La Saturn IB (ou Saturn 1B), originellement C-1B, est un lanceur lourd américain développé par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) pour le programme Apollo. Elle est issue de l'amélioration d'une Saturn I en remplaçant le deuxième étage S-IV par le S-IVB, et le premier étage S-I par son évolution S-IB. La capacité de charge utile en orbite terrestre basse de la Saturn I passait ainsi de 9 tonnes à 18,6 tonnes, ce qui était suffisant pour les premiers essais en vol d'un module de commande et de service Apollo (CSM) à moitié chargé ou d'un module lunaire Apollo (LM) entièrement chargé, avant que la plus grande Saturn V nécessaire aux vols lunaires ne soit prête.
En partageant l'étage supérieur S-IVB, les Saturn IB et Saturn V offraient une interface commune aux vaisseaux spatiaux Apollo. La seule différence majeure était que le S-IVB de la Saturn V ne brûlait qu'une partie de son propergol pour atteindre l'orbite terrestre, de sorte qu'il pouvait être redémarré pour une injection translunaire. Le S-IVB de la Saturn IB avait besoin de la totalité de son ergol pour atteindre l'orbite terrestre.
La Saturn IB a lancé deux vols suborbitaux du CSM sans équipage à une altitude de 162 km, un vol orbital du LM sans équipage et la première mission orbitale du CSM avec équipage (initialement prévu sur Apollo 1, puis finalement sur Apollo 7 à la suite de la tragédie d'Apollo 1). Elle a également lancé une mission orbitale, AS-203, sans charge utile, afin que le S-IVB dispose de combustible résiduel hydrogène liquide. Cette mission a permis de concevoir la version redémarrable du S-IVB utilisé dans la Saturn V, en observant le comportement de l'hydrogène liquide en apesanteur.
En 1973, l'année qui a suivi la fin du programme lunaire Apollo, trois Saturn IB améliorées (21 tonnes en orbite basse) ont transporté des équipages vers la station spatiale Skylab. En 1975, une dernière Saturn IB a lancé une capsule Apollo du programme Apollo-Soyouz Test Project (ASTP). Une Saturn IB de secours a été assemblée et préparée pour une mission de sauvetage de Skylab (Skylab Rescue), mais n'a jamais volé.
Les Saturn IB restantes dans l'inventaire de la NASA ont été mises au rebut après la mission ASTP, car elles n'avaient plus d'utilité et tous les besoins en matière de transport lourd du programme spatial américain pouvaient être satisfaits par la famille Titan III, moins chère et plus polyvalente, ainsi que par la navette spatiale.
Historique Un lanceur super lourd pour les satellites militaires
Les débuts de la famille de lanceurs spatiaux Saturn sont antérieurs au programme Apollo et à la création de la NASA. Au début de 1957, le département de la Défense (DOD) américain identifie un besoin pour un lanceur lourd, permettant de placer en orbite basse des satellites de reconnaissance et de télécommunications pesant jusqu'à . À cette époque, les lanceurs américains les plus puissants en cours de développement peuvent tout au plus lancer en orbite basse, car ils dérivent de missiles balistiques beaucoup plus légers que leurs homologues soviétiques. En 1957, Wernher von Braun et son équipe d'ingénieurs, venus comme lui d'Allemagne, travaillent à la mise au point des missiles Redstone et Jupiter au sein de l'Army Ballistic Missile Agency (ABMA), un service de l'Armée de terre situé à Huntsville (Alabama). Cette dernière lui demande de concevoir un lanceur permettant de répondre à la demande du DOD. Von Braun propose un engin, qu'il baptise , dont le premier étage, constitué de Redstone regroupés en fagot autour d'un étage Jupiter, fournit les de poussée nécessaires pour lancer les satellites lourds. La course à l'espace, qui débute fin 1957, décide le DOD, après examen de projets concurrents, à financer en le développement de ce nouveau premier étage rebaptisé Juno V puis finalement Saturn (la planète située au-delà de Jupiter). Le lanceur utilise, à la demande du DOD, 8 moteurs-fusées H-1, simple évolution du propulseur utilisé sur la fusée Jupiter, ce qui doit permettre une mise en service rapide.
vignette|800px|centre|Les lanceurs-américains existants ou à l'étude en 1959
La récupération du projet Saturn par la NASA
Durant l'été 1958, la NASA, qui vient tout juste d'être créée, identifie le lanceur comme un composant clé de son programme spatial. Mais au début de 1959, le département de la Défense décide d'arrêter ce programme coûteux dont les objectifs sont désormais couverts par d'autres lanceurs en développement. La NASA obtient le transfert en son sein du projet et des équipes de von Braun fin 1959 ; celui-ci est effectif au printemps 1960 et la nouvelle entité de la NASA prend le nom de centre de vol spatial Marshall (George C. Marshall Space Flight Center MSFC).
La question des étages supérieurs du lanceur était jusque-là restée en suspens : l'utilisation d'étages de fusée existants, trop peu puissants et d'un diamètre trop faible, n'était pas satisfaisante. Fin 1959, un comité de la NASA travaille sur l'architecture des futurs lanceurs de la NASA. Son animateur, Abe Silverstein, responsable du centre de recherche Lewis et partisan de la propulsion par des moteurs utilisant le couple hydrogène/oxygène en cours d'expérimentation sur la fusée Atlas-Centaur, réussit à convaincre un von Braun réticent d'en doter les étages supérieurs de la fusée Saturn. Le comité identifie dans son rapport final six configurations de lanceur de puissance croissante (codés A1 à C3) permettant de répondre aux objectifs de la NASA tout en procédant à une mise au point progressive du modèle le plus puissant. Le centre Marshall étudie en parallèle à l'époque un lanceur hors-normes capable d'envoyer une mission vers la Lune : cette fusée, baptisée Nova, est dotée d'un premier étage fournissant de poussée et est capable de lancer une charge de sur une trajectoire interplanétaire.
vignette|800px|centre|Lanceurs américains envisagés dans le cadre du programme Apollo en 1962 et développés en 1966.
Les Saturn IB et V dans leurs configurations définitives
Lorsque le président américain John F. Kennedy accède au pouvoir au début de 1961, les configurations du lanceur Saturn sont toujours en cours de discussion, reflétant l'incertitude sur les missions futures de cette famille de fusée. Toutefois, dès , Rocketdyne, sélectionné par la NASA, a démarré les études sur le moteur J-2, consommant le mélange hydrogène et oxygène et d'une poussée de , retenu pour propulser les étages supérieurs. Le même motoriste travaille depuis 1956, initialement à la demande de l'Armée de l'air, sur l'énorme moteur F-1 ( de poussée) retenu pour le premier étage. Fin 1961, la configuration du lanceur super lourd (C-5, futur Saturn V) est figée : le premier étage est propulsé par cinq F-1, le deuxième étage par cinq J-2 et le troisième par un J-2. L'énorme lanceur peut placer en orbite basse et envoyer vers la Lune. Deux modèles moins puissants doivent être utilisés durant la première phase du projet : la C-1 (ou Saturn I), utilisée pour tester des maquettes des vaisseaux Apollo, est constituée d'un premier étage propulsé par huit moteurs H-1, couronné d'un second étage propulsé par six RL-10 ; la C-1B (ou Saturn IB), chargée de qualifier les vaisseaux Apollo en orbite terrestre, est constituée du de la S-1 couronné du troisième étage de la C-5.
+ Caractéristiques des lanceurs Saturn LanceurSaturn ISaturn IBSaturn VCharge utile en orbite basse (LEO) injection vers la Lune (TLI) (LEO) (LEO) (LEO) (TLI) S-I (poussée .)8 moteurs H-1 (LOX/Kérosène) S-IB (poussée .)8 moteurs H-1 (LOX/Kérosène) S-IC (Poussée .)5 moteurs F-1 (LOX/Kérosène) S-IV (Poussée .)6 RL-10 (LOX/LH2) S-IVB (Poussée .)1 moteur J-2 (LOX/LH2) S-II (Poussée .) 5 moteurs J-2 (LOX/LH2) - - S-IVB (Poussée .)1 moteur J-2 (LOX/LH2) Vols 10 (1961-1965) Satellites Pegasus, maquette du CSM 9 (1966-1975) Qualification CSM, relève Skylab,vol Apollo-Soyouz 13 (1967-1973) missions lunaires et lancement Skylab
Lancement du programme Apollo vignette|Le lanceur Saturn IB utilise un deuxième étage similaire au dernier étage de la fusée Saturn V.
Le lancement du premier homme dans l'espace par les Soviétiques (Youri Gagarine, le ) convainc le président Kennedy de la nécessité de disposer d'un programme spatial ambitieux pour récupérer le prestige international perduXavier Pasco, op. cit., . Le vice-président Lyndon B. Johnson, consulté par Kennedy, propose d'envoyer une mission habitée sur la LuneJ. Villain, op. cit., . Le , le président annonce devant le Congrès des États-Unis le lancement du programme Apollo, qui doit amener des astronautes américains sur le sol lunaire « avant la fin de la décennie ». La proposition du président reçoit un soutien enthousiaste des élus de tous les horizons politiques ainsi que de l'opinion publique, traumatisés par les succès de l'astronautique soviétiqueXavier Pasco, op. cit., . Le nouveau programme est baptisé Apollo, nom choisi par Abe Silverstein, à l'époque directeur des vols spatiaux habités. Les fonds alloués à la NASA vont passer de de dollars, en 1960, à de dollars en 1965, date à laquelle son budget atteint son plus haut niveauRoger D. Launius, op. cit.Gearing Up for Project Apollo.
Développement de la fusée Pour gagner du temps et de l'argent, la NASA a décidé d'utiliser des moteurs existants pour développer les moteurs du premier étage de Saturn I et IB. Pour cela, il est envisagé d'améliorer le moteur S-3D, propulsant les missiles Jupiter et Thor. Le , la NASA signe un contrat avec Rocketdyne, la société qui a développé et fabriqué le S-3D, pour la conception d'un moteur de 68 tonnes de poussée, le H-1. Ces moteurs devaient être en grappe afin d'obtenir une poussée supérieure à celle que l'on pouvait obtenir avec un seul moteur existant. Le concept de base comprenait quatre moteurs fixes intérieurs et quatre moteurs extérieurs avec des cardans pour assurer le contrôle d'attitude du véhicule. Ce concept a finalement été retenu. Quatre versions du moteur H-1 ont été produites. Les deux plus faibles destinées à la Saturn I, et les deux plus puissantes pour la Saturn IB.
La combinaison de l'oxygène et de l'hydrogène liquides comme propergol pour fusée était très attrayante pour les ingénieurs de la NASA en raison de l'impulsion spécifique élevée, et à la fin de 1959, plusieurs études avaient été menées sur la possibilité de développer des moteurs plus puissants. À l'époque, le nouveau moteur RL-10 n'offrait que 67 kN de poussée (la version actuelle RL-10B-2 utilisée sur le deuxième étage du Delta IV a une poussée de 110 kN), mais pour les missions prévues sur la Lune, une poussée de plusieurs centaines de kilonewtons était nécessaire. Au cours du premier semestre 1960, les anciens membres de la Commission Silverstein ont été convoqués pour sélectionner une entreprise à qui l'on confierait le développement et la production des nouveaux moteurs J-2. En , Rocketdyne a été sélectionnée, et le contrat final a été signé en . La sécurité était la principale préoccupation des concepteurs de Rocketdyne, car il s'agissait du premier moteur puissant conçu pour un vol habité.
Le développement a rapidement démarré et, en novembre, le premier test d'injecteur pour le nouveau moteur a eu lieu. Avant la fin de 1960, Rocketdyne a construit une grande chambre à vide spécialement conçue pour simuler les conditions de l'espace libre. Le développement a fait appel à une méthode alors nouvelle de simulation du fonctionnement du moteur par analyse informatique. En 1961, les travaux ont progressé rapidement et le premier tir d'essai a été effectué en . En , la NASA a signé un autre contrat avec Rocketdyne pour poursuivre le développement jusqu'en 1965 et produire 55 moteurs J-2. Au même moment, la NASA annonce son intention de construire un nouveau lanceur à deux étages Saturn C-1B capable de lancer un vaisseau spatial Apollo complet ou le module lunaire lui-même en orbite terrestre basse.