纪录片其实容量有限，没有说清楚阿波罗计划的牛逼
50年前的今天，执行“阿波罗11号”任务的土星五号运载火箭在卡纳维拉尔角39-A发射架上进行了飞行时序测试。
嗯，至于为什么不在出厂这种更具有里程碑意义的时间点上发，是因为我才发现这发火箭在5月20号就总装完出厂，当天就送上卡角39-A发射架了。要知道那个时候“阿波罗10号”还在奔月的路上，美国人为了实现先总统肯尼迪“1960年代实现载人登月”这一遗愿也真是拼尽了全力。
在知乎航天板块待过的，不管是扫了一眼还是有深入的阅读，基本都绕不过“土星五号”这个人类历史上的推进之王（……）。3000吨的起飞质量相当于把一艘“基林”级驱逐舰发射升空，LMO（近月球轨道）45吨的运力相当于再把上面的一座炮塔送入月球轨道。
当然这里今天主要讲讲它的前传——土星-1以及土星-1B运载火箭的故事，以及别的一些小内容。
在肯尼迪总统慷慨激昂的演（shu）说（flag）之前，美国人早就研究了载人登月的事项，钱学森老先生在1963年出版的《星际航行概论》中也指出了这一点，提到美国人打算使用C-1“土星”运载火箭开展登月计划，当然在下一页，他就说把C-5整出来比较现实。
这个表单实际上是对应的Saturn-1的内容，就是题图第一枚火箭，除了构型有差异（实际二级用6枚RL-10）以及高度为162英尺（49m）之外还是颇为接近的，当然钱老的吐槽也很犀利
不过值得说明的是，C-1运载火箭早就在1957年4月的时候就提出来了，那个时候甚至离苏联人发射人类第一颗人造地球卫星还有半年时间。那会儿定下的指标是要能把20000-40000磅（9-18吨）的载荷送入近地轨道，把6000-12000磅（2.7-5.4吨）的载荷送出地球引力圈。在那个两眼一抹黑的时代，过去的科学家居然敢定下即使放到今天来看也丝毫不会逊色的指标，足以说明当时的科学界是有多么的敢想敢干。
更敢想敢干的就是C-1的芯一级居然有8台H-1发动机。难怪钱老在下面就毫不留情地讽刺了美国人一把。当然这个操作不是最骚气的，毕竟论芯一级发动机谁多，苏联人表示你们美国人胆子还是太小，我们30多个发动机都没说什么。更骚气的做法是，为了保证每台发动机都能有足够的助燃剂能进入，这个液氧贮箱愣是给设计成长条形的，在煤油贮箱旁边围了一圈。最后还搞得突出了一点，让芯一级外观整体看起来稍微有点奇怪。
芯一级的简版结构，注意这菊花
实际吊装中的芯一级
最要命的是这帮美国人居然还莽成了！
1961年10月27日，C-1运载火箭成功带着模拟载荷升空。当然钱老表示这在意料之内，还有很长一段路要走。而事实上也确实如他所言，用C-1运载火箭送人到月球，需要至少10次的发射，在近地轨道对接才能成型。而这种技术即使在今天也是颇有难度的。因此靠C-1（1963年更名为土星-1）以及C-1B（即土星-1B）是远远不够的，所以最后美国人选用了C-5运载火箭（就是如今的土星5号）来达到载人登月的目的。
C-1起飞瞬间
而1961年C-1的起飞内容如前面所言，携带了第二级与第三级的模拟载荷，而第二级的模拟载荷模拟的是S-IV，第三级模拟的是S-V。其中，S-IV的改型（即换发J-2发动机以及拉皮型号）S-IVB日后不仅成为了土星-1B的芯二级，更是成为了土星五号的第三级，且就是S-IVB带着“阿波罗”宇宙飞船完成了圆化轨道以及奔向月球的目标。
左边即为搭载模拟载荷的构型，右边即为搭载登月飞船模型的构型
从任务整体上看，C-1运载火箭利用现有已有的技术技术，用来验证S-IV上面级技术；飞航控制、仪器仪表技术；并且利用它来发射10吨级的大型载荷（飞马座气象卫星，首射于1965年）以及阿波罗模型的验证飞行。
土星-1运载火箭的任务
所以你们可以在这里看到，航天科学的发展，甚至包括人类科学的发展，还是很符合所谓“草蛇灰线，伏行千里”的含义的。往往觉得“突然”就完成的事情，早在几年前，甚至几十年前就已经做好准备了。
当然钱老由于是1955年回国的，自此之后也很难再通过渠道了解美国航天计划的一些细节性内容了。比如在1961年的5月份，NASA决定除非特殊的发射任务，否则一般不携带S-V上面级；以及LR-115此前作为与LR-119发动机竞争的产品，获得了胜利，并被安装在C-1上，但NASA在1961年3月决定放弃继续研制LR-119改为研究RL-10发动机，而RL-10发动机在同年11月研制成功，因此此后的C-1芯二级的发动机均为RL-10，且把原定用在上面级的发动机挪了下来，给二级搭载6台。
依旧是1961年，C-5的构型得到确认，S-1C为芯一级，S-II为芯二级，S-IVB为芯三级（就是题图最右边的那个庞然大物），且分别确定了承包商为波音公司、北美航空公司以及道格拉斯公司。其中的各种甲方的微调操作按下不表，1961年的上半年还是百家争鸣构型设计的时代，而下半年就连承包商都确定了。这是何等可怕的效率！
而火箭发动机的研制要更加早。土星-1所使用的8台H-1发动机在1958年就基于前身S-3D火箭发动机研制完毕，在1959年即成熟下线，甚至在1961年开展了发动机复用的验证！
没错，把火箭从海水里打捞上来看看能不能用，在50年前就有人在做了
而作为S-II与S-IVB级发动机的J-2在1963年11月完成了8分钟的加长程试车，正式可用。
J-2发动机燃烧时间长，条件也更苛刻一些，研究所需时间也比较长
作为S-IC级主发动机，关系到土星五号能不能正常起飞的F-1大推力发动机，则在1962年经历了3年研制后，完成了全推力长程试车，正式可用。
你可以想象一下这头巨兽的怒吼
火箭发动机这部分的测试已经在1963年全线完成，而载荷能不能与最后的火箭部分适配，那是另一回事。“阿波罗”飞船的部分是与S-IVB上面级进行连接的，要想完整验证飞船-火箭部分的运行能力，势必要开展飞船-上面级联合飞行试验。
也由此，C-1B（1963年定名为土星-1B）作为一个过渡型号被搬上了台面。
S-IV/S-IVB在土星系列运载火箭上的位置及形貌
土星-1B在土星-1的基础上将尾翼改为8片小尾翼（KSP玩家喜欢做的事情+1），省去了一些冗余结构，改装了一个S-IVB型的上面级。这些内容虽然看起来很简单，实际上，由于土星-1B需要承担载人发射的任务，其可靠性要求上了不止一个台阶，也正是由于这样的原因，土星-1B的首次发射在1966年2月26日完成，搭载了“阿波罗”飞船开展了亚轨道飞行。
AS-201任务，土星-1B的首次飞行
载人测试原定在1967年1月27日，AS-204任务开展。但大家都知道那一天发生了惨案，3名宇航员不幸在大火中殉职。此后土星-1B的载人飞行在1968年10月11日阿波罗7号任务中完成。而此时，距离肯尼迪总统提出的deadline已经不足14个月了。
从整体任务上看，土星-1B运载火箭利用土星-1运载火箭取得的一系列技术成果，将直接对“阿波罗”飞船进行飞行试验，包括但不限于整机轨道飞行测试，登陆器飞行测试，再入回收测试；飞船轨道规划；在轨人员训练；大推力发动机验证（J-2）；改进S-IV上面级为S-IVB以适配土星五号任务需求；20吨级重型卫星的发射。
土星-1B运载火箭的任务
实际上，土星-1B与土星五号携带的S-IVB上面级也存在一些差异。按照土星-1B的飞行时序，S-IVB仅仅需要飞行十几分钟，而土星五号的飞行时序要求S-IVB能飞行4.5小时。作为氢氧上面级，“氢漏”的问题从S-IV上面级任务一诞生，就困扰着道格拉斯公司的工程师们。液氢的泄漏率在S-IV中为110L每分钟，地面上等待起飞的时候，可以通过源源不断地补充液氢来解决，而天上怎么办？因此为了补齐4.5小时的泄露量，S-IVB的液氢储罐在原计划253000L的基础上又增加到了272000L。而同样由于其它工况的不同，用在土星-1B上的S-IVB上面级跟用在土星五号上的S-IVB上面级在其他方面势必还要产生一些微调。
土星-1B与土星五号所使用的S-IVB上面级的差异
可以看出，土星五号的S-IVB级需要重一些。
这些多出来的质量包括：
前部裙环——土星五号需要加载更多的载荷（比如一个满油的登陆器）；
辅助推进系统以及损耗部分——土星五号需要更少的液氢蒸发率以及以及更精确的入轨要求；
后部裙环——土星五号需要加载更多的载荷（比如前面的一堆东西）；
推进系统——土星五号为了减少液氢蒸发率将使用更多的液氦进行冷却，同时J-2发动机需要实现二次点火以将“阿波罗”飞船推入地月转移轨道；
级间段——下面一级的直径增大了。
为了攒出土星五号运载火箭的全部前置条件，NASA的工程师们设计了两款运载火箭，四款发动机，攻克了大大小小的难关，在最短的时间内，用尽可能少的资源，验证了尽可能多的内容。这是NASA面对苏联人在航天事业上节节推进压力下的动力，也正是NASA的这份效率，让美国总统肯尼迪敢于在1962年发表演说，称人类要在1970年之前登上月球。“MAGA”不是靠嘴上说就能说来的，这背后需要千千万万的一线技术工人、一线科研人员的奋斗以及努力才能换来的。当我在看到这些内容的时候，不得不佩服当年美国人在这种压力下的强大斗志。
现在，什么都有了，一架划时代的运载工具即将揭晓。
