Apollo 4
Trang thiết bị

Apollo 4 đã mang theo CSM-017, thiết kế Block I của các mô-đun chỉ huy và dịch vụ để thử nghiệm và dùng cho những chuyến bay đầu tiên lên quỹ đạo Trái Đất của Apollo. Không giống như tàu vũ trụ Block II vốn sẽ lên Mặt Trăng, nó không có khả năng cập bến mô-đun Mặt Trăng (lunar module, viết tắt là LM). CSM-017 được chế tạo từ mô-đun chỉ huy CM-017 và mô-đun dịch vụ SM-020. Đây là CM có đầy đủ chức năng thứ hai được bàn giao cho NASA, trong khi chiếc thứ nhất là CSM-020 đã được chỉ định cho Apollo 1 và bị hư hại nặng nề sau vụ hỏa hoạn. Ban đầu, SM-020 được sử dụng trong CSM-020, và dự kiến ​​sẽ xuất hiện trong cuộc thử nghiệm lần thứ hai của Saturn V. Kế hoạch này đã thay đổi sau khi SM-017, dự định là một phần của CSM-017, chịu hư hỏng trong một vụ nổ và bị loại bỏ.
Do không tàu vũ trụ Block II nào sẽ bay mà không có phi hành đoàn, một số chỉnh sửa Block II quan trọng đã được thực hiện đối với CSM-017 vì mục đích chứng nhận. Những sửa đổi bao gồm nâng cấp tấm chắn nhiệt lên tiêu chuẩn của Block II, sử dụng bộ nối dạng rốn Block II CM-to-SM, và lắp đặt ăng-ten VHF băng tần S kiểu Block II. Ngoài ra còn có những sửa đổi đối với cửa sập của CM. Việc cửa sập của tàu vũ trụ không thể dễ dàng mở ra trong trường hợp khẩn cấp đã khiến các phi hành gia Apollo 1 mắc kẹt trong ngọn lửa và thiệt mạng, dẫn đến việc phải thiết kế lại cửa sập. Chiếc cửa sập mới dự kiến sẽ không được bay cho đến cuộc thử nghiệm Saturn V thứ hai (Apollo 6), nhưng các vòng đệm của nó cần phải được kiểm định bay trên Apollo 4, vì vậy cửa sổ sập đã được thay thế bằng một bảng kiểm tra mô phỏng các vòng đệm và tấm chắn nhiệt bên ngoài. Tấm chắn nhiệt được nâng cấp lên tiêu chuẩn Block II vì Apollo 4 sẽ tái thâm nhập bầu khí quyển Trái Đất ở tốc độ cao để mô phỏng sự quay về từ Mặt Trăng. Thiết bị đặc biệt đã được lắp đặt để cho phép Kiểm soát Sứ mệnh vận hành các hệ thống của CSM từ xa, và có một camera sẽ tự động chụp ảnh từ một trong các cửa sổ của CM trên quỹ đạo cuối cùng của mô-đun. Vì Apollo 4 không chở theo phi hành đoàn nên CM thiếu đi ghế dài, bộ điều khiển và màn hình.
Một Lunar Module Test Article là LTA-10R đã được mang theo và nằm bên trong Spacecraft-LM Adapter (được đánh số là SLA-8) trên tầng thứ ba của Saturn V trong suốt chuyến bay. LTA bao gồm một tầng hạ cánh kiểu chuyến bay (flight-type descent stage) không có thiết bị hạ cánh, với các thùng nhiên liệu và chất oxy hóa chứa hỗn hợp nước, glycol, và freon. Trên nó có một mô hình tầng cất cánh (ascent stage) được làm bằng nhôm với chấn lưu và không có hệ thống bay. SLA và LTA được trang bị để đo ứng suất lên chúng khi Saturn V di chuyển vào quỹ đạo. LTA-10R sẽ bị phá hủy khi S-IVB tái thâm nhập khí quyển.
Apollo 4 là chuyến bay đầu tiên của một tên lửa Saturn V. Vào thời điểm đó, nó là phương tiện phóng lớn nhất từng thực hiện một chuyến bay. Sứ mệnh này là lần đầu tiên NASA sử dụng thử nghiệm "all-up", yêu cầu mỗi tầng của tên lửa đẩy đều hoạt động và phương tiện phóng phải mang theo một tàu vũ trụ đang hoạt động; một quyết định từng được đưa ra vào cuối năm 1963. Mueller, người đứng đầu Văn phòng Chuyến bay Không gian có Người lái của NASA vào thời điểm đó, là một kỹ sư hệ thống, trước đây từng làm việc trong các dự án tên lửa quân sự. Ông nhận thấy thử nghiệm all-up đã được sử dụng thành công để phát triển nhanh chóng chương trình ICBM Minuteman của Không quân và cho rằng nó có thể được dùng để đáp ứng lịch trình của Apollo. Trong một bản ghi nhớ năm 1963, ông đã ra lệnh cả chuyến bay Saturn IB đầu tiên và chuyến bay Saturn V đầu tiên phải là không người lái, rằng mỗi tầng phải hoạt động chính xác, và mỗi chiếc đều mang theo một tàu vũ trụ đang hoạt động. Chuyến bay thứ hai của mỗi loại tên lửa cũng sẽ thuộc dạng thử nghiệm không người lái, và đến chuyến bay thứ ba mới là có người lái. Trước đây, cách mà nhóm của Wernher von Braun tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Marshall kiểm tra tên lửa mới là thử nghiệm từng tầng một. Toàn bộ Saturn V, bao gồm một Apollo CSM, sẽ được thử nghiệm cùng một lúc, với tất cả các tầng đều hoạt động và phải hoàn toàn phù hợp để bay. Quyết định này đã sắp xếp hợp lý đáng kể giai đoạn bay thử nghiệm của chương trình, loại bỏ đi bốn nhiệm vụ, nhưng nó yêu cầu mọi thứ phải hoạt động chính xác trong lần đầu tiên. Các nhà quản lý chương trình Apollo dù nghi ngờ về thử nghiệm all-up, nhưng đã miễn cưỡng đồng ý vì các thử nghiệm thành phần tăng dần (incremental component test) chắc chắn sẽ đẩy sứ mệnh đổ bộ lên Mặt Trăng vượt quá mục tiêu là năm 1970.