زحل الأول

زحل الأول

تم إطلاق أول صاروخ ساتورن 1 في 27 أكتوبر 1961.
وظيفة	مركبة إطلاق متوسطة الرفع
الشركة المصنعة	كرايسلر ( SI ) دوغلاس ( S-IV ) كونفير ( SV )
بلد المنشأ	الولايات المتحدة
مقاس
ارتفاع	55 متر (180 قدم)
القطر	6.60 متر (21 قدم 8 بوصة)
كتلة	510,000 كجم (1,124,000 رطل)
مراحل	2 أو 3 (المرحلة الثالثة طارت، ولكن لم تكن في وضع نشط أبدًا)
سعة
حمولة إلى مدار أرضي منخفض
ارتفاع	185 كم (115 ميل)
الميل المداري	28 درجة
كتلة	9,100 كجم (20,000 رطل) (مرحلتان)
الحمولة إلى TLI
كتلة	2200 كجم (4900 رطل) (مرحلتان)
تاريخ الإطلاق
حالة	متقاعد
مواقع الإطلاق	كيب كانافيرال ، LC-34 و LC-37
مجموع الإطلاقات	10
النجاحات	10
الرحلة الأولى	27 أكتوبر 1961 ( SA-1 )
الرحلة الاخيرة	30 يوليو 1965 ( AS-105 )
نوع الركاب/البضائع	نموذج أولي لـ Apollo CM و Pegasus
المرحلة الأولى – SI
مدعوم بواسطة	8 × H-1
أقصى قوة دفع	6,700 كيلو نيوتن (1,500,000 رطل ف )
وقت الحرق	~150 ثانية
الدافع	لوكس / ار بي-1
المرحلة الثانية – S-IV
مدعوم بواسطة	6 × RL10
أقصى قوة دفع	400 كيلو نيوتن (90000 رطل ف )
دافع محدد	421 ثانية (4.13 كم/ثانية) فراغ
وقت الحرق	~482 ثانية
الدافع	LOX / LH 2
المرحلة الثالثة – SV (طار بشكل غير نشط) [1]
مدعوم بواسطة	2 × RL10
أقصى قوة دفع	133 كيلو نيوتن (30000 رطل ف )
وقت الحرق	~430 ثانية
الدافع	LOX / LH 2
[تعديل على ويكي بيانات]

كان ساتورن 1 ^[أ] صاروخًا مصممًا ليكون أول مركبة إطلاق متوسطة الرفع للولايات المتحدة لحمل حمولات تصل إلى 20000 رطل (9100 كجم) في مدار أرضي منخفض . ^[2] تم تطويره من وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) في عام 1958 من قبل وكالة ناسا المدنية التي تم تشكيلها حديثًا . أثبت تصميمه أنه سليم ومرن. كان ناجحًا في بدء تطوير الدفع الصاروخي الذي يعمل بالهيدروجين السائل ، وإطلاق أقمار بيجاسوس ، والتحقق من طيران وحدة القيادة والخدمة أبولو الديناميكية الهوائية لمرحلة إطلاق. تم إطلاق عشرة صواريخ ساتورن 1 قبل استبدالها بمشتق الرفع الثقيل ساتورن 1 ب ، والذي استخدم مرحلة ثانية أكبر وأعلى من الدفع الكلي ونظام توجيه وتحكم محسن . كما مهد الطريق لتطوير صاروخ ساتورن 5 فائق الثقل الذي حمل أول رجال إلى الهبوط على القمر في برنامج أبولو .

حدد الرئيس جون ف. كينيدي صاروخ ساتورن 1، وإطلاق صاروخ SA-5 على وجه الخصوص، باعتباره النقطة التي ستتفوق فيها قدرة الرفع الأمريكية على السوفييت، بعد أن كانت متأخرة منذ سبوتنيك . ^{[3] [4]}

بدأ مشروع زحل كواحد من عدد من المقترحات لتلبية متطلب جديد لوزارة الدفاع (DoD) لمركبة رفع ثقيلة تدور حول فئة جديدة من أقمار الاتصالات و"الأقمار الصناعية الأخرى". ^[2] دعت المتطلبات إلى مركبة قادرة على وضع 20000 إلى 40000 رطل (9100 إلى 18100 كجم) في المدار، أو تسريع 13200 إلى 26200 رطل (6000 إلى 11900 كجم) للحقن عبر القمر . يمكن للقاذفات الأمريكية الحالية وضع ما يصل إلى حوالي 3900 رطل (1800 كجم) في المدار، ولكن قد يتم توسيعها إلى ما يصل إلى 9900 رطل (4500 كجم) مع مراحل علوية جديدة عالية الطاقة. على أي حال، لن تكون هذه المراحل العلوية متاحة حتى عام 1961 على أقرب تقدير، ولن تفي بمتطلبات وزارة الدفاع للأحمال الثقيلة.

بدأ فريق فيرنر فون براون في وكالة الصواريخ الباليستية للجيش الأمريكي (ABMA) دراسة المشكلة في أبريل 1957. وقد حسبوا أن الصاروخ ذو الأداء المطلوب سيتطلب معززًا في مرحلة أقل بقوة دفع تبلغ حوالي 1.5 مليون رطل (6.7 مليون نيوتن) عند الإقلاع. وكما حدث، بدأت القوات الجوية مؤخرًا العمل على مثل هذا المحرك، وظهر في النهاية باسم F-1 . لكن F-1 لن يكون متاحًا في الإطار الزمني الذي طالبت به وزارة الدفاع وسيقتصر على حوالي مليون رطل في الأمد القريب على أي حال. كان الاحتمال الآخر هو محرك Rocketdyne ، المعروف آنذاك باسم E-1 ، والذي يوفر حوالي 360.000 إلى 380.000 رطل (1.600 إلى 1.700 كيلو نيوتن)، أربعة منها ستصل إلى مستويات الدفع المطلوبة. أصبح هذا النهج هو المفضل وتم إقرانه بمرحلة أولى مبنية من مجموعة من تسعة خزانات موضوعة فوق لوحة دفع حيث سيتم توصيل المحركات والسباكة. تصور التصميم ثمانية خزانات صاروخية مماثلة لمرحلة ريدستون مربوطة حول خزان مركزي أكبر مشتق من صاروخ جوبيتر . سيمكن التشابه في التصميم والقطر من استخدام نفس الأدوات والمرافق المستخدمة لإنتاج الخزانات القديمة، مما يسرع مراحل التصميم والإنتاج للمرحلة الجديدة. ^[5] على عكس ما تم الإبلاغ عنه للصحافة في ذلك الوقت (وانتشر بشكل شائع منذ ذلك الحين)، لم تكن الخزانات مجرد خزانات ريدستون وجوبيتر، بل كانت إصدارات أطول بكثير تم بناؤها من جديد بنفس القطر. ^[5] ومع ذلك، كان التصور هو أن المرحلة الأولى كانت عبارة عن مجموعة من خزانات الوقود المصممة من تصميمات الصواريخ القديمة، مما دفع النقاد إلى الإشارة إليها مازحين باسم " آخر موقف للمجموعة" ، وهو تلاعب باللقب لمعركة ليتل بيغهورن ، "آخر موقف لكاستر".

أعاد فون براون التصميم إلى وزارة الدفاع في ديسمبر 1957 كبرنامج وطني متكامل لتطوير الصواريخ والمركبات الفضائية ، موضحًا التصميم الجديد، المعروف آنذاك ببساطة باسم "سوبر جوبيتر". تم اقتراح العديد من الاختلافات، باستخدام مرحلة أولى مجمعة مشتركة، ومراحل علوية تعتمد على أطلس أو تيتان 1. فضلت ABMA تيتان لأن إنتاج أطلس كان ذا أولوية عالية للغاية ولم يكن هناك سوى القليل من القدرة الزائدة أو لم يكن هناك أي فائض يمكن توفيره. اقترحوا استخدام أدوات تيتان الموجودة بقطر 120 بوصة (3.0 م)، ولكن إطالتها لإنتاج مرحلة جديدة بطول 200 قدم (61 م). سيتم استخدام سنتور كمرحلة ثالثة، وكان من المتوقع أن تكون جاهزة للاستخدام التشغيلي في عام 1963، عندما تكمل المرحلتان السفليتان اختباراتهما. كان التصميم الناتج المكون من ثلاث مراحل أطول وأنحف بكثير من تصميم زحل الذي تم بناؤه في النهاية.

تأسست وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) في فبراير 1958 كجزء من وزارة الدفاع وكانت مسؤولة عن المتطلبات. طلبت ARPA تغييرًا واحدًا فقط في التصميم؛ قلقًا من أن E-1 كان لا يزال في مرحلة التطوير المبكرة، اقترحوا البحث عن بدائل من أجل ضمان دخول الصاروخ الإنتاج في أقرب وقت ممكن. استجابت ABMA بسرعة بتصميم معدّل قليلاً يستبدل محركات E-1 الأربعة بثمانية محركات H-1 ، وهو ترقية طفيفة لمحرك S-3D المستخدم في صواريخ Thor وJupiter. قدروا أن تغيير المحركات سيوفر حوالي 60 مليون دولار وما يصل إلى عامين من وقت البحث والتطوير.

كان فون براون قد أشار في وقت سابق إلى استخدام صواريخ ريدستون وجوبيتر كقاذفات فضائية باسم جونو 1 وجونو 2 على التوالي، وقد قدم مقترحات لإصدارات متعددة المراحل باسم جونو 3 وجونو 4. وقد غير اسم التصميم الجديد إلى جونو 5. كما غطت التكلفة الإجمالية للتطوير البالغة 850 مليون دولار (5.6 مليار دولار في عام 2007) بين عامي 1958 و1963 أيضًا 30 رحلة بحث وتطوير، بعضها يحمل حمولات فضائية مأهولة وغير مأهولة.

وبعد أن تم الارتياح للنتيجة، أمرت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية (ARPA) بإصدار الأمر رقم 14-59، بتاريخ 15 أغسطس 1958، بإنشاء البرنامج: ^[6]

البدء في برنامج تطوير لتوفير معزز كبير لمركبة فضائية بقوة دفع تبلغ حوالي 1.5 مليون رطل استنادًا إلى مجموعة من محركات الصواريخ المتاحة. الهدف المباشر لهذا البرنامج هو إثبات الإطلاق الديناميكي الكامل بحلول نهاية عام 1959.

تبع ذلك في 11 سبتمبر 1958 عقد آخر مع Rocketdyne لبدء العمل على H-1. في 23 سبتمبر 1958، وضعت ARPA وقيادة صواريخ الذخائر العسكرية (AOMC) اتفاقية إضافية لتوسيع نطاق البرنامج، تنص على "بالإضافة إلى الإطلاق الديناميكي الأسير ...، تم الاتفاق بموجب هذا على أنه يجب الآن تمديد هذا البرنامج لتوفير اختبار طيران دفع لهذا المعزز بحلول سبتمبر 1960 تقريبًا". علاوة على ذلك، أرادوا من ABMA إنتاج ثلاثة معززات إضافية، سيكون آخر اثنين منها "قادرين على وضع حمولات محدودة في المدار".

كان لدى فون براون آمال كبيرة في التصميم، وشعر أنه سيكون بمثابة منصة اختبار ممتازة لأنظمة الدفع الأخرى، ولا سيما F-1 إذا نضجت. وقد حدد استخدامات جونو V كمركبة حاملة عامة للبحث والتطوير في "أسلحة الفضاء الهجومية والدفاعية". تم التنبؤ باستخدامات محددة لكل من الخدمات العسكرية، بما في ذلك أقمار الملاحة للبحرية؛ وأقمار الاستطلاع والاتصالات والأرصاد الجوية للجيش والقوات الجوية؛ ودعم مهام القوات الجوية المأهولة؛ والإمدادات اللوجستية من سطح إلى سطح للجيش على مسافات تصل إلى 6400 كيلومتر. اقترح فون براون أيضًا استخدام جونو V كأساس لمهمة قمرية مأهولة كجزء من مشروع هورايزون . يمكن لجونو رفع ما يصل إلى 20000 رطل (9000 كجم) إلى مدار أرضي منخفض، واقترح إطلاق 15 منها لبناء مركبة فضائية قمرية تزن 200000 رطل (91000 كجم) في مدار الأرض.

حتى في هذه المرحلة، كان اسم "ساتورن" (Saturn) "الذي يأتي بعد كوكب المشتري" مستخدمًا. وذكر أحد تقارير وكالة مشاريع البحوث المتقدمة (ARPA) المبكرة: "تعتبر ساتورن أول مركبة فضائية حقيقية حيث كانت دوغلاس دي سي-3 أول طائرة ركاب حقيقية وحصان عمل متين في مجال الطيران". أصبح تغيير الاسم رسميًا في فبراير 1959.

أدى تشكيل وكالة ناسا في 29 يوليو 1958 إلى بذل جهد لجمع برامج إطلاق الصواريخ الثقيلة الموجودة واختيار مجموعة واحدة من التصاميم للعمل المستقبلي. في ذلك الوقت، كان لدى كل من القوات الجوية والجيش الأمريكي فرق تعمل على تطوير مثل هذه المركبات، وهي صاروخ زحل للجيش ونظام الإطلاق الفضائي للقوات الجوية (SLS). ^[7] استخدم نظام الإطلاق الفضائي مجموعة من المكونات المعيارية الشائعة مع معززات الوقود الصلب ومراحل علوية من الهيدروجين والأكسجين للسماح بمجموعة واسعة من تكوينات الإطلاق وأوزان الحمولة. كما طورت كلتا المجموعتين خططًا لقواعد قمرية مأهولة، وهورايزون التابع لجمعية الفضاء الأمريكية مع طريقة Earth Orbit Rendezvous لبناء صاروخ قمري كبير في مدار الأرض، ومشروع لونيكس التابع للقوات الجوية الذي خطط لإطلاق مركبة هبوط ضخمة واحدة باستخدام أكبر تكوينات نظام الإطلاق الفضائي. وكأن هذا لم يكن كافيًا، فقد بدأ مهندسو وكالة ناسا في تصميم سلسلة تصميم نوفا الخاصة بهم ، ويخططون لاستخدامها في ملف تعريف الصعود المباشر المماثل لنهج القوات الجوية.

طُلب من فون براون أن يرأس لجنة لدراسة الجهود القائمة وكتابة التوصيات. قدمت اللجنة تقريرها في 18 يوليو 1958، بدءًا من انتقاد لكيفية التعامل مع البرنامج الأمريكي بشكل سيئ حتى الآن والإشارة إلى أن البرنامج السوفييتي كان متقدمًا بالتأكيد. واستمر في وصف خمسة "أجيال" من الصواريخ، بدءًا من فانغارد المبكر، وحتى جونو، والصواريخ الباليستية العابرة للقارات مثل أطلس وتيتان، والتصميمات المجمعة مثل ساتورن، وأخيرًا، التطوير النهائي، وهو مجموعة تستخدم F-1 بقوة دفع تبلغ 6 ملايين رطل (27 مليون نيوتن). واستمر التقرير في تحديد برنامج استكشاف مأهول باستخدام هذه الصواريخ عندما تصبح متاحة؛ باستخدام الصواريخ الباليستية العابرة للقارات الموجودة، يمكن تشغيل محطة فضائية صغيرة تتسع لأربعة أفراد بحلول عام 1961، وستدعم المجموعات هبوطًا مأهولًا على سطح القمر في عامي 1965 و1966 ومحطة فضائية أكبر تتسع لخمسين فردًا بحلول عام 1967، في حين أن أكبر الصواريخ ستدعم بعثات القمر الكبيرة في عام 1972، وتنشئ قاعدة دائمة على القمر في عامي 1973 و1974، وتطلق رحلات بين الكواكب مأهولة في عام 1977.

في ديسمبر 1958، اجتمعت جميع الفرق لتقديم تصاميمها. اختارت وكالة ناسا اقتراح فون براون في 6 يناير 1959، مما أعطاه دفعة حيوية. في نهاية يناير، حددت وكالة ناسا برنامج التطوير الكامل. وشمل ذلك المراحل العليا من فيجا وسنتور، بالإضافة إلى جونو 5 ومعززات نوفا الخاصة بها. تم إلغاء فيجا لاحقًا عندما تم الكشف عن معلومات عن المرحلة العليا السرية سابقًا أجينا (المعروفة آنذاك باسم "هستلر")، وكان أداؤها مماثلًا تقريبًا لتصميم وكالة ناسا.

بدا أن التقدم في تصميم ساتورن يسير بسلاسة. ففي أبريل 1959، بدأت أولى محركات H-1 في الوصول إلى ABMA، وبدأت عمليات الإطلاق التجريبية في مايو. وبدأ بناء مواقع الإطلاق في مجمع 34 في كيب كانافيرال في يونيو.

ثم، وبشكل غير متوقع تمامًا، في 9 يونيو 1959، أعلن هربرت يورك ، مدير قسم البحوث والهندسة في وزارة الدفاع، أنه قرر إنهاء برنامج ساتورن. وذكر لاحقًا أنه كان قلقًا من أن المشروع كان يأخذ أموال وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة من مشاريع أكثر إلحاحًا، وأنه كما بدا أن ترقيات الصواريخ الباليستية العابرة للقارات الحالية ستوفر القدرة على الرفع الثقيل المطلوبة في الأمد القريب. كما قال قائد ABMA جون ب. ميداريس :

بحلول هذا الوقت، بدأ أنفي يشم رائحة غريبة من "الأسماك". قمت بتشغيل كلابي لمحاولة معرفة ما كان يحدث ومن كان علينا أن نتنافس معه. اكتشفنا أن القوات الجوية اقترحت مركبة مختلفة تمامًا وجديدة تمامًا كمعزز لـ Dynasoar ، باستخدام مجموعة من محركات Titan ورفع مستوى أدائها للحصول على الدفع اللازم للمرحلة الأولى للإقلاع. أطلق على هذا المخلوق عدة أسماء مختلفة: Super Titan، أو Titan C. لم يتم إجراء أي عمل على هذه المركبة بخلاف مخطط هندسي متسرع. ومع ذلك، تم الادعاء بأن المركبة في تكوين من مرحلتين أو ثلاث مراحل يمكن أن تطير بسرعة أكبر من Saturn، والتي كنا نعمل بجد عليها بالفعل لعدة أشهر. تم إرفاق تواريخ وتقديرات بهذا الاقتراح الذي تجاهل في أفضل الأحوال العديد من عوامل التكلفة، وفي أسوأ الأحوال كان دعاية بحتة.

في محاولة لمنع الإلغاء، صاغ مؤيدو زحل من وزارة الدفاع ووكالة مشاريع البحوث المتقدمة مذكرة خاصة بهم يجادلون فيها ضد الإلغاء. وكان العامل ضدهم هو حقيقة أن الجيش أو وكالة ناسا لم يكن لديهم أي متطلب كتابي للداعم في ذلك الوقت. تلا ذلك اجتماع لمدة ثلاثة أيام بين 16 و 18 سبتمبر 1959، حيث استعرض يورك ودرايدن مستقبل زحل وناقشا أدوار تيتان سي ونوفا. كانت النتيجة غير متوقعة بنفس القدر؛ وافق يورك على تأجيل الإلغاء ومواصلة التمويل قصير الأجل، ولكن فقط إذا وافقت وكالة ناسا على تولي فريق ABMA ومواصلة التطوير دون مساعدة من وزارة الدفاع. كانت وكالة ناسا قلقة بنفس القدر من أنه من خلال الاعتماد على أطراف ثالثة في صواريخها المعززة فإنها تعرض برنامجها بالكامل للخطر، وكانت منفتحة للغاية على فكرة الاستيلاء على الفريق.

وبينما استمرت الأطراف في المناقشات على مدار الأسبوع التالي، تم التوصل إلى اتفاق؛ حيث سيظل فريق فون براون في ABMA متحدًا ويواصل العمل كمطورين رئيسيين لـ Saturn، ولكن سيتم نقل المنظمة بأكملها إلى إدارة ناسا. وبموجب أمر تنفيذي رئاسي في 15 مارس 1960، أصبحت ABMA مركز جورج سي مارشال لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا.

في يوليو 1959، ورد طلب تغيير من وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) لترقية المرحلة العليا إلى تصميم أقوى بكثير باستخدام أربعة محركات جديدة تعمل بالهيدروجين السائل/ الأكسجين السائل بقوة 20000 رطل (89 كيلو نيوتن) في مرحلة ثانية أكبر قطرًا 160 بوصة (4.1 متر)، مع تطوير صاروخ سنتور باستخدام محركين من نفس التصميم للمرحلة الثالثة. وحول هذا التغيير، أشار ميداريس إلى:

ولأسباب اقتصادية، أوصينا، وتمت الموافقة على ذلك، بأن نستخدم في بناء المرحلة الثانية نفس قطر المرحلة الأولى من تيتان ـ 120 بوصة. وترتبط التكاليف الرئيسية للأدوات المستخدمة في تصنيع خزانات الصواريخ والهيكل الرئيسي بقطر الخزان. ولا تكلف التغييرات في الطول الكثير أو لا تكلف شيئاً في الأدوات المستخدمة. والطريقة التي يتم بها تقسيم الخزانات داخلياً، أو تعزيز الهيكل من الداخل، أو نوع التفاصيل الهيكلية المستخدمة في النهاية من أجل ربط الهيكل بمعزز كبير أسفله، أو بمرحلة مختلفة الحجم أعلاه، لا تؤثر إلا قليلاً على مشاكل الأدوات المستخدمة. ومع ذلك، فإن التغيير في القطر يثير مسألة رئيسية تتعلق بالأدوات والتكاليف والوقت.

وفجأة، صدر أمر بتعليق العمل في المرحلة الثانية، وطلب إجراء سلسلة كاملة من تقديرات التكلفة والوقت، بما في ذلك النظر في زيادة قطر المرحلة الثانية إلى 160 بوصة. وبدا أن الدكتور يورك قد دخل على الساحة، وأشار إلى أن المتطلبات المستقبلية لـ Dynasoar غير متوافقة مع قطر 120 بوصة. وطرح السؤال حول ما إذا كان من الممكن تصميم Saturn على النحو الذي يسمح له بأن يكون الداعم لهذا المشروع التابع للقوات الجوية.

لقد أصابتنا الصدمة والذهول. لم تكن هذه مشكلة جديدة، ولم نجد سبباً يمنعنا من التفكير فيها، إذا لزم الأمر، أثناء الوقت الذي كانت فيه وزارة الدفاع ووكالة ناسا تناقشان مسألة نوع المراحل العلوية التي ينبغي لنا استخدامها. ومع ذلك، فقد بدأنا بسرعة كبيرة في تقدير تكلفة المشروع على أساس قبول قطر 160 بوصة. وفي الوقت نفسه، طُلب منا تقديم عروض أسعار لبرنامج تشغيلي كامل لتعزيز قوة الدفع لـ Dynasoar لعدد معين من الرحلات. وكما هي العادة، أعطينا رقمين أو ثلاثة أرقام، بدلاً من رقم ثابت واحد، وطلب منا تقدير كل منها.

من أجل التوصل إلى نوع من التسوية، تم تشكيل مجموعة من وكالة ناسا والقوات الجوية ووكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة والجمعية الأمريكية لمهندسي المركبات الفضائية ومكتب وزارة الدفاع للأبحاث والهندسة تحت إشراف لجنة سيلفرشتاين في ديسمبر. كان فون براون متشككًا في استخدام الهيدروجين السائل كوقود للمرحلة العليا، لكن اللجنة أقنعته بأنه الطريق الصحيح لتطوير المرحلة العليا في المستقبل. بمجرد إجراء هذه التغييرات، أصبح مشروع التعزيز التابع لوكالة ناسا الآن خاليًا تمامًا من أي اعتماد على التطورات العسكرية. في تلك المرحلة، كان أي نوع من المرحلة العليا لعبة عادلة، وخلصت اللجنة إلى أنه "إذا كان من المقرر قبول هذه الدوافع لتطبيقات المرحلة العليا الصعبة، فلا يبدو أن هناك أسبابًا هندسية صالحة لعدم قبول استخدام الدوافع عالية الطاقة للتطبيقات الأقل صعوبة للمراحل المتوسطة".

حددت اللجنة عددًا من تكوينات الإطلاق المحتملة المختلفة، والتي تم تجميعها في ثلاث فئات عريضة. كانت المجموعة "أ" عبارة عن إصدارات منخفضة المخاطر مماثلة لتصميمات زحل المقترحة قبل الاجتماع؛ أصبح التصميم الأصلي باستخدام المراحل العلوية من تيتان وسنتور هو A-1، بينما أصبح نموذج آخر يستبدل تيتان بمجموعة من الصواريخ الباليستية متوسطة المدى هو A-2. اقترح تصميم B-1 مرحلة ثانية جديدة تحل محل مجموعة A-2 بتصميم جديد بأربعة محركات باستخدام H-1 مثل المرحلة السفلية. أخيرًا، كانت هناك ثلاثة نماذج من سلسلة C استبدلت جميع المراحل العليا بمراحل هيدروجين سائل. استخدم C-1 مجموعة SI الموجودة في الأسفل، وأضاف مرحلة S-IV الجديدة بأربعة محركات جديدة تتراوح قوتها بين 15000 و20000 رطل (67 إلى 89 كيلو نيوتن)، مع الاحتفاظ بمحركين سنتور في الأعلى، والمعروف الآن باسم مرحلة SV. أضاف طراز C-2 مرحلة S-III جديدة بمحركين جديدين بقوة تتراوح بين 150,000 إلى 200,000 رطل (670 إلى 890 كيلو نيوتن)، مما أبقى S-IV و SV في المقدمة. أخيرًا، أضاف تكوين C-3 مرحلة S-II بأربعة من نفس المحركات، مما أبقى فقط S-III وS-IV في المقدمة. تفوقت طرازات C بسهولة على طرازي A وB، مع الميزة الإضافية المتمثلة في إمكانية تبديلهما ويمكن بناؤهما لتناسب أي متطلبات حمولة مطلوبة.

من بين هذه التصاميم الجديدة للمرحلة، لن يتم تسليم سوى S-IV، وليس بالشكل الذي تم وضعه في تقرير اللجنة. من أجل تلبية جداول التطوير، تم وضع مجموعة من ستة محركات Centaur في المرحلة الجديدة مقاس 220 بوصة (5.6 متر) لإنتاج S-IV "الجديد" بنفس أداء المحركات الأربعة الأصلية المحدثة تقريبًا. عدد كبير من المحركات الصغيرة أقل كفاءة وأكثر إشكالية من عدد أصغر من المحركات الكبيرة، وهذا جعلها هدفًا للترقية المبكرة إلى J-2 واحدة . أدت المرحلة الناتجة، S-IVB ، إلى تحسين الأداء كثيرًا لدرجة أن ساتورن تمكنت من إطلاق Apollo CSM ، مما أثبت قيمته لا تقدر بثمن خلال مشروع أبولو .

في النهاية، لم يتم تسليم تيتان سي أبدًا، ولجأت القوات الجوية بدلاً من ذلك إلى تيتان 2 "المعززة بالدفع" باستخدام صواريخ الوقود الصلب المجمعة . أصبحت هذه التصاميم الجديدة، تيتان 3 ، مركبة الإطلاق الرئيسية للرفع الثقيل لوزارة الدفاع لعقود بعد ذلك حيث تكلف تصنيعها وإطلاقها أقل بكثير، ويرجع ذلك جزئيًا إلى استخدام الوقود فائق الاشتعال الذي يمكن تخزينه في درجة حرارة الغرفة. كان أحد العوامل المهمة في هذا القرار هو أن وزارة الدفاع فضلت أن يكون لديها مركبة إطلاق كانت تحت سيطرتها الكاملة بدلاً من الاضطرار إلى مشاركة زحل مع وكالة ناسا (من بين جميع مركبات تيتان 3 / 4 التي تم إطلاقها خلال فترة تشغيلها التي استمرت 40 عامًا، لم يحمل سوى عدد قليل حمولات ناسا). وبالمثل، أدى تطوير تيتان 3 إلى القضاء على الحاجة إلى مفاهيم التدريج "المرنة" لزحل، والتي لم يعد من المقصود استخدامها إلا في عمليات الإطلاق المأهولة في برنامج أبولو. مع إزالة الحاجة إلى المرونة في تكوين الإطلاق، تم إسقاط معظم هذه التصاميم لاحقًا. لقد نجا صاروخ SV فقط في شكله الأصلي، بينما ظهر صاروخ S-IV في شكل معدّل، بينما تميز صاروخ Saturn V بمرحلة S-II مختلفة تمامًا.

انطلقت المركبة ساتورن 1 في رحلتها الأولى في 27 أكتوبر 1961 بمرحلة علوية وهمية ومرحلة أولى مزوّدة بالوقود جزئيًا. كان التوتر شديدًا في الحصن حيث لم تنجح أي مركبة إطلاق حتى الآن في المحاولة الأولى وكان هناك خوف واسع النطاق من انفجار المنصة. نظرًا لأن ساتورن كانت أكبر مركبة معززة تم إطلاقها حتى الآن، فمن المؤكد أن مثل هذا الحدث سيكون مدمرًا للغاية، وربما يؤدي إلى خروج مجمع الإطلاق عن الخدمة لمدة ستة أشهر.

ولكن في النهاية تلاشت هذه المخاوف عندما انطلق الصاروخ المعزز وأجرى رحلة تجريبية خالية من العيوب. وتبع ذلك ثلاث رحلات أخرى بمراحل علوية وهمية على مدى الأشهر السبعة عشر التالية، وكانت جميعها ناجحة بالكامل أو في الأغلب. وفي اثنتين منها تم ملء الصاروخ S-IV بالماء وتفجيره على ارتفاع عالٍ بعد انفصال المراحل لتشكيل سحابة جليدية تم تصويرها بعد ذلك.

كانت الرحلة رقم 5 في يناير 1964 هي الأولى التي تحمل صاروخ S-IV حيًا، والذي أعاد تشغيل محركه في المدار للانطلاق إلى ارتفاع عالٍ حيث سيبقى حتى يتحلل بعد عامين. وتبع ذلك رحلتان أخريان خلال العام مع مركبات القيادة والسير Apollo النموذجية.

ولكن عند هذه النقطة، كان ظهور تيتان 3 قد حرم صاروخ ساتورن من دوره كقاذفة تابعة لوزارة الدفاع الأمريكية، ومع تطوير صاروخ ساتورن 1B الأحدث والمحسن (حيث انتهى الأمر بمركبة القيادة والسير أبولو إلى أن تكون أثقل مما كان متوقعًا في الأصل، وبالتالي كانت بحاجة إلى مركبة إطلاق أكثر قوة)، سرعان ما أصبح الصاروخ يتيمًا ولم يعد من الممكن العثور على استخدام عملي له.

كانت الحمولة الرئيسية لـ Saturn I هي النسخة النمطية لوحدات القيادة والخدمة الخاصة بـ Apollo ونظام الهروب من الإطلاق . كما حملت المركبات الثلاث الأخيرة أيضًا أقمار Pegasus الصغيرة في محول المركبة الفضائية للمرحلة الثانية.

تم النظر في استخدام صاروخ ساتورن 1 لإطلاق طائرة الفضاء X-20 Dyna-Soar ، ^[8] وفي وقت لاحق، لإطلاق كبسولة جيميني في مهمة مقترحة حول القمر . ^{[9] [10]} ومع خفض تمويل Dyna-Soar في عام 1963 والتقدم الكبير في تطوير أبولو، إلا أن هذه المقترحات لم تتحقق أبدًا.

بعد ذلك بكثير، تم اعتبار ساتورن 1 أيضًا نظامًا صاروخيًا باليستيًا قصير المدى في مفهوم تاباس. ^{[ بحاجة لمصدر ]} زود تاباس ساتورن بـ 25 طنًا متريًا (55000 رطل) من الأسلحة التقليدية في نظام حامل ميكانيكي يضمن أن الصاروخ سيضرب ويدمر مدرج العدو، مما يجعله خارج الخدمة لمدة ثلاثة أيام. اعتُبر النظام خطيرًا للغاية بحيث لا يمكن نشره؛ فعند إطلاقه سيبدو وكأنه ضربة نووية وقد يستدعي ردًا بالمثل.

تم تطوير المرحلة الثالثة من صاروخ SV كمرحلة صاروخية لـ Centaur، وقد تم إطلاقها بشكل غير نشط أربع مرات على صاروخ Saturn I بخزانات مملوءة بالماء. ولم تقم بأي مهمة نشطة على الإطلاق. ستصبح SV مرحلة عليا لمركبات الإطلاق Atlas-Centaur وTitan III ومشتقاتهما.

المعلمة	SI – المرحلة الأولى	س-4 – المرحلة الثانية	SV – المرحلة الثالثة
الارتفاع (م)	24.48	12.19	9.14
القطر (م)	6.52	5.49	3.05
الكتلة الإجمالية (كجم)	432,681	50,576	15,600
الكتلة الفارغة (كجم)	45,267	5,217	1,996
المحركات	8 × H-1	6 × RL10	2 × RL10
الدفع (كيلو نيوتن)	7,582	400	133
مزود خدمة الإنترنت (ثانية)	288	410	425
مزود خدمة الإنترنت (كم/ثانية)	2.82	4.02	4.17
مدة الحرق (ثانية)	150	482	430
الدافع	ار بي-1 / لوكس	LH 2 / LOX	LH 2 / LOX

كانت المرحلة الأولى من SI مدعومة بثمانية محركات صاروخية من طراز H-1 تحرق وقود RP-1 مع الأكسجين السائل (LOX) كمؤكسد. تتكون خزانات الوقود من خزان صاروخي مركزي من طراز Jupiter يحتوي على LOX، محاط بمجموعة من ثمانية خزانات صاروخية من طراز Redstone : أربعة مطلية باللون الأبيض، تحتوي على LOX؛ وأربعة مطلية باللون الأسود، تحتوي على وقود RP-1. تم تثبيت المحركات الخارجية الأربعة على محاور ، مما يسمح بتوجيهها لتوجيه الصاروخ. في مركبات Block II (SA-5 حتى SA-10)، وفرت ثماني زعانف استقرارًا ديناميكيًا هوائيًا أثناء الطيران عبر الغلاف الجوي.

الخصائص العامة

• الطول: 80.3 قدم (24.5 متر)
• القطر: 21.4 قدم (6.5 متر)

محرك

• 8 × H-1
  • الدفع: 1,500,000 رطل قوة (6,700 كيلو نيوتن)
  • مدة الاحتراق: 150 ثانية
  • الوقود: RP-1 / LOX

كانت المرحلة الثانية من الصاروخ S-IV مدعومة بستة محركات صاروخية من طراز RL10 تعمل بالهيدروجين السائل (LH ₂ ) كوقود مع LOX كمؤكسد، مثبتة على محاور. استخدمت خزانات الوقود حاجزًا مشتركًا واحدًا لفصل خزانات الوقود LOX وLH ₂ ، مما أدى إلى توفير 20% من الوزن الهيكلي إلى جانب الطول والتعقيد المرتبطين بالبناء.

الخصائص العامة

• الطول: 40 قدم (12 متر)
• القطر: 18 قدم (5.5 متر)

محرك

• 6 × RL10
  • الدفع: 90000 رطل قوة (400 كيلو نيوتن)
  • وقت الاحتراق: ~410 ثانية
  • الوقود: LH ₂ / LOX

تم توجيه مركبات ساتورن 1 بلوك 1 (SA-1 إلى SA-4) بواسطة أدوات محمولة في عبوات أعلى المرحلة الأولى SI، وشملت منصة ST-90 المستقرة، التي صنعتها شركة فورد للأجهزة واستخدمت في صاروخ ريدستون. ^[11] اتبعت هذه المركبات الأربع الأولى مسارات باليستية غير مدارية، ولم تنفصل المراحل العلوية الوهمية عن المرحلة ذات الطاقة الفردية.

تضمنت مركبات Block II (SA-5 إلى SA-10) مرحلتين تعملان بالطاقة، ودخلت في مدارات. بدءًا من SA-5، تم حمل أدوات التوجيه على وحدة الأجهزة (IU) ، قبل مرحلة S-IV مباشرةً. كان أول إصدار من IU يبلغ قطره 154 بوصة (3.9 مترًا) وارتفاعه 58 بوصة (150 سم)، وقد تم تصميمه وبنائه بواسطة مركز مارشال لرحلات الفضاء . تم احتواء مكونات التوجيه والقياس عن بعد والتتبع والطاقة في أربع حاويات أسطوانية مضغوطة متصلة مثل الأسلاك بمحور مركزي. ^[12] طارت هذه النسخة على SA-5 وSA-6 وSA-7.

قامت MSFC بتحليق النسخة 2 من IU على SA-8 وSA-9 وSA-10. كانت النسخة 2 بنفس قطر النسخة 1، لكن ارتفاعها كان 34 بوصة (86 سم) فقط. وبدلاً من الحاويات المضغوطة، تم تعليق المكونات على الجانب الداخلي من الجدار الأسطواني، مما أدى إلى تقليل الوزن. ^[13]

كان الكمبيوتر التوجيهي للكتلة الثانية هو IBM ASC-15 . وشملت الأجهزة الأخرى التي تحملها IU مكونات نشطة، والتي وجهت المركبة؛ ومكونات الركاب، التي أرسلت البيانات عن بعد إلى الأرض للاختبار والتقييم لاستخدامها في الرحلات اللاحقة. كانت المنصة المستقرة ST-90 هي وحدة IMU النشطة لـ SA-5 والمرحلة الأولى من SA-6. كانت ST-124 هي الراكب على SA-5 ونشط للمرحلة الثانية من SA-6 والمهام اللاحقة. كانت IU بها نافذة بصرية للسماح بمحاذاة المنصة بالقصور الذاتي قبل الإطلاق.

كانت مرحلة SV مخصصة لتشغيل محركين من طراز RL-10A-1 يحرقان الهيدروجين السائل كوقود والأكسجين السائل كمؤكسد. استخدمت خزانات الوقود حاجزًا مشتركًا لفصل الوقود. تم إطلاق مرحلة SV أربع مرات ^[14] في المهام SA-1 حتى SA-4 ؛ في جميع هذه المهام الأربع كانت خزانات SV مملوءة بالماء لاستخدامها كصابورة أثناء الإطلاق. لم يتم إطلاق المرحلة مطلقًا في تكوين نشط على أي مركبة إطلاق زحل. تم استخدام هذه المرحلة أيضًا على Atlas-LV3C باسم Centaur، والتي لا تزال مشتقاتها الحديثة تعمل حتى اليوم، مما يجعلها مرحلة صاروخ زحل الوحيدة التي لا تزال تعمل حاليًا.

الخصائص العامة

• الطول: 29.9 قدم (9.1 متر)
• القطر: 10 أقدام (3.0 م)

محرك

• 2 × RL10
  • الدفع: 29,899 رطل قوة (133.00 كيلو نيوتن)
  • وقت الاحتراق: ~430 ثانية
  • الوقود: LH ₂ / LOX

رقم سري	مهمة	تاريخ الإطلاق (UTC)	ملحوظات
س أ-1	س أ-1	27 أكتوبر 1961 15:06:04	أول رحلة تجريبية. الكتلة الأولى. مدارية فرعية. المدى: 398 كم. الأوج: 136.5 كم. كتلة الأوج: 115700 رطل (52500 كجم). مرحلتان وهميتان S-IV وSV.
س أ-2	س أ-2	25 أبريل 1962 14:00:34	الرحلة التجريبية الثانية. الكتلة الأولى. مدارية فرعية. تم إطلاق 86000 كجم من الماء عند أوج 145 كم، أول إطلاق لمشروع Highwater . مراحل وهمية S-IV وSV.
إس إيه-3	إس إيه-3	16 نوفمبر 1962 17:45:02	الرحلة التجريبية الثالثة. الكتلة الأولى. مدارية فرعية. تم إطلاق 86000 كجم من الماء عند أوج ارتفاع 167 كم، الإطلاق الثاني لمشروع Highwater. مرحلتان وهميتان S-IV وSV.
إس إيه-4	إس إيه-4	28 مارس 1963 20:11:55	الرحلة التجريبية الرابعة. الكتلة الأولى. دون مدارية. المرحلة الثانية الوهمية S-IV والمرحلة الثالثة SV. الأوج: 129 كم. المدى: 400 كم.
إس إيه-5	إس إيه-5	29 يناير 1964 16:25:01	أول صاروخ حي من المرحلة الثانية من صاروخ إس-4. أول صاروخ من الكتلة الثانية. أول صاروخ يصل إلى المدار: 760 × 264 كم. الكتلة: 38700 رطل (17550 كجم). تحلل في 30 أبريل 1966. حدد جون كينيدي هذا الإطلاق باعتباره الصاروخ الذي سيضع قدرة الرفع الأمريكية في المقدمة مقارنة بالسوفييت، بعد تأخرها منذ سبوتنيك. [4]
إس إيه-6	أ-101	28 مايو 1964 17:07:00	أول إطلاق لوحدة CSM من طراز أبولو . الكتلة الثانية. المدار: 204 × 179 كم. الكتلة: 38900 رطل (17650 كجم). تحللت وحدة أبولو BP-13 في الأول من يونيو 1964.
إس إيه-7	أ-102	18 سبتمبر 1964 16:22:43	إطلاق مركبة القيادة والسير الثانية من نوع أبولو. الكتلة الثانية. المدار: 203 × 178 كم. الكتلة: 36800 رطل (16700 كجم). تحللت مركبة أبولو بي بي-15 في 22 سبتمبر 1964.
إس إيه-9	أ-103	16 فبراير 1965 14:37:03	ثالث نموذج أولي لـ CSM من برنامج أبولو. أول قمر صناعي صغير الحجم من نوع Pegasus. المدار: 523 × 430 كم. الكتلة: 3200 رطل (1450 كجم). تحلل Pegasus 1 في 17 سبتمبر 1978. تحللت Apollo BP-26 في 10 يوليو 1985.
إس إيه-8	أ-104	25 مايو 1965 07:35:01	رابع مركبة فضائية من نوع أبولو. إطلاق ليلي فقط. قمر ​​صناعي ثانٍ لمراقبة النيازك الدقيقة بيجاسوس. مدار: 594 × 467 كم. كتلة: 3200 رطل (1450 كجم). تحلل بيجاسوس 2 في 3 نوفمبر 1979. تحلل أبولو BP-16 في 8 يوليو 1989.
س أ-10	أ-105	30 يوليو 1965 13:00:00	القمر الصناعي الثالث لنيازك بيجاسوس الصغيرة. مداره: 567 × 535 كم. كتلته: 3200 رطل (1450 كجم). تحلل بيجاسوس 3 في 4 أغسطس 1969. تحلل أبولو BP-9A في 22 نوفمبر 1975.

لمزيد من عمليات إطلاق مركبات سلسلة Saturn-1، راجع صفحة Saturn IB.

اعتبارًا من عام 2021 ^[تحديث]، هناك ثلاثة مواقع حيث يتم عرض مركبات اختبار ساتورن 1 (أو أجزاء منها): ^[15]

أول مرحلة اختبار ثابتة لصاروخ ساتورن 1. صُنعت في مركز مارشال لرحلات الفضاء، واستُخدمت في العديد من اختبارات الإطلاق الثابتة لمركز مارشال لرحلات الفضاء منذ عام 1960، ثم تم شحنها واستخدامها في منشأة تجميع ميشود لاختبار الملاءمة، قبل إعادتها إلى ألاباما. وهي الآن معروضة أفقيًا بجوار برج الاختبار الثابت في مركز مارشال لرحلات الفضاء. في عام 2019، ورد أن وكالة ناسا أتاحت هذه المرحلة للتبرع بها لمنظمة، مع وجود شرط وحيد وهو "رسوم شحن" تبلغ حوالي 250 ألف دولار لتغطية تكاليف النقل. ^[16]

على ما يبدو، مع عدم وجود استفسارات من قبل المؤسسات المؤهلة للحصول على مرحلة SA-T، تم هدم المعزز في أو حوالي 4 أبريل 2022. ^[17]

• 
  SA-T، يقع على الجانب الشمالي من منصة الاختبار الثابتة MSFC، 1965.
• 
  SA-T في MSFC
• 
  صورة بديلة لـ SA-T في MSFC.
• 
  حامل الاختبار الثابت MSFC، SA-T في أسفل اليمين.
• 
  حامل الاختبار الثابت MSFC، مع SA-T على اليسار.

مركبة الاختبار الديناميكية SA-D Saturn I Block 1. تم تصنيعها في MSFC، واستُخدمت في العديد من اختبارات MSFC الديناميكية حتى عام 1962. وهي معروضة الآن في وضع رأسي مع مرحلة علوية وهمية في حديقة الصواريخ بالقرب من مقر MSFC، إلى جانب العديد من الأمثلة على المركبات التراثية مثل صاروخ V-2 (A4)، وRedstone، وJupiter-C، وJupiter IRBM.

• 
  SA-D في الخلف، بين الصواريخ الأخرى التي تم تطويرها في MSFC.
• 
  وكالة ناسا تحرك محول مرحلة إطلاق مركبة SLS، مع SA-D في الخلف.

مركبة الاختبار الديناميكية SA-D5 Block 2 - تتكون من مرحلة التعزيز SI-D5 والمرحلة العلوية الديناميكية/الهيدروستاتيكية S-IV-H/D، والتي استُخدمت في الاختبارات في منصة MSFC الديناميكية عام 1962. كما تم شحنها واستخدامها للفحص في LC-37B في كيب كانافيرال عام 1963. وتم إعادتها إلى ألاباما وتعديلها لاستخدامها كمرحلة اختبار ديناميكية S-IB. تم التبرع بها من قبل وكالة ناسا/MSFC إلى ولاية ألاباما في نفس وقت مركبة الاختبار الديناميكية Saturn V وهي الآن معروضة في وضع رأسي في مركز الفضاء والصواريخ الأمريكي (سابقًا مركز ألاباما للفضاء والصواريخ)، هانتسفيل، ألاباما، حيث أصبحت معلمًا محليًا مألوفًا للغاية.

• 
  SA-D5 (يسار) في مركز الفضاء والصواريخ في ألاباما، 1970
• 
  SA-D5 (يسار) في مركز الفضاء والصواريخ الأمريكي، 2011.
• 
  SA-D5 في مركز الفضاء والصواريخ الأمريكي، 2017.

• مقارنة بين عائلات الصواريخ المدارية
• مقارنة بين أنظمة الإطلاق المداري

• بيلشتاين، روجر إي. (1996). مراحل زحل: تاريخ تكنولوجي لمركبات الإطلاق أبوللو/زحل. سلسلة تاريخ ناسا. واشنطن: ناسا. رقم ISBN 978-0-16-048909-9. تم أرشفة النسخة الأصلية في 2004-10-15.
• كادبوري، ديبورا (2006). سباق الفضاء: المعركة الملحمية بين أمريكا والاتحاد السوفييتي للسيطرة على الفضاء . نيويورك: دار هاربر كولينز للنشر. رقم ISBN 978-0-06-084553-7.
• داوسون، فرجينيا ب.؛ بولز، مارك د. (2004). ترويض الهيدروجين السائل: صاروخ المرحلة العليا من القنطور 1958-2002 (PDF) . سلسلة تاريخ ناسا. واشنطن: ناسا. ISBN 978-0-16-073085-6. تم أرشفة النسخة الأصلية (PDF) في 2006-09-29.
• نيوفيلد، مايكل ج. (2007). فون براون: حالم الفضاء، مهندس الحرب . نيويورك: ألفريد أ. كنوبف. ISBN 978-0-307-26292-9.
• مذكرة ناسا الفنية X-881 - وصف أنظمة أبولو المجلد الثاني - مركبات الإطلاق زحل (ملف PDF)