Pre lety mimo zemského gravitačného poľa boli potrebné omnoho silnejšie rakety ako Redstone či Atlas, ktoré mala NASA na začiatku 60. rokov k dispozícii pre lety programu Mercury. Na počiatku nového úspešného vesmírneho programu tak opäť stál konštrukčný génius Wernher von Braun.
Počiatky amerického vesmírneho programu Apollo môžeme nájsť už v odporúčaní komisie, ktorú pre NACA (predchodcu NASA) viedol H. Guyford Stever z MIT. Tá stanovila základné ciele pre výskum tohto vládneho výboru. Keď vznikla NASA, stali sa odporúčania tejto komisie základom jej smerovania.
Emblém misie Apolo 11
Vzkriesenie antického Apolóna
Wernher von Braun a jeho dvaja partneri, Ernst Stuhlinger a Heinz H. Koelle, začínali v tom čase v Huntsville v Alabame skúmať možnosti vývoja medzikontinentálnych rakiet dlhého doletu a ich prípadnej adaptácie na lety do vesmíru. Pripravili prezentáciu, ktorej hlavným bodom bol let človeka na Mesiac. Ako riešenie ponúkli vývoj rodiny rakiet, ktorých rôzne veľkosti by spĺňali požiadavky na výkon v rôznych fázach programu a zjednotili by vývoj, výrobu, testovanie a prevádzku. Odstránila by sa tým viackoľajnosť pri využívaní najrôznejších armádnych rakiet, ktorá spôsobovala problémy kvôli ich rozličnej konštrukcii a pôvodu.
Wernher von Braun v tomto čase navrhoval poskladať loď pre let na Mesiac na obežnej dráhe Zeme. Jednotlivé časti lode sa mali vynášať na obežnú dráhu pomocou navrhovanej rakety Juno V (neskôr premenovanej na Saturn). Tento spôsob letu bol označovaný ako Earth Orbit Rendezvous (EOR). Existovali ešte dva varianty letu, jednak priamy let so štartom na Zemi a pristátím na Mesiaci, ako aj koncept stretnutia na obežnej dráhe Mesiaca (Lunar Orbit Rendezvous – LOR).
V januári 1959 požiadala NASA prezidenta Eisenhowera o schválenie prostriedkov na vývoj a výrobu týchto rakiet, vtedy nazývaných Vega, Centaur, Saturn a Nova. Aj programovo sa NASA posunula ďalej. Už 7. januára 1960 jej vtedajší šéf Keith Glennan súhlasil so svojimi podriadenými v tom, že po projekte Mercury by ďalším projektom amerického vesmírneho programu mal byť pilotovaný let k Mesiacu. V januári taktiež Eisenhower splnomocnil Glennana urýchliť vývoj veľkého nosiča, čím jasne naznačil, že súhlasí s navrhovaným smerom vývoja.
Približne v polovici roku 1960 čítal šéf pilotovaných letov NASA Abe Silverstein knihu o mytológii, hľadajúc vhodný názov pre tento nový vesmírny program. Zapáčil sa mu boh Apolón, boh hudby, medicíny, svetla a pokroku, ktorý bol zobrazený, ako letí na voze ponad Slnko. Keď nikto z jeho kolegov na centrále NASA proti jeho návrhu neprotestoval, 28. júla 1960 informoval zástupca riaditeľa NASA Hugh Dryden verejnosť na tlačovej konferencii, že nový americký vesmírny program sa bude volať Apollo.
Nové raketové nosiče
V tom istom čase, teda koncom júla 1960, pozvala NASA vyše 1 300 zástupcov amerického leteckého priemyslu na prvé rozhovory o technických riešeniach pre Apollo a 12. septembra zverejnila oficiálnu výzvu na predkladanie ponúk. Z mnohých návrhov nakoniec NASA vybrala troch dodávateľov štúdií realizovateľnosti: Convair/Astronautics zo San Diega, General Electric z Philadelphie a Martin Company z Baltimoru. Každý dodávateľ dostal za štúdiu 250-tisíc dolárov.
Werner von Braun pred motormi rakety Saturn V. Po porovnaní s motormi rakety V-2 si je možné uvedomiť, aký rozvoj zaznamenala jeho technológia.
Počas zmeny administratívy po prezidentských voľbách koncom roku 1960 všetci v NASA s napätím očakávali, aký bude postoj nového prezidenta k ich plánom. Glennan sa rozhodol pokračovať v úsilí a poveril Georgea Lowa, Američana rakúskeho pôvodu, aby spolu so svojou skupinou pre pilotovaný let k Mesiacu pripravil správu pre nového prezidenta. Low ju predložil Glennanovi 7. februára 1961 a povedal, že jeho skupina nenašla žiadne neprekonateľné technologické, finančné alebo psychologické prekážky pre let na Mesiac. Prezident Kennedy menoval 30. januára 1961 nového riaditeľa NASA. Napriek odporu vedeckých poradcov prezidenta sa ním stal nie vedec, ale politik, predtým šéf rozpočtového výboru a štátny tajomník ministerstva zahraničia James E. Webb. Netrvalo dlho a ľudia v NASA pochopili, že získali do čela presne tú postavu, ktorú potrebovali. Človeka, ktorý sa vyznal v politike a poznal väčšinu jej aktérov v Kongrese, človeka, ktorý bol pripravený za NASA bojovať a vyhrávať.
NASA mohla a musela, ak chcela splniť prezidentov príkaz, začať pracovať naplno. Kennedy jej na to poskytol nielen osobnú podporu, ale aj obrovské množstvo peňazí.
Medzitým dorazili štúdie realizovateľnosti od dodávateľov, ktorých vybrala NASA. Každý navrhoval rôzne koncepcie, nakoniec však vyhrala štúdia firmy Martin. Tá navrhovala tvar skoseného kužeľa, ktorý mal byť pripojený k valcovému servisnému modulu.
Na svoj let prvého človeka do vesmíru odštartoval Jurij Gagarin 12. apríla 1961. NASA, neustále bojujúca so svojím zaostávaním, odpovedala 5. mája letom Alana Sheparda. Letel však len po balistickej dráhe a nie po obežnej dráhe Zeme. Preto sa niekedy prvenstvo pripisuje Johnovi Glennovi. Kennedy definitívne posvätil projekt Apollo ako celonárodný cieľ a prioritu Spojených štátov pre túto dekádu 25. mája. Čas pochybností sa definitívne skončil. NASA mohla a musela, ak chcela splniť prezidentov príkaz, začať pracovať naplno. Kennedy jej na to poskytol nielen osobnú podporu, ale obrovské množstvo peňazí, v tejto fáze potrebných najmä na výskum nových technológií a postupov.
Svoje rozhodnutie pri výbere dodávateľa hlavných súčastí Apolla, veliteľského a servisného modulu (CM a SM, spolu CSM) oznámila NASA 28. novembra. Stala sa ním firma North American Aviation (NAA) z kalifornského mesta Downey, ktorá síce nebola v hodnotení kritérií najlepšia (technický prístup, technická kompetencia a manažérsky systém riadenia), mala však najdlhšiu spoločnú históriu s NACA/NASA. Rozhodnutie tiež padlo o raketách, ktoré budú Apollo vynášať na obežnú dráhu a na dráhu k Mesiacu. Na stretnutí s viacerými podriadenými 21. decembra 1961 sa Webb a Dryden dohodli, že naďalej sa budú vyvíjať nasledujúce raketové nosiče radu Saturn:
- Saturn C-1B (premenovaný na Saturn IB), dvojstupňový nosič s prvým stupňom s ôsmimi motormi H1 a ťahom 7,1 milióna newtonov a druhým stupňom S-IVB s jedným motorom J-2 s ťahom 1,6 milióna newtonov. Táto konfigurácia mala slúžiť na vynášanie CSM na obežnú dráhu bez lunárneho modulu.
- Saturn C-5 (premenovaný na Saturn V), trojstupňový nosič s prvým stupňom S-IC s piatimi motormi F-1 so spoločným ťahom 33,4 milióna newtonov, druhým stupňom S-II s piatimi motormi J-2 a celkovým ťahom 4,5 milióna newtonov a už spomínaným stupňom S-IVB ako tretím stupňom. Táto konfigurácia bola určená pre lety kompletného Apolla na obežnú dráhu a všetky lety k Mesiacu.
EOR alebo LOR?
Rozhorčený list zástupcovi riaditeľa NASA Robertovi Seamansovi sa rozhodol napísať 15. novembra 1961 41-ročný inžinier Langleyovho výskumného strediska NASA John C. Houbolt. Porušil tým síce služobný postup, ale považoval to za nevyhnutné. Už vyše roka sa snažil pritiahnuť pozornosť NASA ku konceptu stretnutia na obežnej dráhe Mesiaca ako najvýhodnejšom variante letu. Neustále narážal na prekážky a jeho snahu, podporenú podrobnými výpočtami, nikto nechcel brať vážne. Všetky ostatné metódy letu predpokladali, že na Mesiaci bude pristávať celá loď, teda veliteľský servisný modul a stupeň pre pristátie a štart z Mesiaca – predmet s hmotnosťou minimálne niekoľko sto ton a vysoký 20 metrov.
Nikto ani presne nevedel povedať, ako by také monštrum na Mesiaci pristálo a ako by malo odštartovať na cestu späť na Zem. Koncept LOR naproti tomu predpokladal, že na Mesiaci pristane len malý exkurzný čln postavený výlučne pre operácie vo vákuu. Po návrate na obežnú dráhu astronauti prelezú naspäť do CM a odletia v ňom späť k Zemi. NASA sa 22. júna rozhodla, aj napriek odporu prezidentovho vedeckého poradcu Jerome Wiesnera, že k mesiacu poletí Apollo podľa schémy LOR. V novembri 1962 bola ako hlavný dodávateľ tejto prvej skutočne vesmírnej lode vybraná firma Grumman Aircraft Engineering Corporation z Bethpage v štáte New York.
Konštrukcia a vývoj lunárneho modulu
Najväčším problémom konštrukcie LM bola hmotnosť. Napriek úpornej snahe bol lunárny modul (LM) stále príliš ťažký. Až po zavedení dvoch špeciálnych vývojových programov pre zníženie hmotnosti sa Grummanu podarilo dosiahnuť takú hmotnosť LM, ktorá bola akceptovateľná z hľadiska možností Saturnu V.
Nikto ani presne nevedel povedať, ako by také monštrum na Mesiaci pristálo a ako by malo odštartovať na cestu späť na Zem.
Spolu s vývojom a postupne aj stavbou lode, lunárneho modulu a nosných rakiet prebiehala tiež výstavba pozemných zariadení. Či už to bola stavba dvoch veľkých štartovacích rámp pre Saturny V (komplex známy ako štartovacie rampy 39A a 39B v Kennedyho vesmírnom stredisku) alebo strediska pilotovaných letov v Houstone, odkiaľ sú od roku 1966 riadené všetky americké pilotované lety, ale aj bezpilotné skúšky strojov určené pre pilotované lety. V súvislosti s kompletizáciou rakety a lode v rámci programu Apollo bola postavená aj známa montážna budova VAB (Vehicle Assembly Building). Jej výška 160 metrov a objem 3,68 milióna metrov kubických sú dodnes neprekonaným rekordom. Hovorí sa, že pokiaľ by prestala fungovať ventilácia, pod stropom budovy by kondenzovala vodná para a v budove by pršalo.
Kennedyho vesmírne centrum na floridskom myse Canaveral v popredí s obrovskou montážnou budovou (Vehicle Assembly Building), určenou na montáž kozmických rakiet (wikipedia.org)
Tragický požiar a redizajn
Problémy sa vyskytli aj pri vývoji veliteľského (CM) a servisného (SM) modulu vo firme NAA. Termín, stanovený prezidentom, sa blížil a v návrhu, ale aj praktickom prevedení lode, nazývanej Block I, boli neustále veľké chyby. Keď NAA dodala z Downey na Floridu prvý CM pre let Apolla 1, s označením CM012, komisia NASA, ktorá modul od NAA preberala, skonštatovala, že na module je nutných ešte najmenej sto zásadných zmien, než ho bude možné označiť za letuschopný. Napriek tomu prvá posádka pre Apollo v zložení Gus Grissom, Ed White a Roger Chaffee trénovala nielen v simulátoroch, ale aj v CM012.
Požiar, ktorý 27. januára 1967 vznikol na rampe č. 34, zmenil úplne všetko. NAA priznala hlavnú vinu napriek tomu, že za mnohé kompromisy mohol tlak na termíny a neustále zmeny technických špecifikácií zo strany NASA. Úplne sa opustil Block I a prešlo sa ihneď na kompletný redizajn lode Block II. Všetky káble dostali jasné trasy a veľmi odolnú izoláciu. Všetky kontrolky a snímače, ako aj všetky ostatné elektrické komponenty, boli utesnené. Z kabíny konštruktéri odstránili väčšinu horľavých látok, vrátane kombinéz a skafandrov astronautov. Všetky predmety, ktoré mali byť na palube, podliehali prísnej kontrole, či nemôžu spôsobiť požiar alebo podporovať horenie. Jednou z najdôležitejších zmien bola zmena atmosféry v lodi počas testov na Zemi a tiež pred a počas štartu. Z čistého kyslíka sa prešlo na zmes kyslíka a dusíka (v pomere 60 : 40), ktorá sa postupne menila na čistý kyslík až po štarte. Astronauti, tak ako dovtedy, dýchali už minimálne dve hodiny pred štartom čistý kyslík, aby sa predišlo príznakom kesónovej choroby.
Projekt Apollo priniesol vývoj úplne nových technológií a postupov v počítačoch, komunikácii či práce v otvorenom vesmírnom priestore.
Zmeny vykonané na CM Block II napríklad prispeli aj k tomu, že keď posádka Apolla 13 znovu zapínala elektrické systémy vo veliteľskom module, úplne premočenom od kondenzovanej vody, nenastal jediný skrat a elektronika CM Odysea fungovala až do pristátia bez jedinej chyby. Smrť troch astronautov v roku 1967 tak zrejme zachránila životy iným trom astronautom v roku 1970.
V novembri 1967 a v prvej polovici roku 1968 sa NASA konečne posunula bližšie k splneniu cieľa, ktorý stanovil už vtedy nebohý prezident Kennedy. Dva bezpilotné lety Saturnu V s maketami lode Apollo, či v druhom prípade funkčnými automatickými verziami, ako aj prvý bezpilotný test lunárneho modulu, ktorý bol taký úspešný, že druhý test NASA zrušila, splnili hlavné ciele.
Nový CM 101 Block II sa so všetkými navrhnutými zmenami nakoniec stal veliteľským modulom Apolla 7, v ktorom Wally Schirra, Walter Cunningham a Don Eisele (pôvodne záložná posádka Apolla 1) vzlietli ako prvá posádka Apolla na obežnú dráhu okolo Zeme. Najväčším hitom tohto inak v podstate rutinného skúšobného letu sa stala malá televízna kamera, pomocou ktorej astronauti vysielali priamy prenos z obežnej dráhy.
Projekt Apollo prekonal počiatočné pochybnosti, fázu veľmi náročného výberu spôsobu a prostriedkov pre dosiahnutie cieľa, vývoj úplne nových technológií a postupov v počítačoch, komunikácii či práce v otvorenom vesmírnom priestore. Posunul sa do fázy, kedy špičkovo pripravení astronauti začali plniť Kennedyho sen – dostať na Mesiac človeka a bezpečne ho vrátiť späť na Zem. Viac ako desaťročie príprav, plánovania a práce vyše 400-tisíc ľudí zapojených do projektu Apollo sa pretavilo do nezabudnuteľnej vety Neila Armstronga o veľkom skoku pre celé ľudstvo.
