Saturn-rakettiperhe

Saturn-rakettiperhe on joukko raketteja, jotka kehitti pääasiassa saksalaisista koostunut Wernher von Braunin johtama raketti-insinööriryhmä. Ne valittiin Apollo-ohjelman kantoraketeiksi ja lopulta Saturn V vei ensimmäisen ihmisen Kuuhun.
Toinen merkittävä Saturn-raketti oli Saturn IB.

Varhaiset kehitysvaiheet
Wernher von Braun oli suunnitellut Saksan sodan aikaisen V2-raketin. Sodan jälkeen hän oli siirtynyt Yhdysvaltoihin, mutta pysyi vuodet 1945–1957 sivussa natsimenneisyytensä vuoksi. Viisikymmentäluvun lopulla avaruuskilpa oli täydessä käynnissä ja Yhdysvaltain Vanguard-raketit olivat epäonnistuneet. Yhdysvaltain hallitus päätti tällöin pyytää avuksi von Braunia, joka alkoi suunnitella Saturn-raketteja.

Saturn pohjautuu Wernher von Braunin 1957 kehittämään konseptiin. Se muistutti vahvasti saksalaisen Aggregat-rakettisarjan malleja A9–A12. Hän luovutti ehdotelman Yhdysvaltojen puolustusministeriölle työntövoimaltaan 6,7 MN:n raketin tarpeesta.
Kyseinen raketti voisi kuljettaa 10–20 tonnia lastia Maan kiertoradalle tai 3–6 tonnia mihin tahansa Aurinkokunnassa.
Seuraavana vuonna Advanced Research Projects Agency (ARPA) hyväksyi tutkimus ja kehityssuunnitelman  Juno V:ksi nimetylle raketille (jatkumona aiemmille Juno I, Juno II, Jupiter-C ja Jupiter IRBM -raketeille). 

Von Braunin ryhmä tutki kahta lähestymistapaa: Ensimmäinen oli useamman raketin käyttäminen, toinen yhden uuden ennen näkemättömän suuren rakettimoottorin kehittäminen.

Ehdotettiin, että käytännöllisin tapa oli yhdistää olemassa olevia moottoreita yhteen. Von Braun ehdotti rakennetta, jossa kahdeksan Redstone -ohjuksen vaihetta yhdistettäisiin yhden Jupiter-ohjuksen vaiheen ympärille. Kukin näistä yhdeksästä raketista käyttäisi johdannaista S-3D -moottorista, joka oli jo käytössä Thorissa ja Jupiter-ohjuksissa. S-3D -moottoreiden valmistaja Rocketdyne sai sopimuksen päivittää  moottorit 670 kn:sta 840 kN:iin. Tuloksena oli H-1.

Samaan aikaan Rocketdyne suunnitteli moottoria, joka korvaisi yhdellä moottorilla koko H-1 -klusterin, tunnukseltaan se oli F-1. 

1959 Von Braun ehdotti että raketin nimeksi tulisi vaihtaa "Saturn", mikä on yksi askel eteenpäin Jupiterista Maasta katsottuna, ja ARPA hyväksyi muutoksen. Samaan aikaan armeija päätti ettei sillä ole välitöntä tarvetta niin suurelle raketille ja luovutti hankkeen vasta perustetulle NASAlle. NASA suunnitteli siihen aikaan omaa suurta rakettia, Nova-rakettia, mutta päätti tutustua von Braunnin työhön tosissaan. Samalla von Braunin ryhmä siirtyi kehittämään raketin ylempiä vaiheita. Vuonna 1960 von Braun nimitettiin Marshall Space Flight Centerin johtajaksi ja Saturn-ohjelma käynnistyi toden teolla.

Silverstein-komitea

Hallinnon komissio, "Saturn Vehicle Evaluation Committee" (paremmin tunnettu nimellä Silverstein-komitea) kasattiin suosittelemaan mihin suuntaan NASAn kannatti hanketta viedä.

Komitea suositteli uusien vetyä polttavien ylempien vaiheiden rakentamista Saturniin ja hahmotteli kahdeksan eri konstruktiota suurelle raketille. Ne vaihtelivat vähäisen riskin suunnitelmista, joissa käytettäisiin runsaasti jo olevaa tekniikka, aina uusiin konstruktioihin, jotka pohjaisivat vielä kehittämättömiin tekniikoihin.

Konstuktiot olivat:

Saturn A
A-1 – Saturn klusteri ensimmäisenä, Titan toisena ja Centaur kolmantena vaiheena
A-2 – Saturn klusteri ensimmäisenä, ehdotettu Jupiter klusteri toisena ja Centaur kolmantena vaiheena

Saturn B
B-1 – Saturn klusteri ensimmäisenä, ehdotettu Titan klusteri toisena, ehdotuttu S-IV kolmantena ja Centaur neljäntenä vaiheena

Saturn C
C-1 – Saturn klusteri ensimmäisenä, ehdotettu S-IV toisena vaiheena
C-2 – Saturn klusteri ensimmäisenä, ehdotettu S-II toisena ja ehdotettu S-IV kolmantena vaiheena
C-3, C-4 ja C-5 – kaikki perustuivat eri versioihin uudesta F-1 -moottoreita käyttävästä ensimmäisestä vaiheesta, ehdotetun S-II:n variainteista toiseen vaiheeseen ja ehdotetusta S-IV:stä kolmantena vaiheena

Sopimus uuden vetyä polttavan moottorin kehittämisestä annettiin Rocketdynelle 1960 ja Saturn IV -vaiheen kehittämisestä Douglasille samana vuonna.

Apollo-ohjelma
Presidentti John F. Kennedyn 1961 antama lupaus ihmisen lähettämisestä Kuuhun vuosikymmenen loppuun mennessä toi lisää pontta NASAn toimintaan ja varsinkin Saturn-ohjelmaan. 

Sekä Novaa että Saturnia sovitettiin tehtävään, sillä ne olivat konstruktioiltaan lähellä toisiaan ja niissä oli yhteisiä osia. Saturn nähtiin helpommaksi tuotantoon saatavaksi, sillä useat sen osat oli suunniteltu lentokoneella kuljetettaviksi.

Nova-raketti olisi vaatinut uusia tehtaita kaikille päävaiheille ja oli vaarana, että ei ehdittäisi ajoissa. Saturn vaati vain yhden uuden tehtaan ja valittiin pääosin tästä syystä.

Saturn C-5 (myöhemmin nimettiin Saturn V:ksi) oli voimakkain Silverstein-komitean ehdotuksista ja nähtiin kaikkein sopivimmaksi konstruktioksi. Tässä vaiheessa kaikki vaiheet olivat olemassa tosin vain paperilla. Huomattiin että hyvin todennäköisesti varsinainen kuualus olisi valmis testattavaksi ennen rakettia. NASA päätti siksi jatkaa C-1:n (myöhemmin Saturn I) kehittämistä testiraketiksi, sillä sen ensimmäinen vaihe perustui olemassa olevaan tekniikka (Redstone ja Jupiter IRBM) ja sen ylempi vaihe oli jo kehitteillä.

Laukaistut raketit

Lopulta seuraavia Saturn perheen raketteja laukaistiin:
 Saturn I – kymmenen rakettia lensi S-I:n ja myöhemmilla lennoilla S-IV -vaiheiden testauksessa
 Saturn IB – 9 laukaisua, paranneltu versio Saturn I:stä voimakkaammalla ensimmäisellä vaiheella S-IB:llä ja Saturn V:n S-IVB toisena vaiheena. Näillä tehtiin ensimmäiset miehitetyt Apollo-lennot kiertoradalle ja myöhemmin niitä käytettiin Skylab- ja Apollo-Soyuz -lennoilla.
 Saturn V – 12 laukaisua, Kuuraketti, joka vei avaruuslentäjät Kuuhun
 Saturn INT-21 – 1 laukaisu, käytettiin Skylab-avaruusaseman viemiseen kiertoradalle.

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla
 NASA History Series Publications  (many of which are on-line)