El 9 de noviembre de 1967 a las 12:00 UTC despegaba el mayor cohete jamás construido por el hombre. La inmensa máquina de 111 metros de alto alzó el vuelo desde la rampa 39A en la misión conocida como AS-501 (Apollo Saturn 501), aunque pasaría a la historia como Apolo 4. Las vibraciones fueron tan intensas que el despegue de la bestia pudo sentirse a decenas de kilómetros a la redonda. El lanzamiento tuvo lugar nueve meses después de la tragedia del Apolo 1 en la que murieron los astronautas Grissom, White y Chaffee y supuso un paso adelante fundamental para un programa que necesitaba un éxito sonoro para seguir adelante. Y vaya si lo fue. El gigantesco Saturno V era sin duda el elemento clave para poner un hombre en la Luna antes de 1970 y solo se realizaron dos vuelos sin tripulación de este monstruo —Apolo 4 y Apolo 6— antes de llevar a cabo una misión con astronautas en la que también debía probarse el módulo lunar en órbita terrestre. Además, y aunque la misión Apolo 4 no viajó a la Luna, el módulo de mando CSM Apolo Block I (CSM-017) tenía que alcanzar una velocidad de reentrada atmosférica de 11 km/s con el fin de probar por primera vez el escudo térmico en condiciones similares a las de un viaje lunar.
El Saturno V era una maravilla de la ingeniería. Había sido diseñado a principios de los años 60 por los ingenieros del Centro Marshall de la NASA liderados por el equipo del mítico Wernher von Braun, el creador del misil balístico A-4 (V-2), que dio origen a la carrera por el espacio. En su primera etapa S-IC incorporaba cinco F-1 —de ahí el nombre Saturno V— de queroseno y oxígeno líquido, los motores de combustible líquido más potentes de la historia hasta la entrada en servicio del RD-170/171 de los lanzadores Energía y Zenit soviéticos. La tercera etapa S-IVB era criogénica —o sea, usaba hidrógeno y oxígeno líquidos— y podía encenderse varias veces gracias a su motor J-2, menos potente que el F-1, pero que en su momento supuso un desafío tecnológico equiparable.
Entre 1960 y 1962 el Centro Marshall investigó varios modelos de lanzadores pesados a los que denominó Saturno. El origen del nombre se debía simplemente a que el anterior lanzador de los chicos de von Braun bajo el control del ejército se había llamado Júpiter. Dentro de la familia Saturno se agrupaban dos tipos de lanzadores diferentes, unos que usaban una primera etapa que agrupaba varios cohetes Redstone modificados (Saturno C-1 y C-2, que finalmente derivarían en el Saturno IB) y otros que hacían uso de los poderosos F-1 en la primera etapa (C-3, C-4 y C-5). Estas últimas versiones eran capaces de situar 40, 100 y 120 toneladas en órbita baja, respectivamente, unas cifras que a día de hoy siguen siendo impresionantes, pero que en esa época eran casi de ciencia ficción. También se estudiaron configuraciones más pesadas, como el Saturno C-8, con ocho motores F-1, y capaz de colocar en órbita cerca de doscientas toneladas.
Cuando comenzó el desarrollo del Saturno V no se conocía qué método emplearía el Apolo para alcanzar la Luna, de ahí los múltiples diseños. En el momento que Kennedy anunció el desafío de poner un hombre en la Luna antes de 1970 el método favorito de la NASA era el ascenso directo, lo que requería un cohete gigantesco que pudiera lanzar entre cien y doscientas toneladas a la órbita baja. Este tipo de lanzador se denominó genéricamente Nova, aunque bajo este nombre se concibieron muchas familias de vectores, incluyendo algunas versiones del Saturno V. El centro Marshall de von Braun apostaba sin embargo por la técnica EOR (Earth Orbit Rendezvous), que requería cohetes mucho más pequeños (con el Saturno C-4, con una capacidad de cien toneladas, bastaba). Pero ante la duda la NASA decidió aprobar en febrero de 1962 el desarrollo del Saturno C-5 (luego rebautizado como Saturno V porque el cinco en números romanos era considerado más elegante y acorde con el nombre del programa Apolo), que tenía cinco motores F-1 en la primera etapa, cinco J-2 en la segunda y un J-2 en la tercera. El Saturno V incorporaba además una Unidad Instrumental (IU) a cargo de IBM con toda la aviónica y sistemas de vuelo que garantizaba una redundancia extra con respecto a los sistemas de guiado y navegación del CSM Apolo (y, de paso, permitía lanzar misiones de carga que no llevasen esta nave).
En julio de 1962 la NASA anunció que finalmente Apolo usará el método LOR (Lunar Orbit Rendezvous) para ir a la Luna. Esta técnica permitía aumentar considerablemente la carga útil del lanzador, a cambio eso sí de introducir un vehículo nuevo (el módulo lunar), y maniobras de acoplamiento en órbita de la Luna, por entonces un procedimiento que se consideraba muy arriesgado. Este método había sido el favorito de varios expertos, pero principalmente sería el Centro Langley de la NASA con John Houbolt a la cabeza su valedor más importante. Al equipo de von Braun el sistema LOR no le gustaba en absoluto. El Saturno V parecía ser ahora un cohete demasiado potente —y caro— para esta técnica. De hecho, el Saturno V terminó poseyendo una capacidad de carga superior a las 120 toneladas, unas cifras similares a las versiones más pequeñas del Nova. Esta capacidad extra, lejos de ser un inconveniente, se convertiría en una bendición cuando el módulo de mando CSM y el LM no pararon de engordar a medida que se acercaban a su diseño final.
La apuesta más arriesgada del Saturno V era el empleo de tecnología criogénica no solo en la tercera etapa, relativamente pequeña, sino también en la segunda (para la primera se descartó esta opción por varios motivos, pero principalmente porque el hidrógeno líquido es muy voluminoso y entonces el Saturno V habría tenido unas dimensiones aún más descomunales). Por aquella época la industria aeroespacial estaba aprendiendo por las malas las dificultades inherentes a esta tecnología de propulsión, muy eficiente, pero también increíblemente compleja. Para mitigar este problema se decidió que la tercera etapa S-IVB, construida por Douglas, volaría antes como segunda etapa del Saturno IB, permitiendo así depurar esta díscola tecnología. Así, cuando el Apolo 4 despegó de la rampa 39A en Florida, la S-IVB ya había volado tres veces. Mientras, Boeing pudo concretar el diseño de la potente primera etapa S-IC —que equivalía a casi la mitad del cohete en altura y masa—, y North American se hizo cargo del ‘muerto’ que supuso la segunda etapa S-II. Casi todos los márgenes de peso se los habían tragado las etapas S-IC y S-IVB, que comenzaron su desarrollo antes, así que North American no solo tuvo que lidiar con el desafío de construir una gran etapa criogénica con cinco motores muy potentes, algo que nunca se había hecho antes, sino que además tuvo que usar todo tipo de trucos para aligerar el peso de la etapa. Y no nos olvidemos de que, por si fuera poco, al mismo tiempo esta empresa estaba desarrollando el CSM Apolo. Además, la compañía encargada de los F-1, Rocketdyne, era una filial de North American.
En la Unión Soviética la respuesta al Saturno V fue aprobada por el gobierno soviético demasiado tarde. Efectivamente, no sería hasta 1964 cuando el N1 de la oficina OKB-1 de Serguéi Koroliov recibió el visto bueno de las autoridades. Este lanzador había sido diseñado originalmente con una capacidad de ochenta toneladas en órbita baja para misiones a Marte usando el método EOR. Como respuesta al desafío estadounidense se decidió emplear el N1 en vuelos lunares usando la técnica LOR de modo similar a la NASA. Como consecuencia fue necesario rediseñar el vector para aumentar su capacidad de carga hasta las 95 toneladas. Una cifra imponente, pero que estaba lejos del Saturno V. El N1 contaba con un presupuesto irrisorio en comparación con el Saturno V, lo que sumado a las limitaciones de la tecnología soviética de la época, obligó a que el equipo de Koroliov tomase la decisión de usar kerolox en todas las etapas del N1.
La menor eficiencia de estos propergoles, combinada con la elevada latitud del cosmódromo de Baikonur, provocó que, pese a su diferencia en capacidad de carga, el N1 generase más potencia al despegue que su homólogo estadounidense. En el primer vuelo del N1 en 1969 —dos años más tarde que el Apolo 4— también se debían probar todas las etapas de golpe, pero, a diferencia del Saturno, la OKB-1 (TsKBEM por entonces) no tenía ni tiempo ni dinero para realizar las numerosas pruebas de los componentes del lanzador por separado que había hecho la NASA con el Saturno (aunque parezca increíble, nunca se realizó una prueba de los treinta motores NK-15 de la primera etapa funcionando al mismo tiempo). Como era de esperar, las cosas no salieron bien. Tras el fracaso de los cuatro primeros vuelos se decidió usar etapas superiores criogénicas y un esquema EOR para poner un cosmonauta en la Luna, pero ya era demasiado tarde y el programa N1 fue cancelado.
Pero volvamos al Apolo 4. Después de un despegue que hizo templar el suelo de Cabo Cañaveral, las tres etapas del Saturno V se comportaron perfectamente, incluyendo la crítica maniobra de separación de la S-IC que prácticamente implicaba ‘partir’ el cohete en dos. Con el objetivo de simplificar una misión de por sí muy difícil, el Apolo 4 no llevaría un módulo lunar, sino que su lugar lo ocuparía un simulador de masa e inercia denominado LTA-10R de 13,4 toneladas. La tercera etapa con el CSM se situó en una órbita baja de 190 kilómetros de altura, una órbita que sería elevada posteriormente gracias a un segundo encendido de la S-IVB hasta lograr una órbita elíptica con un apogeo de 17.209 kilómetros. A continuación el CSM, de 30,4 toneladas, se separó de la S-IVB. En su interior los sillones y paneles de mando para la tripulación habían sido sustituidos por instrumentos de medida.
El CSM-017 realizó dos maniobras usando su poderoso motor SPS. La primera transcurrió sin incidentes y elevó el apogeo hasta 18.092 kilómetros, pero la segunda ignición duró trece segundos más de lo previsto. Como resultado el módulo de mando entró en la atmósfera a una velocidad de 11,14 km/s en vez de los 11,07 km/s previstos, lo que a su vez se tradujo en una carga térmica un 22% superior a la esperada. Durante su órbita, el CSM-017 había permanecido orientado de tal forma que las temperaturas en la base de la cápsula fuesen las más bajas posibles para crear un contraste más fuerte con las temperaturas de la reentrada y, de esta manera, poner a prueba el escudo térmico de ablación. La entrada atmosférica tuvo lugar 8 horas y 19 minutos después del despegue y la cápsula ejecutó la maniobra en dos partes, una técnica conocida como skip reentry. La nave entró en la atmósfera y salió antes de volver a descender definitivamente como si fuera una piedra rebotando en un estanque.
Así se lograba reducir la aceleración al mismo tiempo que aumentaba la precisión en el descenso. No había otra forma de regresar de la Luna en una cápsula y mantener las fuerzas g por debajo de un límite aceptable. En la primera parte de la reentrada la cápsula experimentó 7,3 g, mientras que en la segunda alcanzó 4 g (curiosamente, valores inferiores a las aceleraciones previstas). Nada que no pudiera aguantar un astronauta bien entrenado. El amerizaje tuvo lugar en el océano Pacífico y la cápsula fue recogida por el buque USS Bennington. Después de esta misión exitosa la Luna estaba mucho más cerca para la NASA. Si el Apolo 4 hubiera fallado —bien el cohete, bien la nave CSM— todo el programa habría sufrido un retraso considerable y, probablemente, el Apolo 8 no hubiera podido viajar a la Luna en diciembre de 1968.
Paradójicamente, el primer vuelo del Saturno V coincidió con la decisión política de restringir su cadena de montaje. Ese mismo año la NASA decidió que solamente se construirían quince cohetes Saturno IB y otros quince Saturno V. Si posteriormente el gobierno optaba por seguir adelante con las misiones lunares debería aportar fondos necesarios para resucitar las partes de la línea de producción que iban a ser ‘congeladas’. A raíz de esta decisión la NASA se vio forzada a realizar una única misión de prueba adicional del Saturno V sin tripulación en vez de las dos previstas para ahorrarse uno de estos costosos lanzadores y acelerar el programa. En esta ocasión la prueba, que sería la misión Apolo 6, no salió tan bien. Pese a que el lanzador no reunía los requisitos de seguridad actuales para un vuelo tripulado, la NASA optó por lanzar el siguiente Saturno V con astronautas a bordo. No solo eso, sino que decidió cambiar de planes y lanzarlo a la Luna de forma totalmente imprevista para así cortar de raíz cualquier posible intento soviético de circunnavegar nuestro satélite. Afortunadamente la apuesta salió bien. Eran otros tiempos y se consideraba que el riesgo merecía la pena.
Sin embargo, finalmente dos de los Saturno V no se usarían en misiones lunares y hoy en día permanecen expuestos en distintos puntos de EEUU como si fueran fósiles de un pasado casi olvidado. Medio siglo después la NASA lleva casi siete años desarrollando el cohete SLS, capaz de colocar 70 toneladas en órbita baja en su versión Block 1 y 130 toneladas en la versión Block 2. Siete años para crear un lanzador que inicialmente tendrá casi la mitad de capacidad de carga que el Saturno V. ¿Qué habría pasado si la línea de montaje de este gigante no se hubiera cerrado?
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