ماه ارسال كند.

فشارها روي مركز پروازهاي فضايي مارشال به اندازه‌اي بالا بودند كه پيش از ساخت نخستين مدل واقعي از راكت C-5، همه‌ي مراحل آن به فاز آزمايش وارد شدند! سه مرحله‌ي راكت مانند همان چيزي كه سازندگان در انديشه متخصصين داشتند، مطالعه و آزمايش شدند؛ اما لازم بود يك‌ سري تغييرات اندك ايجاد شود. پس از آن‌كه هر سه مرحله‌ي راكت به‌صورت جداگانه مورد آزمايش قرار گرفتند، مجوز ساخت نسخه‌ي اوليه‌ي راكت داده شد تا بتواند اولين پرواز آزمايشي را انجام دهد. با انجام يك پرواز آزمايشي، راكت سريع‌تر براي انجام مأموريت‌هاي سرنشين‌دار آماده مي‌شد و آزمايش‌هاي بيشتري نياز نبودند.

پس از موفقيت در انجام آزمايش‌ها، ناسا اوايل سال ۱۹۶۳ ميلادي اعلام كرد راكت C-5‌ را براي انجام مأموريت‌هاي آپولو انتخاب كرده است و نام اين راكت را ساترن ۵ گذاشت. اين يك لحظه‌ي تاريخي بود و ساترن ۵ يك شاهكار مهندسي به شمار مي‌رفت. ساترن ۵، در آن زمان روي لبه‌ي علم مهندسي قرار داشت و دكتر براون به‌عنوان سرپرست پروژه، توانسته بود وسيله‌اي خلق كند كه انسان را به ماه مي‌برد و راه را براي پيشرفت‌هاي بيشتر هموار مي‌كند. پيش از آن‌كه گروه دكتر براون تحت نظارت ناسا كار كنند، سعي كردند پيشرانه‌ي راكت را بهبود ببخشند، سيستم مديريت را اندكي ساده‌تر كنند و از آن همه پيچيدگي بكاهند و سيستم‌هاي مكانيكي بهتري براي راكت طراحي كنند.

تمام طراحي اين راكت را مي‌توان با موشك قاره‌پيماي V-2 مقايسه كرد؛ اما با اين تفاوت كه در موشك V-2 از سيستم موتور تكي يكپارچه استفاده شده بود؛ ولي ساترن ۵ از چند مرحله‌ي مجزا با موتورهاي چندگانه بهره مي‌برد. اين طراحي خاص باعث شد ناسا متقاعد شود كه بهترين طراحي براي فرود انسان‌ها روي ماه، همين است. جفت شدن موتورهاي F-1 در مرحله‌ي اول راكت با موتورهاي J-2 در مرحله‌ي دوم كه از سوخت هيدروژن مايع استفاده مي‌كرد، بيشترين نيروي پيش‌رانش را به ارمغان مي‌آورد. ناسا اواخر سال ۱۹۶۲ طراحي‌ ساترن ۵ را كاملاً تأييد كرد و به دكتر براون گفت قصد دارد براي مأموريت آپولو از اين راكت استفاده كند. پس از آن، روند كار روي آپولو با سرعت بيشتري انجام شد.

ناسا پيش از هر چيزي، براي سفر به ماه و انجام مأموريت آپولو سه روش را پيشنهاد كرد تا متخصص كارشناسان روي آن مباحثه كنند. اولين پيشنهاد، ايجاد يك ايستگاه در مدار زمين بود كه به‌عنوان محلي براي تجديد قوا مورد استفاده قرار مي‌گرفت. اين مأموريت با نام EOR معروف شد؛ اما به دليل نياز به دو مرحله پرتاب و سوخت‌گيري، كنار گذاشته شد. دومين پيشنهاد، پرتاب مستقيم به سوي هدف بود. ناسا گفت مي‌توان بدون آن‌كه نياز به يك ايستگاه فضايي باشد، محموله‌ها را به سمت ماه يا ديگر سياره‌ها به‌صورت مستقيم ارسال كرد. روش جالبي به انديشه متخصصين مي‌رسيد؛ اما نياز به راكتي با قدرت بسيار زياد داشت كه البته ساترن ۵ روي كاغد مي‌توانست از پس چنين كاري برآيد. سومين پيشنهاد، ايجاد ايستگاه يا ايستگاه‌هايي در مدار ماه بود. اين مأموريت فرضي كه با نام LOR مطرح شد؛ اين امكان را فراهم مي‌كرد كه فضاپيماها به محض ورود به مدار ماه، به يك ايستگاه متصل شوند تا بتوانند در آن‌جا تجديد قوا كنند. اين پيشنهاد نيز كار را دو مرحله‌اي مي‌كرد؛ اما هزينه‌ها را به شكل چشمگيري كاهش مي‌داد.

LOR ‌يك مزيت ديگر نيز داشت. در قالب اين مأموريت، يك راكت يك فضاپيما را مستقيماً به سمت ماه ارسال مي‌كند؛ اما تنها بخش كوچكي از فضاپيما روي ماه فرود مي‌آيد سپس به هنگام بازگشت، به بخش اصلي فضاپيما در مدار ماه متصل مي‌شود و خدمه به زمين باز مي‌گردند. ناسا در ابتدا به دليل وجود برخي خطرات جدي، LOR ‌را ناديده گرفت و گفت هنوز زود است كه ايستگاه‌هاي فضايي در مدار زمين ساخته شوند و ايجاد يك ايستگاه موقت در مدار ماه غيرممكن است.

پس از گذشت چند وقت، مقامات ناسا با انجام مطالعه‌هاي لازم، اعلام كردند كه شايد LOR ‌بتواند ساده‌ترين روش ممكن براي فرود روي ماه باشد. اين روش از انديشه متخصصين اقتصادي نيز به‌صرفه‌تر است و مي‌تواند راه را براي انجام يك دهه مأموريت‌هاي پژوهشي روي ماه، هموارتر كند. ديگر اعضاي ارشد ناسا نيز اعلام آمادگي كردند و سپس در سال ۱۹۶۲، رسماً روش LOR به‌عنوان پيكربندي مأموريت آپولو انتخاب شد.

راكت ساترن ۵ از انديشه متخصصين ميزان محموله‌اي كه مي‌توانست به فضا حمل كند، بهترين بود و راكت‌هاي ديگري كه وجود داشتند، نمي‌توانستند با ساترن ۵ رقابت كنند. وقتي كه فضاپيماي آپولو در قسمت بالايي راكت قرار مي‌گرفت، ارتفاع ساترن ۵ به حدود ۱۱۱ متر مي‌رسيد و قطر آن بدون باله‌هاي كناري، حدود ۱۰ متر بود. وقتي كه مراحل مختلف راكت كاملاً سوخت‌گيري مي‌شدند، وزن راكت به ۲,۹۵۰,۰۰۰ كيلوگرم مي‌رسيد و مي‌توانست تا ۱۱۸ هزار كيلوگرم محموله را به مدار پاييني زمين و ۴۱ هزار كيلوگرم محموله را به ماه ارسال كند. مدت‌ها بعد و پس از انجام به‌روزرساني‌ها، ظرفيت راكت اندكي افزايش يافت؛ به گونه‌اي كه طي سه مأموريت آپولو به سمت ماه، ساترن ۵ توانست ۱۴۰ هزار كيلوگرم محموله را به مدار پاييني زمين و ۴۸,۶۰۰ كيلوگرم فضاپيما را به سمت ماه ارسال كند. ساترن ۵ با ارتفاع ۱۱۱ متري خود، حدود ۱۸ متر بلندتر از مجسمه‌ي آزادي و ۱۵ متر بلندتر از برج ساعت بيگ‌بنگ بود.

اكثر بخش‌هاي راكت در مركز پروازهاي فضايي مارشال طراحي و توسعه داده شدند؛ اما تعدادي از شركا نيز در طراحي و ساخت همكاري كردند. ساترن ۵ از موتورهاي جديد F-1 و J-2 براي توليد نيروي پيش‌رانش استفاده مي‌كرد. وقتي كه براي نخستين‌ بار اين موتورها آزمايش شدند، شيشه‌ي ساختمان‌هايي كه در اطراف بودند شكست. ساترن ۵ برخي از ويژگي‌هاي خود را از ساير موشك‌هاي ساترن به ارث برده است. به‌عنوان مثال، واحد تجهيزات ساترن ۵، داراي ويژگي‌هاي مشابهي با واحد تجهيزات راكت ساترن IB بود.

همان‌طوري كه گفته شد، ساترن ۵ از موتورهاي قدرت‌مند F-1 و J-2 براي توليد نيروي پيش‌رانش لازم استفاده مي‌كرد. شركت آمريكايي راكتدين وظيفه‌ي ساخت اين موتورها را بر عهده داشت. اين شركت، از سال ۲۰۰۵ تحت مالكيت بوئينگ فعاليت مي‌كند و با آن ادغام شده است. F-1، يك موتور راكت در چرخه انرژي مولد گازي بود كه اواخر دهه‌ي ۵۰ ميلادي توليد شد و در راكت ساترن ۵ مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله‌ي اول راكت ساترن ۵، از ۵ موتور F-1 استفاده شده است. هر موتور F-1 داراي ۵.۶ متر طول و ۳.۷ متر قطر بود و وزن خالص آن نيز ۸۴۰۰ كيلوگرم بود. هر موتور F-1 توانايي توليد ۷۷۷۰ كيلونيوتن نيروي پيش‌رانش در خلأ و ۶۷۷۰ كيلونيوتن پيش‌رانش در اتمسفر زمين داشت كه در آن زمان بي‌رقيب بود. اين موتور فقط در ساترن ۵ مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن، كنار گذاشته شد.

F-1، قدرت‌مندترين موتور تك خروجي با سوخت مايع بود كه نظير آن تا به امروز ساخته نشده است. F-1 از اكسيژن مايع به‌عنوان اكسيدكننده استفاده مي‌كرد و اين اكسيژن مايع به همراه سوخت، توسط يك توربوپمپ به درون محفظه‌ي احتراق تزريق مي‌شدند. محفظه‌ي پيشران، قلب اين موتور را تشكيل مي‌داد. در اين محفظه، اكسيدكننده و سوخت با يكديگر تركيب مي‌شدند تا نيروي پيشران توليد كنند. در بالاي موتور نيز يك محفظه‌ي سرپوش‌دار قرار دارد كه به‌عنوان منيفولد عمل مي‌كند تا بتواند اكسيژن مايع را به سمت تزريق‌گرها هدايت كند و از سوي ديگر، نقش يك پايه را براي لرزش‌گير ياتاقان‌هايي كه نيروي پيش‌رانش را به بدنه‌ي راكت منتقل مي‌كنند، ايفا مي‌كند. سوختي كه به تزريق‌گرها مي‌رسد، از يك منيفولد جداگانه عبور مي‌كند. مقداري از اين سوخت نيز از ۱۷۸ مسير استوانه‌اي عبور مي‌كند تا به محفظه‌ي پيشران برسد.

هر موتور F-1، در هر ثانيه ۲۵۷۸ كيلوگرم سوخت و اكسيدكننده مصرف مي‌كند كه از اين مقدار، ۱۷۸۹ كيلوگرم را اكسيژن مايع و ۷۸۹ كيلوگرم را سوخت جت كروزن RP-1 يا نفت سفيد تشكيل مي‌دهند. مصرف اين حجم از سوخت در هر ثانيه باعث مي‌شود كه موتور F-1 بتواند ۶.۷ ميليون نيوتن نيروي پيش‌رانش توليد كند كه رقم خيره كننده‌اي است. هر موتور F-1 بايد بتواند تا ۲ دقيقه و ۳۰ ثانيه در هر مأموريت كار كند و وقتي كه ۵ موتور به‌صورت هم‌زمان طي اين مدت كار مي‌كنند، مي‌توانند راكت ساترن ۵ را به ارتفاع ۶۸ كيلومتري از سطح زمين و سرعت آن را به ۹۹۲۰ كيلومتر بر ساعت برسانند. قدرت پيش‌رانشي كه هر موتور F-1 براي ساترن ۵ فراهم مي‌كند، برابر است با مجموع نيروي پيش‌رانشي كه سه موتور براي شاتل‌هاي فضايي فراهم مي‌آورند.

موتور ديگري كه در مرحله‌ي دوم ساترن ۵ مورد استفاده قرار گرفت J-2 بود. اين موتور نيز توسط شركت راكتدين ساخته شد و در سال ۱۹۷۵ براي آخرين‌ بار مورد استفاده قرار گرفت. J-2 يك موتور برودتي است كه براي نخستين‌بار در راكت ساترن IB مورد استفاده قرار گرفت و سپس مهندسان آن را در ساترن ۵ نيز به‌كار بردند. موتور J-2 از هيدروژن مايع بسيار سرد و اكسيژن مايع به‌عنوان سوخت استفاده مي‌كند. هر موتور J-2 مي‌تواند در محيط خلأ، تا ۱۰۳۳.۱ كيلونيوتن نيروي پيش‌رانش ايجاد كند. استفاده از اين موتور پس از پايان يافتن مأموريت‌هاي آپولو، متوقف شد.

هر موتور J-2 تا ۱۷۸۸ كيلوگرم وزن دارد و بايد ۵۰۰ ثانيه در هر مأموريت كار كند. در مرحله‌ي دوم راكت ساترن ۵ از ۵ موتور J-2 استفاده شده است و در مرحله‌ي سوم راكت كه همان مرحله‌ي S-IVB است، از يك موتور J-2 استفاده شده است. به محض جدايي مرحله‌ي اول راكت، مرحله‌ي دوم و ۵ موتور J-2 استارت مي‌خورند و براي حدود ۲ دقيقه روشن مي‌مانند و سپس خاموش مي‌شوند؛ اما پس از مدتي باز هم روشن مي‌شوند. طي اين مدت، راكت به مدار پاييني زمين منتقل شده است و فضانوردان براي كنترل آپولو آماده مي‌شوند. پس از آمادگي لازم، موتورها باز هم روشن مي‌شوند و اين‌بار تا ۶ دقيقه و ۳۰ ثانيه روشن مي‌مانند تا آپولو را در مسير حركت به سمت ماه قرار دهند.

محفظه‌ي پيشران موتور J-2 به نوعي با تمام اجزاي موتور در ارتباط است و از همه‌ي آن‌ها انشعابي وارد اين بخش مي‌شود. برخي از قسمت‌هايي كه به محفظه‌ي پيشران مي‌رسند عبارتند از: تزريق‌گرها، محفظه‌ي سرپوش‌دار، لرزش‌گير و ياتاقان‌ها. بدنه‌ي محفظه‌ي پيشران از جنس فولاد ضد زنگ بوده و ۰.۳۰ ميلي‌متر ضخامت دارد. محفظه‌ي پيشران، ناقوس شكل بوده و نرخ انبساط آن ۲۵.۵:۱ است كه براي بهره‌وري بالا در ارتفاعات زياد به‌كار مي‌آيد و توسط سوخت نيز خنك مي‌شود. سوختي كه از منيفولد عبور مي‌كند، جايي بين گلوگاه محفظه‌ي پيشران و قسمت خروجي گير مي‌كند و در آن لحظه فشار سوخت به ۶۹۰۰ كيلو پاسكال مي‌رسد.

همان‌طوري كه گفته شد، موتورهاي J-2‌ بايد يك‌ بار در مدار پاييني زمين خاموش شوند و سپس دوباره روشن شوند. فرآيند اين راه‌اندازي مجدد نيز در نوع خود جالب است. وقتي كه ساترن ۵ در حال ارتفاع گرفتن است، موتورهاي J-2 به وضعيتي ثابت مي‌رسند و در آن لحظه باك سوخت آن‌ها توسط گاز هيدروژن اضافه‌اي كه در بالا تعبيه شده، پُر مي‌شود. اين فرآيند پر شدن موقتي است و وقتي كه موتورها در مدار پاييني زمين خاموش مي‌شوند، سوخت‌گيري اصلي آغاز شده و باك‌ها تماماً از گاز هيدروژن سرد پُر مي‌شوند. در اين مرحله نيازي به سوخت‌گيري مجدد گاز هليوم نيست؛ زيرا همان مقداري كه در زمين به باك تزريق شده بود، براي سه‌بار راه‌اندازي موتور كفايت مي‌كند. پس از پُر شدن مجدد باك‌ها، دريچه‌هاي ورودي سوخت به موتور و دريچه‌ي احتراق مجدد مرحله‌ي دوم راكت باز مي‌شوند. سپس، اكسيژن مايع و هيدروژن مايع به مدت ۵ دقيقه به چرخه‌ي سوخت‌رساني وارد مي‌شوند تا دماي موتور را تغيير داده و به وضعيت پايدار برسانند تا مطمئن شوند موتور در بهترين حالت ممكن راه‌اندازي مي‌شود. پس از اتمام اين كارها، يك پيغام به واحد فرماندهي مرحله‌ي دوم راكت فرستاده مي‌شود و اعلام مي‌كند كه موتور براي راه‌اندازي آماده است. فاصله‌ي زماني بين خاموش كردن موتورهاي J-2 تا راه‌اندازي مجدد آن‌ها، بايد بين حداقل ۱.۵ تا حداكثر ۶ ساعت باشد و اين بستگي به تعداد مدارهايي دارد كه بايد طي شوند تا ماه در مسير روبه‌روي راكت قرار بگيرد.

همان‌طوري كه گفته شد، ساترن ۵ داراي سه مرحله‌ي مجزا است. راكت‌هاي چند مرحله‌اي گونه‌اي خاص و رايج از راكت‌ها هستند كه در موارد نظامي و علمي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ساترن ۵، يكي از نخستين راكت‌هايي بود كه به‌صورت چند مرحله‌اي ساخته شدند. ساترن ۵ علاوه بر چند مرحله‌اي بودن، چند موتوره نيز هست و همين موضوع باعث برتري اين راكت شده است. اولين مرحله‌ي اين راكت، با نام S-IC، دومين مرحله با نام S-II و سومين مرحله نيز با نام S-IVB شناخته مي‌شود كه واحد تجهيزات نيز هست. تمامي اين مراحل، از اكسيژن مايع به‌عنوان اكسيد‌كننده استفاده مي‌كنند. مرحله‌ي اول از سوخت جت كروزن RP-1 يا نفت سفيد به‌عنوان سوخت استفاده مي‌كند؛ اما مراحل دوم و سوم، هيدروژن مايع را به‌عنوان سوخت مصرف مي‌كنند. مراحل بالاي راكت، از چند موتور كوچك سوخت جامد نيز استفاده مي‌كنند تا جداسازي مراحل اصلي راكت حين پرتاب، ساده‌تر انجام شود.

S-IC ‌نام اولين مرحله‌ي راكت ساترن ۵ است كه توسط شركت بوئينگ ساخته شده است. همانند مرحله‌ي اول بسياري از راكت‌ها، بيش از ۲ هزار تُن سوخت در اين مرحله قرار گرفته است كه در اين‌جا از نوع كروزن RP-1 ‌يا نفت سفيد و اكسيژن مايع است. اين مرحله از راكت داراي ۴۲ متر ارتفاع و ۱۰ متر قطر است و مي‌تواند با ايجاد نيروي پيش‌رانشي ۳۳ هزار كيلونيوتني، راكت را تا ارتفاع ۶۱ كيلومتر بالا ببرد. پيش‌تر نيز گفته شد كه در مرحله‌ي اول راكت، ۵ موتور F-1 قرار گرفته كه با آرايش پنج‌تايي (چهار موتور در گوشه و يك موتور در وسط) چيده شده‌اند. موتوري كه در وسط قرار گرفته، ثابت است؛ اما دهانه‌ي خروجي چهار موتوري كه در گوشه‌ها قرار گرفته‌اند، به‌صورت هيدروليكي جهت زاويه دادن به حركت كنترل مي‌شود.

شركت بوئينگ در سال ۱۹۶۱ بود كه اعلام كرد وظيفه‌ي ساخت مرحله‌ي S-IC ساترن ۵ را بر عهده مي‌گيرد. بوئينگ فقط وظيفه‌ي توليد را بر عهده داشت؛ زيرا طراحي كلي اين مرحله توسط دكتر براون و گروهش در مركز پروازهاي فضايي مارشال انجام شده بود. محل اصلي توليد S-IC در نيو اورلئان بود؛ اما آزمايش آن در تونل باد كارخانه‌ي بوئينگ واقع در سياتل انجام شد. كارهاي پاياني توليد و برش‌كاري‌هاي لازم نيز در كانزاس انجام شدند. ساخت باك‌هاي سوخت بين ۷ تا ۹ ماه زمان برد و فرآيند تكميل S-IC نيز ۱۴ ماه به طول انجاميد.

بزرگ‌ترين و سنگين‌ترين قسمت مجزاي مرحله‌ي S-IC، ساختار پيشرانه بود كه ۲۱ تُن وزن داشت. اين قسمت به گونه‌اي طراحي شده بود كه بتواند وزن ۵ موتور F-1 را تحمل كرده و پايه‌ي اصلي راكت را تشكيل دهد. در قسمت بالاي ساختار پيشرانه، باك سوخت قرار گرفته بود كه ظرفيت ۷۷۰ هزار ليتر سوخت را داشت. باك سوخت وقتي كه خالي بود ۱۱ تُن وزن داشت و مي‌توانست در هر ثانيه ۷۳۰۰ تُن سوخت را به سمت موتور ارسال كند. پيش از پرتاب راكت، نيروژن به‌صورت فوراني به درون باك تزريق مي‌شد تا سوخت و اكسيد‌كننده را در حالت تركيبي نگه‌ دارد. در جريان پرتاب، فشار باك به وسيله‌ي هليم تثبيت مي‌شد. اين هليم، در قسمت بالاي مخزن اكسيژن مايع نگهداري مي‌شد.

مخزن اكسيژن مايع، توانايي نگهداري ۱.۳۰۵.۰۰۰ ليتر اكسيژن مايع را دارا بود و باعث شد طراحان به هنگام توسعه‌ي طرح اوليه‌ي آن به يك‌سري اشكالات خاص برخورد كنند. براي آن‌كه اكسيژن مايع بتواند به قسمت تزريق‌گرهاي موتور حركت كند، بايد حتماً از خطوطي مستقيم عبور كند؛ همچنين اين خطوط نيز بايد از درون باك سوخت اصلي عبور كنند. اين يعني طراحان بايد براي جلوگيري از يخ زدن خطوط چاره‌اي بيانديشند و عايق‌بندي را تقويت كرده يا اين‌كه ۵ سوراخ اضافه در قسمت بالاي مخزن اكسيژن مايع ايجاد كنند كه البته هر دو كار انجام شد.

در اين مرحله، چند موتور سوخت جامد كوچك نيز قرار گرفته تا فرآيند جداسازي را ساده كنند. وقتي كه سوخت در مرحله‌ي اول به اتمام مي‌رسد و راكت به ارتفاع مورد انديشه متخصصين رسيده است، موتورهاي كوچك روشن مي‌شوند تا با ايجاد نيروي عكس‌العمل، مرحله‌ي S-IC را از ساير مراحل راكت جدا كنند تا راكت بتواند به مسير خود ادامه داده و موتورهاي J-2 مرحله دوم روشن شوند. وقتي كه راكت در حال ارتفاع گرفتن است، از ۵ موتور F-1، موتور وسط حدود ۲۶ ثانيه زودتر از سايرين خاموش مي‌شود تا فرآيند شتاب‌گيري را محدود كند. مرحله‌ي S-IC براي حدود ۱۶۸ ثانيه مي‌تواند راكت را به بالا ببرد و سپس از بدنه راكت جدا مي‌شود.

S-II نام دومين مرحله‌ي راكت ساترن ۵ است كه توسط شركت نورث اَمريكن اويشن ساخته شده است. اين مرحله از اكسيژن مايع و هيدروژن مايع به‌عنوان سوخت استفاده مي‌كند. موتورهاي اين مرحله، همگي J-2 بوده و همچون مرحله‌ي S-IC، با آرايش پنج‌تايي چيده شده‌اند. مرحله‌ي دوم وظيفه دارد كه راكت را با نيروي پيشران ۴۴۰۰ كيلونيوتني، به لايه‌هاي بالايي اتمسفر ببرد.

ايده اوليه‌ي ساخت مرحله‌ي S-II در سال ۱۹۵۹ مطرح شد. در آن زمان، مهندسان به دنبال پيمان‌كاري مي‌گشتند كه بتواند ساختاري با قابليت توليد نيروي پيشران زياد توليد كند و موتورهايي با سوخت مايع را در آن استفاده كند. وظيفه‌ي ساخت موتورهاي اين مرحله را باز هم شركت راكتدين بر عهده گرفت و اعلام كرد كه موتورهاي J-2 براي اين مرحله مناسب هستند. پس از انجام اين كارها، طراحي اوليه‌ي مرحله‌ي S-II رسماً آغاز شد. در ابتدا قرار بود كه در مرحله‌ي S-II از چهار موتور J-2 استفاده شود و اين مرحله ۲۳ متر ارتفاع و ۶.۶ متر قطر داشته باشد.

در سال ۱۹۶۱، مهندسان مركز پروازهاي فضايي مارشال جستجو براي پيدا كردن پيمان‌كاري كه بتواند ساختار مرحله‌ي J-2 را توليد كند، آغاز كردند. آن‌ها نشستي را ترتيب دادند كه در آن بيش از ۳۰ شركت هوافضايي آمريكايي حضور داشتند و براي ساخت اين مرحله اعلام آمادگي كرده بودند؛ اما پس از مطالعه‌هاي لازم، تنها ۷ شركت واجد شرايط اعلام شدند كه از اين هفت شركت، سه شركت نيز پس از مطالعه پيش شرط‌هايي كه گذاشته بودند، توسط مهندسان مركز پروازهاي فضايي مارشال حذف شدند. در اين لحظه مهندسان با خود گفتند اندازه‌اي كه براي اين مرحله در انديشه متخصصين گرفته‌اند بسيار كوچك است و نمي‌توان جزئيات مدانديشه متخصصين را در اين فضاي كوچك پياده كرد. آن‌ها تصميم گرفتند كه اندازه‌ي مرحله S-II را افزايش دهند و همين موضوع كار را براي آن چهار شركتي كه باقي مانده بودند، دشوارتر مي‌كرد. تمامي اين تصميمات در حالي اتخاذ شدند كه ناسا هنوز هم در مورد جنبه‌هاي مختلف اين مرحله از راكت، از جمله اندازه‌ي آن، هيچ تصميمي نگرفته بود و هنوز نمي‌دانست كه اين مهندسان چگونه مي‌خواهند مراحل ديگر راكت را در بالاي مرحله‌ي S-II قرار دهند.

در تاريخ ۱۱ سپتامبر سال ۱۹۶۱، شركت نورث اَمريكن اويشن به‌عنوان پيمان‌كار اصلي پروژه انتخاب شد و وظيفه‌ي ساخت مرحله‌ي S-II‌ را بر عهده گرفت. كارخانه‌ي توليدي اين شركت، در كاليفرنيا قرار داشت كه بعدها نيز ماژول فرماندهي آپولو ۱۱ را در همين كارخانه توليد كرد.

وقتي كه سوخت‌گيري كامل انجام مي‌شد، مرحله‌ي S-II وزني برابر با ۴۸۱ تُن داشت. ۹۲.۶ درصد از اين وزن را اكسيژن مايع و هيدروژن مايع به خود اختصاص داده بودند و قسمت سخت‌افزاري تنها ۷.۶ درصد از اين وزن را تشكيل داده بود. در قسمت پاييني ساختار پيشرانه‌ي مرحله S-II، موتورهاي پنج‌گانه J-2 قرار گرفته بودند كه موتور وسطي آن‌ها ثابت بود و چهار موتور اطراف به‌صورت مكانيكي كنترل مي‌شدند تا زاويه‌ي حركت تعيين شود. به جاي استفاده از اينترتانك (يك باك سوخت خالي كه بين دو مخزن هيدروژن و اكسيژن قرار مي‌گيرد)، در مرحله S-II همانند مرحله‌ي S-IC‌ از يك ديواره‌ي عايق نسبتاً نازك استفاده شد كه در قسمت بالايي مخزن اكسيژن مايع و در قسمت پاييني مخزن هيدروژن مايع قرار گرفته بود.

اين ديواره‌ي نازك، از دو ورق آلومينيوم كه توسط ساختاري كندو شكل از جنس رزين فنولي از يكديگر جدا شده‌ بودند،‌ ساخته شده شده بود. اين ديواره وظيفه دارد اختلاف دماي ۷۰ درجه‌ي سانتي‌گرادي بين دو مخزن سوخت را همواره ثابت نگه داشته و مانع از انتقال گرما به مخزن‌ها شود. استفاده از اين ساختار باعث شد كه ۳.۶ تُن از وزن مرحله S-II كاسته شود. مخزن اكسيژن مايع، ساختاري اليپسوئيد يا بيضوي دارد كه ۱۰ متر قطر داشته و ارتفاع آن ۶.۷ متر است و مي‌تواند ۳۵۷.۸۸۲ كيلوگرم اكسيژن مايع را در خود نگه دارد.

S-IVB نام سومين مرحله‌ي راكت ساترن ۵ است كه توسط شركت داگلاس ايركرفت ساخته شده است. اين مرحله از راكت، تنها يك موتور J-2 دارد كه براي مأموريت‌هاي ماه، بايد دوبار راه‌اندازي شود. S-IVB نيز همچون S-II از هيدروژن مايع و اكسيژن مايع به‌عنوان سوخت استفاده مي‌كند. در ابتدا ۱۱ شركت براي ساخت S-IVB اعلام آمادگي كردند؛ اما اين‌بار ناسا گفت كه خودش پيمان‌كار اين پروژه را انتخاب مي‌كند و نيازي به رأي مهندسان مركز پروازهاي فضايي مارشال نيست. مديريت ناسا در تاريخ ۱۹ آوريل سال ۱۹۶۰ اعلام كرد كه شركت داگلاس ايركرفت به‌عنوان پيمان‌كار اصلي پروژه انتخاب شده است. در ابتدا قرار بود كه شركت كانوير پيمان‌كار پروژه باشد؛ اما مديريت ناسا اعلام كرد كه اين شركت در حال حاضر بايد روي يكي از مراحل راكت Centaur كار كند و اجازه دهد كه داگلاس پيمان‌كار پروژه شود.

در همان روزها بود كه مركز پروازهاي فضايي مارشال نام راكت C-5 را ساترن ۵ گذاشت و اعلام كرد مرحله‌ي S-IVB بايد يك موتور J-2 داشته باشد و نيازي نيست  كه از چند موتور استفاده شود. در همان زمان اعلام شد كه مركز مارشال تصميم گرفته كه راكت ساترن IB را نيز طراحي كند كه در آن از مرحله‌ي سوم ساترن ۵ به‌عنوان مرحله‌ي دوم استفاده مي‌شود تا بتواند فضاپيماي آپولو را در مدار زمين آزمايش كند.

شركت داگلاس دو مدل متفاوت از مرحله‌ي S-IVB را با نام‌هاي سري ۲۰۰ و سري ۵۰۰ توليد كرد و گفت كه سري ۲۰۰ در راكت ساترن IB استفاده مي‌شود و تنها تفاوت آن با سري ۵۰۰ در سيستم تثبيت كننده‌ي هليمي است. در سري ۲۰۰ نيازي نيست كه اين سيستم راه‌اندازي مجدد شود؛ اما در سري ۵۰۰ انجام چنين كاري لازم است. مرحله‌ي S-IVB، مي‌تواند ۷۳.۲۸۰ ليتر اكسيژن مايع و ۲۵۲.۷۵۰ ليتر هيدروژن مايع را با خود حمل كند. وزن خالص (بدون سوخت‌گيري) اين مرحله از راكت ۱۰ هزار كيلوگرم است. در انتهاي اين مرحله از راكت، دو سيستم پيشران كمكي (APS) نيز قرار گرفته است كه وظيفه‌ي تثبيت ارتفاع را بر عهده دارند. مرحله‌ي S-IVB از انديشه متخصصين اندازه، كوچك‌تر از ساير مراحل راكت است و به وسيله‌ي هواپيما به ايستگاه پرتاب منتقل مي‌شد و نيازي به انتقال از طريق دريا نبود.

واحد تجهيزات ساترن ۵ كه به‌اختصار با نام IU شناخته مي‌شود، يك ساختار حلقوي شكل است كه در قسمت بالايي مرحله‌ي S-IVB راكت قرار مي‌گيرد. اصلي‌ترين چيزي كه روي اين واحد تجهيزات نصب شد، سيستم راهنماي مسير ساترن ۵ بود. از جمله تجهيزاتي كه روي اين ساختار حلقوي شكل نصب شدند مي‌توان به رايانه ديجيتالي، رايانه آنالوگ كنترل پرواز، سامانه شناسايي وضعيت اضطراري، پلتفرم داخلي راهنماي مسير و كنترل نرخ شتاب‌سنج‌ها اشاره كرد. واحد تجهيزات ساترن ۵ توسط مهندسان ناسا در مركز پروازهاي فضايي مارشال طراحي شد و شركت IBM وظيفه‌ي ساخت آن را بر عهده گرفت.

در قسمت تجهيزات، رايانه‌اي قرار گرفته بود كه همه‌چيز را پيش از پرتاب راكت تا زماني كه مرحله‌ي سوم راكت جدا مي‌شد، كنترل مي‌كرد. سيستم‌هاي راهنماي مسير نيز با اندازه‌گيري شتاب و ارتفاع راكت، مي‌توانستند سرعت و موقعيت راكت را مشخص كرده و پيش‌بيني كنند.

ساختار اصلي واحد تجهيزات، يك سازه‌ي حلقوي شكل است كه به شكل استوانه‌اي بسيار كوتاه درآمده است. اين ساختار داراي ارتفاعي ۹۱.۴۴ سانتي‌متري بوده و ۶۶۰ سانتي‌متر قطر دارد. اين ساختار از جنس آلياژ آلومينيم بوده و كندو شكل است و ۲.۵ سانتي‌متر ضخامت دارد. اين ساختار حلقوي شكل، يك‌تكه نيست؛ بلكه از سه تكه‌ منحني با زاويه‌ي ۱۲۰ درجه تشكيل شده كه وقتي سرهم مي‌شوند، يك دايره‌ي كامل را تشكيل مي‌دهند. دليل ساختار كندويي شكل و جنس آلومينيمي اين قسمت، استحكام بالاي آن است و مي‌تواند نقش يك عايق خوب را ايفا كرده و مانع از رسانايي گرما به ساير قسمت‌ها شود. اين حلقه به ۲۴ قسمت تقسيم شد كه در هر قسمت، يكي از تجهيزات مربوطه نصب شدند.

وقتي كه ساخت و آزمايش زميني هر مرحله از راكت با موفقيت به اتمام مي‌رسيد، به مركز پروازهاي فضايي جان اف كندي منتقل مي‌شد. دو مرحله‌ي اول راكت بايد به وسيله‌ي كرجي به اين پايگاه منتقل مي‌شدند. مرحله S-IC در نيو اورلئان ساخته شد و از رودخانه‌ي مي‌سي‌سي‌پي به خليج مكزيك منتقل شد. سپس به فلوريدا آورده شد تا به ساختمان مونتاژ انتقال يابد. ناسا بعدها از همين مسير براي انتقال باك‌هاي سوخت خارجي شاتل‌هاي فضايي استفاده كرد. مرحله‌ي S-II در كاليفرنيا ساخته مي‌شد و از طريق كانال پاناما به فلوريدا منتقل مي‌شد.

سومين مرحله و واحد تجهيزات از طريق هوايي به فلوريدا ارسال مي‌شدند؛ اما اگر نگراني در خصوص مسيرهاي هوايي وجود داشت، بايد از طريق كرجي منتقل مي‌شدند. راكت ساترن ۵ و مراحل مختلف آن در ساختماني به‌صورت عمودي سرهم مي‌شدند. هر مرحله ابتدا به‌صورت افقي روي سطوح خاصي قرار مي‌گرفت و سپس به‌صورت عمودي روي ديگر مراحل راكت سوار مي‌شد.

نخستين مأموريتي كه ساترن ۵ انجام داد، برابر بود با نخستين پرواز آزمايشي اين راكت. اين مأموريت با نام آپولو ۴ شناخته مي‌شود؛ اما در اصل، اين مأموريت با نام AS-501 ثبت شده است. اين مأموريت بي‌سرنشين بود و از مجتمع پرتاب ۳۹ مركز پروازهاي فضايي جان اف كندي به سمت فضا پرتاب شد. راكت ساترن ۵ را ابتدا به‌صورت تكه تكه (مراحل جدا از هم) به اين سكو مي‌آوردند و آن را به شكل عمودي سرهم كرده و آماده‌ي پرتاب مي‌كردند. آپولو ۴، يك آزمايش تمام عيار به‌شمار مي‌رفت؛ زيرا اولين‌باري بود كه تمام مراحل راكت عملياتي مي‌شدند و اين نخستين آزمايشي بود كه ناسا به وسيله‌ي ساترن ۵ براي مأموريت‌هاي ماه انجام مي‌داد. همچنين اين نخستين آزمايشي بود كه در جريان آن، مراحل S-IC و S-II فعال شده و موتورهاي آن‌ها روشن مي‌شدند. در جريان اين آزمايش يك‌بار موتور مرحله‌ي S-IVB نيز با موفقيت راه‌اندازي مجدد شد.

اين مأموريت در ابتدا قرار بود كه اواخر سال ۱۹۶۶ انجام شود؛ اما به دليل اشكالاتي كه به هنگام ساخت مرحله‌ي S-II ‌راكت به وجود آمده بودند، انجام اين مأموريت چند ماهي به تعويق افتاد و در نوامبر سال ۱۹۶۷ انجام شد. اين نخستين مأموريت آپولو بود كه پس از حادثه‌ي مأموريت سرنشين‌دار آپولو ۱ كه به مرگ خدمه‌ي آن منجر شد، انجام مي‌شد و ناسا تأكيد داشت كه بايد حتماً بي‌سرنشين باشد. ديگر مأموريت‌هاي آپولو كه پيش از آپولو ۴ انجام شدند، همگي به وسيله‌ي راكت ساترن IB ‌به فضا پرتاب شدند.

آپولو ۴ مأموريتي ۹ ساعته بود كه با موفقيت انجام شد و درون اقيانوس آرام فرود آمد. طي اين مأموريت، ناسا به تمام اهدافي كه تعيين كرده بود رسيد. ناسا اين مأموريت را يك موفقيت بزرگ ناميد؛ زيرا نشان داد كه ساترن ۵ يك راكت قابل اطمينان بوده و به خوبي كار مي‌كند و مي‌تواند راه را براي مأموريت‌هاي بعدي آپولو و در نهايت سفر انسان به ماه، هموارتر كند.

مأموريت AS-502 كه با نام آپولو ۶ شناخته مي‌شود در تاريخ ۴ آوريل ۱۹۶۸ انجام شد. آپولو ۶، دومين و آخرين آزمايش بي‌سرنشيني بود كه توسط راكت ساترن ۵ انجام مي‌شد. در جريان اين مأموريت، قابليت مانور TLI راكت ساترن ۵ آزمايش شد و در جريان اين مأموريت، ۸۰ درصد از يك فضاپيماي آپولو سرنشين‌دار نيز شبيه‌سازي شده بود تا تأثير اين مانور روي آن سنجيده شود.

پديده‌اي وجود دارد كه با نام نوسان پوگو شناخته مي‌شود. اين پديده، در جريان مأموريت آپولو ۶ متأسفانه به برخي از موتورهاي J-2 راكت ساترن ۵ در مراحل دوم و سوم آسيب وارد كرد و با قطع كردن خطوط سوخت داخلي، باعث خاموشي زودهنگام دو موتور از مرحله‌ي دوم راكت شد. اين پديده مي‌تواند گرانش بسيار زيادي را به فضانوردان و تجهيزات وارد كند و حادثه آفرين شود. به هنگام وقوع چنين اتفاقي، سيستم راهنماي مسير راكت مي‌تواند كاري كند كه موتورهاي مراحل دوم و سوم مدت زمان بيشتري روشن بمانند؛ اما اين كار باعث مي‌شود كه مدار حركت اندكي تغيير كند كه قابل جبران است.

اين مأموريت حدود ۱۰ ساعت به طول انجاميد و جداي از اشكالاتي كه به دليل نوسان پوگو به‌وجود آمدند، مأموريت موفقيت‌آميز بود و ناسا اين اطمينان را داد كه ديگر نيازي به آزمايش‌هاي بي‌سرنشين نيست و مي‌توان آزمايش‌هاي سرنشين‌دار را نيز انجام داد. از آن‌جايي كه آپولو ۴ فرآيند راه‌اندازي مجدد موتورهاي مرحله‌ي S-IVB را نشان داده بود، ديگر نيازي به انجام مجدد آزمايش نبود و آزمايش بعدي بايد به‌صورت سرنشين‌دار انجام مي‌شد.

مأموريت SA-503 كه با نام آپولو ۸ شناخته مي‌شود، دومين مأموريت سرنشين‌دار آپولو پس از سانحه‌ي آپولو ۱ به شمار مي‌رود كه در تاريخ ۲۱ دسامبر سال ۱۹۶۸ ميلادي انجام شد. آپولو ۸، نخستين مأموريت سرنشين‌داري بود كه مدار زمين را ترك كرد و به مدار ماه رسيد و سپس با موفقيت به زمين بازگشت. آپولو ۸ سه سرنشين داشت كه به نخستين افرادي تبديل شدند كه مدار پاييني زمين را ترك مي‌كنند، زمين را به شكل يك سياره‌ي كامل مي‌بينند، به دور ماه گردش مي‌كنند، طرف سايه ماه را با چشمان خود مي‌بينند، شاهد طلوع زمين هستند، گرانش زمين را به طور كامل ترك مي‌كنند و به گرانش يك جرم ديگر وارد مي‌شوند. اين‌ها افتخارات بزرگي هستند كه به اين سه فضانورد رسيد.

آپولو ۸، سومين آزمايش موفقيت آميز و نخستين آزمايش سرنشين‌دار راكت ساترن ۵ بود. آپولو ۸ مسير بين زمين تا ماه را طي ۶۸ ساعت پيمود و ۱۰ بار به دور ماه گردش كرد. كل مدت زمان اين مأموريت، ۶ روز و ۳ ساعت و ۴۲ ثانيه بود و بزرگ‌ترين موفقيت براي آمريكا و راكت ساترن ۵ به شمار مي‌رفت و ثابت كرد كه اين راكت، بسيار قابل اطمينان بوده و مي‌تواند فضاپيماها را به مدار ماه منتقل كند.

مأموريت SA-504 يا آپولو ۹، سومين آزمايش سرنشين‌دار فضاپيماي آپولو و دومين آزمايش سرنشين‌دار راكت ساترن ۵ به شمار مي‌رود. در جريان اين آزمايش، براي نخستين‌بار ماژول فرماندهي و سرويس آپولو به همراه ماژول اقماري به فضا پرتاب شد. اين مأموريت سه سرنشين داشت كه ۱۰ روز را در مدار پاييني زمين سپري كردند تا برخي جنبه‌هاي حياتي و مهم فرود روي سطح ماه را آزمايش كنند كه از جمله‌ي اين موارد مي‌توان به موتورهاي ماژول اقماري، سيستم‌هاي همراه حيات، سيستم‌هاي موقعيت‌ياب و متصل شونده‌ها اشاره كرد.

ساترن ۵ در تاريخ ۳ مارس ۱۹۶۹ آپولو ۹ را به فضا پرتاب كرد و اين نخستين مأموريتي بود كه سرنشينان در ماژول اقماري مستقر شده بودند و نخستين مانور اتصال و جدا شدن ماژول اقماري نيز در جريان همين مأموريت انجام شد. تمام اين آزمايش‌ها در حالي انجام شدند كه دو ماه قبل‌تر، فضانوردان اتحاد جماهير شوروي يك پياده‌روي فضايي براي انتقال از سايوز ۴ به سايوز ۵ انجام داده بودند.

آپولو ۹ نشان داد كه ماژول اقماري كاملاً مي‌تواند از چند خدمه همراهي كند و آن‌ها را سالم روي سطح ماه فرود آورده و به زمين بازگرداند. در جريان اين مأموريت ناسا به برخي اهداف خود دست يافت؛ اما كافي و رضايت‌بخش نبودند. كل مدت زمان اين مأموريت، ۱۰ روز و ۱ ساعت و ۵۴ ثانيه بود.

مأموريت SA-505 يا آپولو ۱۰ چهارمين و آخرين آزمايش سرنشين‌دار آپولو پيش از فرود روي ماه بود. اين مأموريت توسط راكت ساترن ۵ انجام شد كه براي نخستين‌بار از مجتمع پرتاب 39B به فضا پرتاب مي‌شد. آپولو ۱۰، دومين مأموريتي بود كه در مدار ماه قرار مي‌گرفت. در جريان مأموريت آپولو ۱۰ هرآن‌چه كه براي فرود روي ماه نياز بود، آزمايش شد و به همين دليل به آن مأموريت نوع F آپولو مي‌گويند. طي اين مأموريت، ماژول اقماري در ارتفاع ۱۵.۶ كيلومتري از سطح ماه قرار گرفت و به دور آن گردش كرد و از بالاي نقطه‌اي كه قرار بود فضانوردان روي ماه فرود بيايند، عبور كرد.

اين مأموريت ۸ روز و ۳ دقيقه و ۲۳ ثانيه به طول انجاميد و يك دستاورد موفقيت‌آميز ديگر را براي راكت ساترن ۵ به ارمغان آورد. نكته جالبي كه در مورد مأموريت آپولو ۱۰ وجود دارد اين است كه تمام خدمه‌ي آن، همگي كهنه سربازان جنگ بودند كه روزگاري براي دفاع از كشور خود جنگيده بودند و حالا در راه رسيدن به ماه تلاش مي‌كردند.

بدون شك مأموريت SA-506 ‌يا آپولو ۱۱، مهم‌ترين مأموريتي است كه تاكنون توسط بشر به انجام رسيده است. آپولو ۱۱ مأموريتي بود كه باعث شد دو انسان براي نخستين‌بار در تاريخ بشريت بتوانند روي سطح ماه فرود آمده و پياده‌روي كنند. نيل آرمسترانگ و باز آلدرين، هر دو فضانورداني بودند كه درون ماژول اقماري نشستند و روي سطح ماه فرود آمدند. اين اتفاق بسيار مهم در تاريخ ۲۰ جولاي سال ۱۹۶۹ رخ داد و جهانيان شاهد آن بودند. نيل آرمسترانگ نخستين فضانوردي بود كه ۶ ساعت پس از فرود، روي سطح ماه قدم گذاشت و ۲۰ دقيقه بعد، باز آلدرين نيز از ماژول پياده شد و به آرمسترانگ پيوست. آن‌ها حدود ۲ ساعت و ۱۵ دقيقه روي سطح ماه قدم زدند و ۲۱.۵ كيلو از مواد سطح ماه را جمع‌آوري كرده و به زمين آوردند.

مايكل كالينز، سومين خدمه‌ي مأموريت آپولو ۱۱، در ماژول فرماندهي كلمبيا باقي ماند و روي سطح ماه فرود نيامد و به تنهايي در مدار ماه گردش مي‌كرد. آرسمترانگ و آلدرين حدود يك روز روي سطح ماه بودند و سپس به مدار بازگشته و به ماژول كلمبيا متصل شدند.

ساترن ۵، مأموريت‌هاي آپولو ۱۲، آپولو ۱۳، آپولو ۱۴، آپولو ۱۵، آپولو ۱۶ و آپولو ۱۷ را نيز با موفقيت به انجام رسانيد. البته در جريان مأموريت آپولو ۱۳، ساترن ۵ باز هم پديده‌ي نوسان پوگو را تجربه كرد و دو موتور از مرحله‌ي دوم زودتر از سايرين خاموش شدند؛ اما سيستم راهنماي مسير توانست نبود آن‌ها را جبران كند و ديگر موتورها را براي مدت زمان بيشتري روشن نگه دارد. آخرين مأموريت آپولو و آخرين خروج انسان از مدار پاييني زمين نيز در سال ۱۹۷۲  و در قالب مأموريت آپولو ۱۷ انجام شد و پس از آن، هيچ مأموريت سرنشين‌داري از مدار پاييني زمين خارج نشد و شايد بتوان گفت اين پاياني بود بر رقابت فضايي ميان شوروي و آمريكا و پاياني بر ماجراجويي لجام گسيخته‌ي انسان در منظومه‌ي شمسي. پس از آپولو ۱۷، ساترن ۵ نيز رفته رفته به بازنشستگي نزديك‌تر شد و تنها چند مأموريت مانده بود كه بايد انجام مي‌داد.

از سال ۱۹۶۵، دكتر براون همواره به ايستگاهي فضايي فكر مي‌كرد؛ اما انتخاب نوع ديگري از سفر به ماه باعث شد كه اين ايده به فراموشي سپرده شود. ۱۹۶۹، سالي بود كه آپولو بيش از هر زمان ديگري مي‌درخشيد و آينده‌ي روشن و البته پر هزينه‌اي داشت و كسي نيز به فكر ساختن ايستگاه فضايي نبود. در سال ۱۹۷۲ و پس از مأموريت آپولو ۱۷، ناسا به ايده‌ي دكتر براون مبني بر ايستگاهي فضايي بازگشت؛ اما به شكلي متفاوت. دكتر براون ايستگاه فضايي را به‌عنوان ايستگاهي سوخت‌رسان در انديشه متخصصين گرفته بود؛ اما ناسا با خود گفت كه مي‌شود اين ايده را به گونه‌اي پياده كرد كه ايستگاه فضايي، خانه‌ي فضانوردان باشد و بتوانند در آن كارهاي علمي انجام دهند.

پس از پايان مأموريت‌هاي آپولو و منتفي شدن هرگونه سفر مجدد به ماه، ناسا تصميم گرفت ايده‌ي ساخت ايستگاه فضايي را عملي كند. اين كارگاه فضايي، با نام اسكاي‌لب شناخته مي‌شود كه نخستين ايستگاه فضايي رسمي آمريكا به شمار مي‌رود. اين ايستگاه فضايي در زمين ساخته شد و به يك‌باره توسط راكت ساترن ۵ به فضا پرتاب شد. وزن كلي ايستگاه، ۷۷ تُن بود كه توسط راكت ساترن ۵ به مدار پاييني زمين منتقل شد. اين مأموريت، پاياني بود بر راكت باشكوه و پر افتخار ساترن ۵ كه موفقيت‌هاي زيادي را در عرصه‌ي جهاني براي آمريكا به ارمغان آورده بود. اسكاي‌لب، آخرين‌ مأموريتي بود كه شاهكار دكتر براون انجام مي‌داد و پس از آن بازنشسته شد.

ساترن ۵ نيز همچون ساير محصولات، قطعاً رقبايي داشته و دارد. از جمله‌ي اين رقبا مي‌توان به راكت‌هاي تايتان ۲، راكت N1-L3 ‌اتحاد جماهير شوروي، شاتل فضايي، پروژه بوران اتحاد جماهير شوروي، راكت دلتا ۴ هِوي، راكت اطلس ۵، راكت فالكون هِوي، راكت آريان ۵، راكت پروتون-ام روسيه و سامانه پرتاب فضايي آمريكا اشاره كرد. مهم‌ترين رقيب ساترن ۵، راكت N1-L3 ‌اتحاد جماهير شوروي بود.

راكت N1-L3 توسط مهندس سرگئي كورولوف طراحي شده بود و رقيب نزديك ساترن ۵ بود؛ اما ساترن ۵ بلندتر، سنگين‌تر و داراي ظرفيتي بيشتر نسبت به N1 بود و مي‌توانست محموله‌هاي بيشتري را به مدار پاييني زمين و ماه ارسال كند. با اين‌حال، راكت N1 مرحله‌ي اول بزرگ‌تري داشت و نيروي پيش‌رانشي بيشتري را توليد مي‌كرد. راكت N1 هيچ‌گاه عملياتي نشد. چهار آزمايش انجام داد كه در آخرين آزمايش، حين پرتاب دچار سانحه شد و پروژه براي هميشه لغو شد. سرگئي كورولوف سعي كرد كه به جاي استفاده از موتورهاي بزرگ مانند آن‌چه كه در ساترن ۵ استفاده شد، از ۳۰ موتور به مراتب كوچك‌تر استفاده كند. در جدول زير، جزئيات اين دو راكت را در كنار يكديگر مشاهده مي‌كنيد.

ساترن ۵ همچون يك ستاره در علم مهندسي هوافضا مي‌درخشد. اين راكت توانست اشكالاتي كه وجود داشتند پشت سر بگذارد و انسان را به ماه ببرد. اين راكت بود كه رؤياي ديرينه‌ي انسان را به واقعيت تبديل كرد و شايد اگر يك‌ سري اتفاقات خاص رخ نمي‌دادند، ما هرگز به ماه نمي‌رفتيم. شايد اگر دكتر براون از آلمان به آمريكا آورده نمي‌شد، ساترن ۵ هيچ‌گاه ساخته نمي‌شد و آمريكا نيز در رقابت فضايي با شوروي شكست مي‌خورد؛ اما چنين چيزي رخ نداد. ساترن ۵ از زمان ساخت تا به امروز كه در دهه‌ي دوم از قرن ۲۱ هستيم، همچنان بلندترين، قدرت‌مندترين و سنگين‌ترين راكتي است كه به دست انسان ساخته شده و به انديشه متخصصين مي‌رسد كه همچنان ركوردهاي خود را حفظ كند.

چندي پيش شركت اسپيس‌ايكس راكت فالكون هِوي را آزمايش كرد كه قدرت‌مندترين راكت حال حاضر جهان با قابليت استفاده‌ي مجدد است؛ اما هنوز هم نمي‌تواند با ساترن ۵ رقابت كند. يكي از سامانه‌هايي كه انتظار مي‌رود بتواند با ساترن ۵ رقابت كند، سامانه SLS‌ ناسا است كه قرار است طي دهه‌ي آينده، انسان را به مريخ ببرد. با اين‌حال تا آن زمان، ساترن ۵ همچنان قدرت‌مندترين راكت ساخته‌ي بشر خواهد بود.

نسخه‌اي از اين راكت و مراحل مختلف آن به موزه منتقل شده‌اند كه بازديدكنندگان مي‌توانند آن‌ را مشاهده كنند. به هر حال، آمريكا، موفقيت‌هاي فضايي دهه‌ي ۶۰ و ۷۰ ميلادي خود را مديون دكتر براون و تيم مهندسي بي‌نظير او است. شايد تابه امروز نام اين افراد را نشنيده باشيم؛ اما حافظه‌ي علم بسيار قوي‌تر از ما است و نام اين افراد تأثيرگذار را تا ابد زنده نگه مي‌دارد.