bélyegkép|250px|jobbra|A Saturn V rakéta, másképpen a „Holdrakéta” az indítóálláson
A Saturn rakétacsalád a NASA által az Apollo-program során használt hordozórakéták gyűjtőneve. Saturn név alatt három hordozóeszköz született, a Saturn I, majd ennek „egyenes ági leszármazottja”, a Saturn IB, végül a köztudatba holdrakéta néven bevonult Saturn V. A rakétacsalád összeforrt Wernher von Braun nevével, mivel ő volt a fejlesztést koordináló főkonstruktőr mindhárom rakéta esetében (bár a közhiedelemmel ellentétben nem ő tervezte minden részüket).
A Saturn rakéták az 1950-es évekbeli rakétafejlesztési tudományos felfutás idejéből, onnan is az USA haderejének igényéből származnak, miszerint a nagyhatalom katonai doktrínáját a nukleáris elrettentésre alapozták és az ilyen fegyverek célba juttatására is meg kellett változtatni a koncepciót, amely szerint immár nem a bombázó repülőerők hordozhatják az atomfegyvereket, hanem interkontinentális, ballisztikus rakéták. A Pentagon fel is állított egy szervezetet ennek a technológiai váltásnak a levezénylésére ARPA (Advanced Research Projects Agency) néven, ahol meg is fogalmazták a következő generációs ballisztikus rakétákkal szemben támasztott követelményeket. Ebben az Amerikai Egyesült Államok első nagy számban elterjedt de még nem interkontinentális, csak ballisztikus rakétája a Jupiter, vagy más néven Juno rakéta jelentette azt az alapot, amelynek technológiáját továbbfejlesztve kaphatták meg a következő fejlődési lépcsőfok eredményét. A rakétát – a kiinduló igény katonai volta miatt egyértelműen – atomrobbanófej-hordozónak szánták és a velük szemben támasztott fő követelmény a lehető legnagyobb tolóerő elérése volt. Mivel azonban a fejlesztések időben egybeestek a világűrt célzó vadonatúj erőfeszítésekkel, amelyben aztán a Szputnyik–1 sikeres felbocsátásával Amerika látványosan alul is maradt a Szovjetunióval szemben, a követelmények között hirtelen megjelentek az űralkalmazások is. A civil űralkalmazásokat az újonnan megalakuló NASA vitte tovább 1958-tól, ám a haderő – azon belül is a védelmi Minisztérium egyik új szervezete, az ABMA (Army Ballistic Missile Agency) – olyan javaslatot tett, hogy fejlesszenek mindkét terület (katonai és civil alkalmazások) követelményeinek egyaránt megfelelő hordozóeszközt. Leírás szinten ebből kezdett kibontakozni egy építőkövekből (lehetséges hajtóművekből és rakétaszerkezetekből, fokozatokból) legózható elképzelés mentén több, kisebb és nagyobb rakéta. Ezekből a variációkból aztán már a NASA égisze alatt – ahová rendszerszinten is átkerültek a rakétafejlesztések forrásostól, emberállományostól – a Silverstein Bizottság végzett válogatást, csak a legnagyobb sikerrel kecsegtető verzióknak adva zöld utat. Legvégül pedig amikor 1961. április 12-én a szovjetek ismét megelőzték Amerikát az első ember űrbe bocsátásával, amikor a Vosztok–1 űrhajóján felküldték a világűrbe Jurij Gagarint, válaszul a frissen beiktatott amerikai elnök, John F. Kennedy bejelentette a Hold elérésének űrprogramját, az Apollo-programot azzal, hogy a nemzeti prioritások élére is állította azt, amivel a katonai és civil alkalmazások örök versengésében az űralkalmazások kaptak elsőbbséget, így a fejlesztendő rakéták elsődleges funkciója a világűr elérése lett fegyverek célbajuttatása helyett (amelyet még megerősített az a tény, hogy az eredeti kiírás szerint fejlesztendő rakéták a hadseregnek „túl jók” lettek, mivel a nukleáris technológia annyit fejlődött, hogy a robbanófejek jóval kisebbek lettek és már nem kellett akkora teljesítményű rakéta sem hozzájuk, amivel szemben az űrrepülések támasztotta igények egyre csak nőttek). Így született meg a végső döntés, hogy a végül Szaturnusznak (Saturn) nevezett rakéták – amelyek úgy kapták nevüket, hogy az elődjük a Jupiter nevet viselte és ahogy a bolygók sorrendjében egymást követte a két gázóriás, így a rakéta nevezéktan is ezt a mintát követte – végül űrrakétaként kerüljenek kifejlesztésre.
A fejlesztések sorában legelőször a kisebbik Saturn rakéta, a Saturn I fejlesztése kezdődött el a NASA Marshall Űrközpontjában az ott dolgozó második világháborús német rakétamérnök csoport munkájával Wernher von Braun irányítása alatt. Ebben több technológiai újítás is helyet kapott. Legelőször is a korábbi gyakorlattól eltérve – amikor is minden korábbi amerikai rakéta az „1 rakéta (vagy fokozat) egyenlő 1 hajtómű” elvet követte – megpróbálkoztak egy új rakétaépítési ötlettel, a „cluster-elvnek” (vagy „rakétacsokor-elvnek”) keresztelt elgondolással, hogy egy fokozatba több hajtóművet építenek, amelyek tolóereje így összeadódik. A másik technológiai újítás maga a hajtómű volt, amelyet többedmagával terveztek beépíteni. Wernher von Braun rakétaműhelyében már készülőfélben volt a H–1 jelű hajtómű, amely az előzőekből már létező amerikai rakétahajtóművek teljesítményének sokszorosát tudta. Végül 8 db H–1 összeépítésével megszületett a valaha volt legerősebb rakétafokozat, az S–I, amelyet az új rakéta első fokozataként terveztek használni. A második fokozat újabb újítást alkalmazott. Már az is nagy ritkaságszámba ment, hogy többfokozatú rakéta készült (inkább csak a főfokozat oldalára szereltek kiegészítő hajtóműveket, így afféle másfél fokozatú rakétákat felbocsátva Amerikában), viszont benne foglalt helyet a világ első, szolgálatba állított, cseppfolyós hidrogént és oxigént égető hajtóműve, az RL–10-es. Az S–IV jelű második fokozatban 6 db RL-10-es építettek. És így a két fokozattal kb. 20 tonnányi hasznos terhet tudtak a világűrbe, Föld körüli pályára juttatni.
A további rakétafejlesztések gőzerővel robogtak tovább és mire startasztalra állt a Saturn I, adidgra egy sor új technológia is napvilágot látott és az új rakéta technikailag máris meghaladott lett, így egy fejlesztett változat, a Saturn IB is elkészült, amelyben a H–1 hajtóművek teljesítményét további 10%-kal sikerült megnövelni, valamint egy új második fokozattal is további teljesítménynövekedést sikerült elérni. Az S–IV-be épített 6 db RL–10-est egy szintén hidrogén/oxigén hajtóművel a J–2-vel váltottak le, amelyből egyetlen hajtómű is a 6 db RL–10 összteljesítményének duplájára volt képes. Így született meg a megnövelt tolóerejű hajtóművekkel szerelt első fokozatból és a hajtóműváltás nyomán S-IVB-re keresztelt, szintén nagyobb teljesítményű második fokozatból álló új rakétatípus, a Saturn IB.
Legvégül pedig megszületett a történelembe holdrakéta néven bevonult óriásrakéta, a Saturn V is, amely végül az egész Apollo-program sikerének a kulcsa lett. A holdraszállás kezdeti koncepciói is számoltak egy órásrakétával, amelyek messze túlmutattak a lehetőségeken, ám amikor kiválasztották a LOR koncepciót (egy egyszerűsített módszert, amelyben két űrhajó ment a Holdhoz), felcsillant az esély, hogy az ehhez szükséges tömegek Holdhoz juttatásához képesek lesznek a mérnökök rakétát fejleszteni. Ezek kulcsa az F–1 hajtómű és a már sikeresen levizsgázott hidrogén/oxigén hajtás lett. Wernher von Braun rakétaműhelyében születőfélben volt egy hagyományos kerozin/oxigén hajtású rakétahajtómű, az F–1-es, amely soha nem látott gigászi teljesítményre volt képes. A rakétamérnökök ezekből a hajtóművekből ültettek 5 db-ot (a Saturn I-nél sikerrel vizsgázott culster-elv szerint) egyetlen rakétafokozatba, majd ugyanezt megtették az Abe Silverstein műhelyéből származó J–2-vel is (ami a Satun IB-ben bizonyított), harmadik fokozatként még mindezek tetejébe ültetve a kisebbik rakéta második, S–IVB fokozatát. Így végül egy feltöltve kg-os monstrumot nyertek, amellyel azonban Föld körüli pályára 140 tonna, holdi pályára pedig 40 tonna teher volt feljuttatható. Kicsit később aztán nemcsak papíron bizonyult megfelelőnek a rakéta, hanem megépítve a földi teszteken is.
Végül a rakétacsalád tagjai közül a Saturn I-gyel kizárólag tesztrepüléseket végeztek, amelyeken a bele épített technológia teljesen működőképesnek és megbízhatónak bizonyult. A Saturn IB még néhány próbarepülést végezve aktív szolgálatba állt, majd az Apollo-program első repülését, az Apollo–7-et vitte Föld körüli pályára, hogy aztán csak a holdprogram után, a három Skylab repüléshez és a szovjetekkel közös Szojuz–Apollo-programhoz használják ismét. Míg a Saturn V lett az Apollo-program főszereplője, ahogy két ember nélküli tesztet követően előbb 1968 karácsonyán már embereket vitt a Holdhoz, hogy azok az Apollo–8-cal először álljanak pályára körülötte, majd az űrhajórendszer további próbái után az Apollo–11-en szállította Neil Armstrongot, Buzz Aldrint és Michael Collinst, hogy azok elsőként hódítsák meg a szomszéd égitestet, sikerrel. Később még 6 holdrepülést teljesítettek általa, amelyből ötnél sikerrel szálltak le az űrhajósok a holdfelszínre. Az Apollo űrhajóval – és az új, többször felhasználható űrhajótípus, az űrrepülőgép megjelenésével – együtt a Saturn rakétacsalád nyugdíjba vonult.
Története A kezdetek Az Egyesült Államokban az 1940-es–50-es években a rakétafejlesztések a különböző haderőnemeknél egymástól függetlenül folytak, gyakorlatilag konkurálva egymással. Ezen fejlesztések a Gemkapocs művelet során a második világháború végén Németországból az USA-ba áttelepített német rakétamérnök-csoport munkája nyomán, a német V–2 rakétafegyver továbbfejlesztésével láttak napvilágot egymás után. Így született meg a háborús „megtorlófegyver” leszármazottaként az US Navy Viking, valamint az US Army Corporal, Jupiter és Redstone rakétája, amelyek azonban mind csak a V–2 valamilyen kópiájának számítottak. 1956-ban ennyi változás állt be, hogy a Pentagonnak a hosszabb hatótávolságú (akkoriban ez 200 mérföldet, azaz 320 km-t jelentett) rakétafegyverek fejlesztését felülvizsgálta, a Hadsereg helyett a nem sokkal korábban létrejött haderőhöz a US Air Force-hoz helyezte át, hogy onnantól a légierő feleljen a rakétafegyverek fejlesztéséért és alkalmazásáért.
1956 végén egy másik igény is felmerült: a szovjet rakétatechnika előretörése miatt egyre nagyobb szüksége volt az USA-nak nagy teljesítményű katonai hordozóeszközökre – amelyek a minisztériumi megfogalmazás szerint kommunikációs és egyéb (értsd: szigorúan titkos kémműholdak) műholdak pályára állításához kellenek –, így született meg egy követelményrendszer egy olyan rakétára, amely – kilogramm között lett volna képes hasznos terhet Föld körüli pályára juttatni, vagy 2700–5400 kg között második kozmikus sebességre gyorsítani. A követelményrendszert az akkortájt még hivatalosan nem is létező – az USA Hadügyminisztériumának egyik osztályaként, még név nélkül működő – ARPA (Advanced Research Projects Agency) ügynökség állította össze (amely még manapság is a hadsereg számára fejlesztendő új technológiákért felelős szervezet). A leendő új rakétával kapcsolatban már ekkor – a Szputnyik első repülése előtt – felmerült lehetőségként műholdak pályára állítása annak ellenére, hogy az igény és az arra szóló követelménykiírás kizárólag katonai célú rakétákat célzott meg, elsősorban atomrobbanófejek hordozására tervezték őket hadrendbe állítani.