Saturn V (nazývaná aj Raketa na Mesiac) bola americká viacstupňová nosná raketa, používaná v programe Apollo a Skylab. Preslávila sa ako raketa, vďaka ktorej sa ľudské posádky dostali na Mesiac. Bola to najväčšia raketa typu Saturn, aj keď NASA mala pripravené návrhy aj väčších a silnejších rakiet (ako napríklad raketa Nova). Doteraz je najväčšou a najvýkonnejšou raketou sveta, ktorá bola kedy v aktívnej službe (aj keď sa v súčasnosti už testuje väčšia a výkonnejšia raketa Superheavy Starship).
Saturn V bola navrhnutá a vyvinutá v Marshall Space Flight Center tímom nemeckých raketových vedcov pod vedením Wernhera von Brauna, ktorý počas druhej svetovej vojny pracoval na nemeckom programe raketových striel V2. Hlavnými dodávateľmi boli firmy Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft a IBM.
Od 1967 do 1973 NASA vypustila trinásť rakiet Saturn V bez toho, aby stratila čo len jednu (aj keď Apollo 6 a Apollo 13 mali poruchy motorov, palubné počítače to dokázali eliminovať tým, že zostávajúce motory nechali bežať dlhšie). Hlavnou úlohou týchto rakiet bolo vyniesť kozmickú loď Apollo, ktorá potom dopravila astronautov NASA na Mesiac. Táto raketa tiež vyniesla vesmírnu stanicu Skylab a boli plánované aj ako hlavné nosné rakety pre neskôr zrušený program kozmických sond na Mars, Voyager. Tento projekt bol v roku 1976 nahradený programom Viking.
Pozadie Začiatkom 60. rokov 20. storočia Sovietsky zväz v kozmických pretekoch jasne viedol nad Spojenými štátmi. V roku 1957 Sovieti vypustili Sputnik 1, prvú umelú družicu a 12. apríla 1961 sa Jurij Gagarin stal prvým človekom, ktorý cestoval do vesmíru.
25. mája 1961 prezident USA Kennedy oznámil, že Amerika sa pokúsi do konca dekády pristáť na Mesiaci. V tom čase jedinou skúsenosťou Spojených štátov s pilotovanými kozmickými loďami bol 15 minútový suborbitálny let lode Freedom 7 s astronautom Alanom Shepardom. Žiadna raketa na svete by v tom čase nebola schopná vyniesť naraz celú kozmickú loď na Mesiac. Raketa Saturn I bola síce vo vývoji, ale ešte neletela. Aj tak by kvôli jej malej veľkosti bolo nutných viacero štartov na vynesenie všetkých súčastí lunárnej kozmickej lode.
Na začiatku plánovacieho procesu NASA uvažovala o troch hlavných spôsoboch letu na Mesiac: Spojenie na zemskej orbite, Priamy let a Spojenie na lunárnej orbite. Ako prvý NASA zavrhla návrh na spojenie na orbite Mesiaca (s odôvodnením, že takéto spojenie by malo prebehnúť najprv na zemskej orbite). Nakoniec sa rozhodlo, že spojenie na zemskej orbite je najrýchlejší a najľahší spôsob ako dosiahnuť cieľ, ktorý vytýčil prezident Kennedy.
Vývoj Od C-1 po C-4 Od 1960 do 1962 Marshall Space Flight Center (MSFC) vyvíjalo rakety, ktoré sa dali použiť pre rôzne misie. Začínalo s modelom C-1, ktorý sa neskôr vyvinul do modelu Saturn I. Vo svojej prvej verzii ako Saturn I mala dva stupne a bola určená na testy makiet lodí Apollo na obežnej dráhe Zeme. Prvý stupeň bol poháňaný ôsmimi motormi H-1 (ťah 8 x 835 kN), ktoré spaľovali kvapalný kyslík a letecký benzín. Druhý stupeň S-IV mal šesť motorov RL-10 (ťah 6 x 67 kN), ktoré spaľovali kvapalný kyslík a vodík. Nosnosť bola . Saturn IB vznikol výmenou druhého stupňa za stupeň S-IVB, ktorý mal iba jeden kyslíkovo-vodíkový motor J-2 (ťah 1 000 kN). Prvý stupeň mal zosilnený ťah na 8 x 912 kN, nosnosť vzrástla na . Vývoj rakety C-2 sa nedostal ďaleko predtým, ako ho MSFC zrušila v prospech vývoja modelu C-3, kde použila dva motory F-1 na prvom stupni, štyri motory J-2 na druhom stupni a na stupni S-IV šesť motorov RL-10. NASA plánovala použiť túto raketu ako súčasť konceptu spojenia na zemskej orbite, keď by potrebovala najmenej štyri až päť štartov pre jednu misiu.
Ale MSFC plánovalo postaviť ešte väčšiu raketu C-4. Tá by použila stupeň S-IVB s jedným motorom J-2. Na jej prvom stupni by boli štyri motory F-1. Druhý stupeň mala byť zväčšená verzia druhého stupňa rakety C-3. Táto raketa by potrebovala iba dva štarty pre jednu misiu.
C-5 Dňa 10. januára 1962 NASA oznámila plán postaviť raketu C-5. Tá mala mať päť motorov F-1 na prvom stupni, päť motorov J-2 na druhom stupni a tretí stupeň S-IVB. V trojstupňovej verzii mala nosnosť k Mesiacu. Prvé štyri štarty mali otestovať všetky stupne rakety s tým, že posledný testovací let mal byť okolo Mesiaca. Prvý pilotovaný let sa nemal uskutočniť skôr ako v roku 1969 (nakoniec sa však prvý let s ľudskou posádkou uskutočnil v decembri 1968).
V polovici roka 1962 sa NASA rozhodla, že otestuje všetky tri stupne už na prvom testovacom lete. To by skrátilo čas na testy a vývoj, ale iba v prípade, že všetky tri stupne by pracovali perfektne. Tiež zredukovala počet potrebných rakiet z 25 na 15. V roku 1963 bola raketa C-5 premenovaná na Saturn V. V tom istom roku firma Rocketdyne vyrobila prvý raketový motor. V roku 1966 motor F-1 prešiel inšpekciou NASA a bol pripravený pre let s ľudskou posádkou, ktorý bol naplánovaný na 6. september. Po niekoľkých rokoch intenzívneho vývoja a testov raketa po prvýkrát vzlietla 9. novembra 1967 s nepilotovanou kozmickou loďou Apollo 4.
Technológia Saturn V bol bezpochyby jeden z najimpozantnejších strojov v ľudskej histórii. Viac ako vysoký s priemerom , vážiaci tritisíc ton, bol schopný vyniesť užitočného nákladu na nízku obežnú dráhu Zeme. Vysoko prekonal všetky predchádzajúce rakety, ktoré úspešne vzlietli do vesmíru. Pre porovnanie, raketa bola len o málo nižšia ako Katedrála svätého Pavla v Londýne.
Saturn V bol navrhnutý vo firme Marshall Space Flight Center v Huntsville. Používal nové výkonné motory F-1 a J-2. Vývojári sa už od začiatku pokúsili čo najviac využiť technológiu a skúsenosti z vývoja rakety Saturn I. Tretí stupeň, S-IVB, rakety Saturn V bol postavený na základe druhého stupňa S-IV rakety Saturn I. Riadiaca jednotka, ktorá kontrolovala spoločné údaje pre Saturn V, bola celá prebratá zo Saturnu I.
Stupne thumb|right|Schéma rakety Saturn V Saturn V sa skladal z troch stupňov a prístrojovej časti, ktoré boli vyvinuté a dodané rôznymi dodávateľmi NASA. Zaujímavé je, že v súčasnosti je vlastníkom všetkých troch dodávateľov firma Boeing a to vďaka rôznym zlúčeniam a prebratiam.
Všetky tri stupne používali aj malý motor na tuhé palivo, ktorý pomáhal oddeľovať stupne počas letu a zaisťoval, že kvapalné palivá boli na správnom mieste pred tankovaním do púmp.
V prípade, že prerušenie letu vyžadovalo deštrukciu rakety, príslušný pracovník vyslal povel na odpálenie výbušnín pripevnených na vonkajšom povrchu rakety. Signál mal najprv zastaviť prívod paliva a oxidačného činidla a zamedziť miešaniu obidvoch látok a po odhodení únikovej veže mohli rozbušky bezpečne vybuchnúť.
S-IC prvý stupeň thumb|left|Vztyčovanie prvého stupňa Saturnu V pre misiu Apollo 8 v montážnej hale VAB, 1. február 1968
S-IC bol postavený firmou Boeing v Michoud Assembly Facility New Orleans, kde sa neskôr vyrábali externé palivové nádrže pre Space Shuttle. Tak ako pri každom raketovom stupni, väčšina hmotnosti (> 2 000 ton) pripadá na palivo, v tomto prípade na raketové palivo RP-1 a okysličovadlo tekutý kyslík. Prvý stupeň bol 42 metrov vysoký a priemer mal 10 metrov. Bol schopný vyvinúť ťah 33,4 MN a prejsť prvých 61 kilometrov letu. Päť motorov F-1 bolo umiestnených do kríža. Centrálny motor bol pevne uchytený, kým ostatné štyri mohli byť hydraulicky vychyľované pre riadenie letu rakety.
S-II druhý stupeň S-II bol postavený firmou North American Aviation v Seal Beach. Ako palivo používal tekutý vodík a ako okysličovadlo tekutý kyslík. Jeho päť motorov J-2 bolo usporiadaných podobne ako na stupni S-IC. Druhý stupeň zrýchlil Saturn V cez hornú atmosféru ťahom 5 MN. Po natankovaní tvorilo 97 % hmotnosti stupňa palivo. Namiesto vnútornej štruktúry pre oddelenie nádrží ako mal prvý stupeň, S-II použil priečku na vrchu nádrže s kyslíkom a na spodku nádrže s vodíkom. Priečky boli zložené z dvoch hliníkových platní oddelených plastom z fenolovej živice. Tá mala izolovať 70 °C teplotný rozdiel medzi nádržami. Použitie tejto priečky ušetrilo 3,6 tony.
S-IVB tretí stupeň S-IVB bol postavený vo firme Douglas Aircraft Company v Huntington Beach. Používal jeden motor J-2 a rovnaké palivo ako druhý stupeň. Tento stupeň sa počas misie použil dvakrát: prvýkrát po oddelení druhého stupňa pre vstup na obežnú dráhu a neskôr pre vstup na translunárnu dráhu. Tento stupeň tiež použil fenolovú priečku na oddelenie nádrží. S-IVB bol jediný zo stupňov Saturnu V, ktorý bol dostatočne malý na to, aby sa dal prevážať lietadlom, v tomto prípade lietadlom Super Guppy. Okrem medzistupňového adaptéra bol tento stupeň skoro identický s druhým stupňom rakety Saturn IB.
Prístrojová časť Prístrojová časť Saturnu bola vyvinutá firmou IBM a bola umiestnená na vrchu tretieho stupňa. Postavená bola v Space Systems Center v Huntsville. Počítač kontroloval a riadil operácie od pár sekúnd pred štartom až po odhodenie tretieho stupňa. To zahŕňalo riadenie navigačných a telemetrických systémov rakety. Meraním zrýchlenia a dosiahnutej výšky bol schopný vypočítať pozíciu a rýchlosť rakety a upraviť odchýlky.
Porovnanie right|thumb|Raketové motor F-1 na prvom stupni S-IC spolu s ich tvorcom Wernherom von Braunom
Sovietska raketa porovnateľná so Saturnom V bola raketa N-1. Saturn V bol vyšší a ťažšíhttp://www.astronautix.com – Saturn V (Online) prístup 3. 1. 2009, ale prvý stupeň N-1 mal väčší priemerhttp://www.astronautix.com – N1 (Online) prístup 3.1.2009. Počas jej štyroch testov, predtým ako bol vývoj zrušený, N-1 nikdy nevydržala do úspešného oddelenia prvého stupňa – najúspešnejší pokus zlyhal približne 10 sekúnd pred oddelením. Rozhodnutie použiť na prvom stupni rakety Saturn V päť veľmi výkonných motorov sa ukázalo byť lepšia konfigurácia ako tridsať menších motorov na prvom stupni rakety N1 (Sovieti v tom čase nemali podobne silný raketový motor). Počas letov Apollo 6 a Apollo 13 bol Saturn V dokonca schopný nahradiť vypadnutý motor dlhšou prevádzkou zostávajúcich motorov. N-1 síce mala počítač naprogramovaný na vykrytie prípadných výpadkov motorov, ale nikdy ho úspešne nepoužila – v jednom prípade dokonca počítač vypol všetky motory prvého stupňa namiesto jedného chybného.
Trojstupňová raketa Saturn V mala maximálny ťah 34,02 MN (SA-504 a nasledujúce)SP-4206 http://history.nasa.gov – Stages to Saturn (Online) prístup 3. 1. 2009 a vedela vyniesť na nízku obežnú dráhu. Iba niekoľko z novších rakiet môže ohroziť niektoré rekordy vytvorené Saturnom V: sovietska Energija bola dokonca silnejšia ako Saturn V, s ťahom 46 MN v konfigurácii „Vulkan“ dokázala vyniesť až 175 ton na nízku obežnú dráhu. Nikdy však s takou kapacitou nevzlietla. Štartovala iba dvakrát (obidva štarty boli úspešné). Space Shuttle dokázal vyvinúť ťah 34,8 MN, aj keď užitočná hmotnosť, ktorú vedel vyniesť, dosahovala iba .
Európska Ariane 5 v novej verzii Ariane 5 ECA vynesie do na geostacionárnu dráhu. Americká Delta 4, ktorá štartovala s maketou satelitu 21. decembra 2004, má kapacitu na geosynschónnu obežnú dráhu. Raketa Atlas V (postavená na základe ruských rakiet) vie vyniesť na nízku obežnú dráhu do a na geostacionárnu dráhu.
Kompletizácia left|thumb|Saturn V pre Apollo 10 počas presunu na štartovaciu rampu, 11. marec 1969
Po dokončení boli jednotlivé stupne presunuté do Kennedyho vesmírneho strediska. Prvé dva stupne boli také veľké, že ich bolo možné presunúť iba nákladnými člnmi po vode. S-IC, ktorý vyrobili v New Orleans, bol presunutý dole po rieke Mississippi do Mexického zálivu. Po oboplávaní Floridy bol po rieke Banana dopravený do Vertical Assembly Building (dnes Vehicle Assembly Building). Stupeň S-II skonštruovaný v Kalifornii sa presúval cez Panamský prieplav. Tretí stupeň a prístrojová časť boli dopravené letecky lietadlami Pregnant Guppy a Super Guppy.