M-1 (ロケットエンジン)
10,000 lb (4,500 kg)の宇宙船を月に送る為には低軌道に125,000 lb (57,000 kg)の打ち上げ能力が必要とされた。この為にNOVAの設計は最大8基のF-1エンジンと共に上段により強力なM-1が必要とされた。従って短期間ではあるがM-1は基本設計の段階においてNASAと空軍の両方の月計画に採用された。
1961年にケネディ大統領は月面に人を送り込むことを発表し、簡単な議論の後にNASAが空軍に勝った。NOVAは当時存在しなかった巨大な製造施設が必要で1970年までに月面着陸するためにロケットの生産を開始できるか明確ではなかった。
1962年に生産工程を再設計する事によって既存のルイジアナ州Michoud組み立て工場で生産可能なフォン・ブラウンのサターンロケットの設計案を採用する事が決定された。
サターンが月計画に選ばれた事によりNOVAの作業はアポロ計画後に延期となった。設計は"有人惑星探査"すなわち火星有人着陸へと再設定された。
アポロ計画で選ばれたような"軽量"の仕様の計画においても火星計画では低軌道へ約100万ポンドのペイロードの打ち上げ能力が必要とされた。これにより本質的には初期の設計とは無関係ではあるが同様にNOVAとして知られる第二シリーズの設計開発が始まった。
多くの新しい設計はM-1を2段目のエンジンとして採用したが積載物の要求は大幅に高まった。
M-1はガス発生器サイクルが採用され、一部の液体水素と液体酸素を小燃焼室で燃焼して生じた高温ガスで推進剤供給ポンプを駆動する。M-1の事例においては水素と酸素のターボポンプは共通の駆動軸で駆動されるのではなく、完全に分離されていてそれぞれのタービンで駆動された。液体水素のポンプは75,000 hp (56,000 kW)で液体酸素のポンプは27,000 hp (20,000 kW)で当時製造されたポンプで最も強力だった。
大半のアメリカの設計ではガス発生器サイクルのエンジンはタービンからの排気を放出する。M-1の場合は排気は相対的に温度が低いので代わりにエンジンのスカートの下の部分の冷却管へ直接送られる。
これにより冷却に必要とされる液体水素を高温の燃焼室やノズルやスカートの上部のみに限定する事で配管の複雑さをかなり減らす事ができた。スカート内に入ったガスは約700 °F (371 °C)でスカートの端の小さいノズルから排出される前に約1,000 °F (538 °C)に加熱される。排気によって推力は28,000 lbf (120 kN)増えた。
エンジンは分割された高圧容器内に貯蔵されたヘリウムガスによりポンプを駆動して始動される。これにより燃料が主エンジンとガス発生器へ流れ始める。主エンジンは発電機から燃焼室内への放電によって点火される。停止は単純にガス発生器への燃料の流れを止める事によってポンプが遅くなる。
ターボポンプと他の構成要素を分離する事でM-1は製造と試験をそれぞれ独立して行う事を意図していた。3年以上にわたる計画で計8基の燃焼室(2基は非冷却試験用)と11基のガス発生器、4基の液体酸素ポンプと同様に4基の液体水素ポンプが製造され完成しつつあった。