De geschiedenis van de ruimteverkenning wordt vaak bepaald door de voertuigen die de mensheid de leegte in dreven, en de Saturn-serie wordt beschouwd als een van de belangrijkste technologische prestaties van de 20e eeuw. De Verenigde Staten ontwikkelden deze grote twee- en drietrapsraketten vanaf 1958 en vormden de ruggengraat van het Apollo-programma, de ambitieuze poging om mensen op de maan te landen. Zonder hen zou de sprong van de baan van de aarde naar het oppervlak van de maan sciencefiction zijn gebleven.
Het verhaal begint met de Saturn I, de eerste Amerikaanse raket die speciaal is gebouwd voor ruimtevaart en niet alleen voor het testen van ballistische raketten. Het was een tweetrapsvoertuig dat op vloeibare brandstof reed. Begin jaren zestig speelde het een cruciale, zij het minder glamoureuze, rol: het lanceren van onbemande testversies van het Apollo-ruimtevaartuig en verschillende satellieten in een baan om de aarde. Dit werk was cruciaal om aan te tonen dat het ruimtevaartuig de omgeving kon overleven voordat het levens in gevaar bracht.
Het programma begon op 27 oktober 1961. Het eerste schot was nog maar het begin. Er volgden nog negen succesvolle lanceringen, waarbij telkens de technologie werd verfijnd en het vertrouwen in het systeem werd vergroot. Dankzij deze tests konden ingenieurs de controlesystemen en de structurele integriteit optimaliseren op manieren die theoretische modellen niet konden voorspellen.
Naarmate het doel verschoof naar bemande missies, evolueerde de technologie. De Saturn IB is gemaakt als een verbeterde versie van het originele model. Tussen 1966 en 1968 werd het het werkpaard van zowel onbemande als bemande Apollo-missies in een baan om de aarde. Deze vluchten gingen niet alleen over het bereiken van de ruimte; ze gingen er over leven. Dankzij Saturn IB konden astronauten levensondersteunende systemen en orbitale manoeuvres testen ter voorbereiding op toekomstige reizen naar de ruimte.
Toen de maanlanding eenmaal was bevestigd, trok de Saturn IB zich niet stilletjes terug. Het speelde een cruciale rol in de volgende fase van de Amerikaanse ruimtevaart. Het werd gebruikt om bemanningsleden naar Skylab te vervoeren, het eerste Amerikaanse ruimtestation dat in 1973 werd gelanceerd. Bovendien werd in 1975 het historische Apollo-Sojoez-testproject voltooid, wat de eerste gezamenlijke ruimtevlucht tussen de VS en de Sovjet-Unie markeerde. Deze samenwerking markeerde een overgang van concurrentie naar samenwerking in een lage baan om de aarde.
Deze raketten deden meer dan alleen metalen blikjes de lucht in lanceren. Ze toonden aan dat de VS complexe, meerfasige lanceringen met precisie konden uitvoeren. Gegevens verzameld bij tien Saturn I-lanceringen legden de basis voor de krachtigere Saturn V, die uiteindelijk mensen naar de maan zou brengen. Maar de erfenis van eerdere Saturn-modellen wordt vaak over het hoofd gezien. Zij waren de zijwielen voor de beroemdste raket uit de geschiedenis.
De overgang van onbemande tests naar bemande missies vond niet onmiddellijk plaats. Het vereiste een reeks geleidelijke successen. Elke lancering verhoogde de betrouwbaarheid. Vooral de Saturn IB liet zien hoe aanpasbaar het oorspronkelijke ontwerp kon zijn. Het diende meer dan een decennium in verschillende rollen. Van het testen van de Apollo-capsules tot het ondersteunen van het Skylab-station, het bleef een constante aanwezigheid in de Amerikaanse ruimtevaartoperaties.
Waarom doet dit er nu toe? Het begrijpen van het Saturn-programma biedt context voor moderne ruimtevaart. Het herinnert ons eraan dat het bereiken van de maan geen eenmalig wonder was, maar een reeks berekende risico’s. De technische uitdagingen die de Saturn-teams hebben opgelost – voortstuwing, geleiding, structurele belastingen – zijn nog steeds relevant. Als nieuwe raketten, zoals het Space Launch System
De Saturn V was niet zomaar een raket. Het was een drietrapsbeest, gebouwd voor één doel: mensen naar de maan brengen tijdens het Apollo-programma. De eerste lancering vond plaats op 9 november 1967. Deze enkele machine voerde tussen 1968 en 1972 tien bemanningsmissies uit. Apollo 8 – Apollo 17 reden allemaal op zijn rug. In 1973 vond de laatste onbemande vlucht plaats, waarbij het Skylab-ruimtestation in een baan om de aarde werd gebracht.
Fase één: De hemel doorbreken
Laten we eens kijken hoe het daadwerkelijk van de grond is gekomen. De eerste etappe was een monster. Met een volle tank woog hij ruim 2.000.000 kg. Dat is ongeveer 4.400.000 pond. Het had vijf enorme motoren die kerosine en vloeibare zuurstof verbrandden.
Deze motoren tilden de hele stapel op: de eerste trap, de tweede trap, de derde trap en het Apollo-ruimtevaartuig. Ze versnelden het voertuig tot 8700 km/u. Dat is ongeveer 5.400 mijl per uur. Ze bereikten een hoogte van ongeveer 60 kilometer of 40 mijl. Op deze hoogte scheidde de eerste trap zich. Het is gevallen. Dood gewicht overboord gegooid.
De tweede fase: duw in een baan om de aarde
Toen nam de tweede fase het over. Hij was lichter maar nog steeds zwaar en woog met een volle tank ruim 450.000 kg. In plaats van kerosine werden in dit stadium vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof gebruikt. Vijf kleinere motoren versnelden de klim.
Ze verhoogden de snelheid tot ruim 22.000 km/u. Bijna 14.000 kilometer per uur. Het ruimtevaartuig bereikte een hoogte van ongeveer 190 km (120 mijl). Op dit punt werd ook de tweede fase losgemaakt.
Nu kwam de derde fase. Het had één motor op vloeibare brandstof. Het brandde ongeveer 2,5 minuten. Deze verbranding versnelde het ruimtevaartuig tot 27.400 kilometer per uur, of 17.000 mijl per uur. Genoeg om in een tijdelijke parkeerbaan rond de aarde te komen.
De overgang van parkeerbaan naar translunaire injectie vereiste een nauwkeurige timing en het afvuren van een tweede motor.
Translunaire injectie
De astronauten stopten daar niet. Ze staken de motor van de derde trap opnieuw aan. Het brandde nog 5,5 minuten. De afkaphoogte bedroeg ongeveer 300 km. De snelheid bedroeg ongeveer 40.000 km/uur. Dat is 25.000 kilometer per uur.
Die snelheid was de sleutel. Het was snel genoeg om de zwaartekrachtgreep van de aarde volledig te doorbreken. Uren later, terwijl het ruimtevaartuig veilig weg was, werd de derde fase overboord gegooid. Het Apollo-ruimtevaartuig ging op eigen kracht verder richting de maan.
Het is gek om na te denken over de wiskunde die betrokken is bij deze brandwonden. Twee en een halve minuut. Dan vijf en een halve minuut. Dat is het. Het verschil tussen een baan om de aarde en een interplanetaire reis wordt gemeten in fracties van een minuut en duizenden kilometers per uur.
De Saturn V vloog gewoon niet. Het orkestreerde een complex vertrek in meerdere fasen naar het enige huis dat we ooit hebben gekend. En betrouwbaar.
