Historie vesmírného průzkumu je často definována vozidly, která vezla lidstvo do prázdnoty, a série Saturn je považována za jeden z nejvýznamnějších technologických počinů 20. století. Spojené státy začaly vyvíjet tyto velké dvou- a třístupňové rakety v roce 1958 a staly se základem programu Apollo, ambiciózního úsilí o přistání lidí na Měsíci. Bez nich by přechod z oběžné dráhy Země na povrch Měsíce zůstal sci-fi.
Příběh začíná Saturnem I, první americkou raketou navrženou speciálně pro kosmické lety, nejen pro testování balistických raket. Jednalo se o dvoustupňový stroj na kapalné palivo. Na počátku 60. let sehrál klíčovou, i když méně viditelnou, roli při vynášení bezpilotních testovacích verzí kosmické lodi Apollo a různých satelitů na oběžnou dráhu Země. Tato práce byla zásadní pro prokázání, že kosmická loď může přežít ve vesmírném prostředí, než ohrozí lidské životy.
Program začal 27. října 1961. První spuštění byl jen začátek. Následovalo devět dalších úspěšných spuštění, z nichž každý vylepšil technologii a zvýšil důvěru v systém. Tyto testy umožnily inženýrům optimalizovat řídicí systémy a strukturální integritu způsoby, které teoretické modely nemohly předvídat.
Jak se cíl posunul směrem k pilotovaným misím, technologie se vyvíjela. Saturn IB byl vytvořen jako vylepšená verze původního modelu. V letech 1966 až 1968 se stal tahounem bezpilotních i pilotovaných misí programu Apollo na oběžné dráze Země. Tyto lety nebyly zaměřeny pouze na cestu do vesmíru, ale na život v něm. Saturn IB umožnil astronautům otestovat systémy podpory života a orbitální manévry v rámci přípravy na budoucí cesty do vesmíru.
Poté, co se přistání na Měsíci stalo potvrzeným faktem, Saturn IB tiše nezmizel v temnotě. Hrál klíčovou roli v další fázi amerických vesmírných letů. Sloužil k přepravě posádky na Skylab, první americkou vesmírnou stanici, vypuštěnou v roce 1973. Kromě toho byl v roce 1975 dokončen historický projekt Apollo-Sojuz, který znamenal první společný americko-sovětský vesmírný let. Tato spolupráce znamenala přechod od konkurence ke spolupráci na nízké oběžné dráze Země.
Tyto rakety dokázaly víc než jen poslat kovové kanystry do nebe. Prokázali, že USA jsou schopny provádět složité vícestupňové starty s vysokou přesností. Data shromážděná z deseti startů Saturnu I položila základy pro výkonnější raketu Saturn V, která by nakonec dopravila lidi na Měsíc. Dědictví dřívějších modelů Saturnu však často zůstává bez povšimnutí. Byly to „cvičná kola“ pro nejslavnější raketu historie.
Přechod od bezpilotního testování k pilotovaným misím nebyl okamžitý. Vyžadoval řadu postupných úspěchů. Každý start zvyšoval spolehlivost. Konkrétně Saturn IB ukázal, jak adaptivní může být originální design. Více než deset let sloužil v několika rolích. Od testování kapslí Apollo až po podporu Skylab zůstal stálou přítomností v amerických vesmírných operacích.
Proč je to nyní důležité? Pochopení programu Saturn poskytuje kontext pro moderní vesmírné lety. Připomíná nám, že přistání na Měsíci nebylo jediným zázrakem, ale řadou vypočítaných rizik. Technické problémy, které týmy Saturn řešily – trakce, navigace, strukturální zatížení – zůstávají aktuální dodnes. Jakmile budou k dispozici nové rakety, jako je Space Launch System
Saturn 5 byl víc než jen raketa. Byl to třístupňový stroj navržený za jediným účelem: dostat lidi na Měsíc v rámci programu Apollo. První start se uskutečnil 9. listopadu 1967. Toto vozidlo absolvovalo deset pilotovaných misí v letech 1968 až 1972. Odstartovaly na něm všechny mise od Apolla 8 po Apollo 17. V roce 1973 se uskutečnil poslední bezpilotní let, kterým se na oběžnou dráhu dostala vesmírná stanice Skylab.
První fáze: Prolomte oblohu
Pojďme se podívat, jak se to vlastně odlepilo od země. První etapa byla obří. S plnou nádrží jeho hmotnost přesahovala 2 000 000 kg. To je asi 4 400 000 liber. Byla vybavena pěti obrovskými motory, které spalovaly petrolej a kapalný kyslík.
Tyto motory zvedly celou nosnou raketu – první, druhý a třetí stupeň a také kosmickou loď Apollo. Zrychlili zařízení na rychlost 8700 km/h. To je přibližně 5400 mil za hodinu. Výška dosáhla asi 60 kilometrů (40 mil). V této výšce se první stupeň oddělil. Byla resetována. Zbavil se mrtvé váhy.
Druhý stupeň: Vložení na oběžnou dráhu
Poté se práce ujala druhá etapa. Byl lehčí, ale přesto těžký: s plnou nádrží jeho hmotnost byla více než 450 000 kg. Místo petroleje byl v této fázi použit kapalný vodík a kapalný kyslík. Pět menších motorů zrychlovalo stoupání.
Zvýšili rychlost na více než 22 000 km/h. Téměř 14 000 mil za hodinu. Loď dosáhla výšky asi 190 km (120 mi). V této fázi se oddělil i druhý stupeň.
Poté vstoupila v platnost třetí etapa. Měla jeden motor na kapalné palivo. Fungovalo to asi 2,5 minuty. Tento impuls urychlil kosmickou loď na 27 400 kilometrů za hodinu nebo 17 000 mil za hodinu. To stačilo ke vstupu na dočasnou udržovací oběžnou dráhu kolem Země.
Přechod z udržovací oběžné dráhy na translunární trajektorii vyžadoval přesné načasování a restart motoru.
Translunární trajektorie
Astronauti se tam nezastavili. Znovu zapálili motor třetího stupně. Fungovalo to dalších 5,5 minuty. Výška odstávky byla asi 300 km. Rychlost dosahovala přibližně 40 000 km/h. To je 25 000 mil za hodinu.
Právě tato rychlost se stala klíčovou. Stačilo zcela překonat gravitační přitažlivost Země. O něco později, když byla loď bezpečně pryč, byl třetí stupeň odhozen. Kosmická loď Apollo pokračovala ve své cestě sama a pohybovala se setrvačností směrem k Měsíci.
Je úžasné přemýšlet o matematice, která stojí za těmito impulsy. Dvě a půl minuty. Pak pět a půl minuty. To je vše. Rozdíl mezi orbitálním letem a meziplanetárním letem se měří ve zlomcích minuty a tisících kilometrů za hodinu.
Saturn 5 nejen létal. Vedl složitou, vícestupňovou výstup do vesmíru do jediného domova, který jsme kdy znali. A udělal to spolehlivě.