El E-1 de Rocketdyne era un motor de cohete de propulsante líquido construido originalmente como un diseño de respaldo para el misil Titan I. Mientras se estaba desarrollando, Heinz-Hermann Koelle de la Agencia de Misiles Balísticos del Ejército (ABMA) lo seleccionó como el motor principal para el cohete que surgiría como Saturno I. Al final, el Titán siguió adelante con su motor principal, y el equipo de Saturno decidió utilizar el H-1 de menor empuje para acelerar el desarrollo. El proyecto E-1 se canceló en 1959, pero el éxito de Rocketdyne con el diseño le dio a la NASA confianza en la capacidad de Rocketdyne para entregar el F-1 mucho más grande , que impulsó la primera etapa de las misiones Saturno V a la Luna. [1]
En julio de 1954, el grupo de trabajo sobre misiles balísticos intercontinentales del Consejo Asesor Científico de la Fuerza Aérea informó a la División de Desarrollo Occidental (WDD) sobre sus dudas acerca del misil Atlas que se estaba desarrollando en ese momento. Atlas utilizaba una serie de características no convencionales para cumplir con sus objetivos de rendimiento y consideraban que existía un riesgo indebido de que si alguna de ellas resultaba inviable en la práctica, todo el diseño fracasaría. El grupo sugirió que se iniciara un segundo proyecto de misiles balísticos intercontinentales como medida de mitigación de riesgos. [2]
Las preocupaciones del SAC fueron tomadas en serio dentro de la Fuerza Aérea, y le ordenaron a Ramo-Wooldridge que estudiara el asunto. Ramo respondió invitando a Lockheed y a la Glenn L. Martin Company a proponer diseños alternativos de misiles balísticos intercontinentales. Basándose en estos informes, Ramo sugirió que la Fuerza Aérea comenzara a desarrollar un nuevo misil que utilizara un fuselaje convencional en lugar de los " tanques de globo " del Atlas, y reemplazara el diseño de "etapa y media" por un diseño de dos etapas. [2]
Tras seleccionar entre las dos propuestas, se le adjudicó un contrato a Martin para lo que resultó ser el Titan . Aerojet General fue seleccionada para construir los motores para el diseño, desarrollando el LR-87 de dos cámaras en el propulsor y el LR-91 único en la etapa superior. En consonancia con el concepto de desarrollo de bajo riesgo que sustenta todo el proyecto Titan, WDD también seleccionó a la División Rocketdyne de North American Aviation para desarrollar un motor de respaldo. [3]
Rocketdyne, que se escindió como una empresa independiente en 1955, decidió satisfacer las necesidades de empuje de aproximadamente 350.000 lbf (1.600 kN) con un solo motor, en lugar de un grupo de motores más pequeños. Partiendo del diseño básico de su exitoso MB-3/S-3 (conocido en la Fuerza Aérea como LR79 ) de los misiles Thor y Jupiter , Rocketdyne desarrolló el E-1 ampliando su tamaño y ajustando la campana del motor para operar a altitudes más bajas. A altitudes más altas, la etapa superior estaría en funcionamiento. [3]
El desarrollo del E-1 fue rápido y los prototipos fueron enviados al Laboratorio de Campo de Santa Susana más tarde en 1955. Sin embargo, el desarrollo de un inyector de combustible estable resultó difícil y tomó 18 meses para resolverlo por completo. [4] Durante una serie de meses, el empuje se incrementó hasta desarrollar más de 379,837 lbf (1,689 kN) a nivel del mar . [5] Una etapa de refuerzo completa equipada con el E-1 fue encendida el 10 de enero de 1956. [3]
En abril de 1957, Wernher von Braun encargó a Heinz-Hermann Koelle el desarrollo de un sistema de lanzamiento espacial que cumpliera con los nuevos requisitos especificados por la entonces no oficial ARPA . Koelle concluyó que para cumplir con sus requisitos de carga útil, de 10.000 a 20.000 libras (9.100 kg) en la órbita baja de la Tierra , se necesitaría una etapa de refuerzo con 1 millón de libras de empuje.
En busca de un motor capaz de desarrollar este tipo de niveles de potencia, se enteró del E-1 por medio de George Sutton de Rocketdyne. [3] El E-1 era, con diferencia, el motor más potente que podía estar disponible en el plazo de tiempo que exigía ARPA. Koelle seleccionó un grupo de cuatro E-1 como base de un nuevo propulsor al que llamaron "Juno V". "Juno" era el nombre general que el equipo utilizaba para referirse a los lanzadores, aunque todos los ejemplos anteriores habían sido adaptados de misiles.
Para acelerar el desarrollo del Juno V, los motores se acoplaron a una única placa de empuje y se abastecieron de combustible a partir de un conjunto de tanques tomados de los fuselajes de los misiles Jupiter y Redstone existentes . El diseño fue denominado en broma "la última resistencia del conjunto". Más tarde ese año, el equipo comenzó a referirse al diseño como "Saturno", por "el que viene después de Júpiter", siendo Júpiter el último diseño exitoso de cohetes de ABMA. El nombre se mantuvo y se hizo oficial a principios de 1959.
Tras el lanzamiento del Sputnik el 4 de octubre de 1957, Estados Unidos entró en pánico por la manera de alcanzar rápidamente a los soviéticos en lo que parecía ser una " carrera espacial ". Una idea ganó rápidamente popularidad: la creación de una agencia espacial civil que evolucionaría hasta convertirse en la NASA . El ejército ya había perdido interés en el desarrollo del Saturno debido a la falta de requisitos para la misión y había acordado entregar el equipo ABMA a la NASA el 1 de julio de 1960.
En julio de 1958, von Braun recibió la visita de Dick Canright y Bob Young de ARPA, quienes le informaron que aún les quedaban 10 millones de dólares en su presupuesto para gastar antes de que ABMA pasara a manos de la NASA. von Braun llamó a Koelle, quien le presentó un modelo a escala 1/10 del Juno V, todavía equipado con el motor E-1. Canright y Young notaron que el motor no estaría listo a tiempo para la entrega y preguntaron si el cohete podría construirse con un motor existente en su lugar. Koelle sugirió que se podrían utilizar ocho motores de la serie S-3D existente en lugar del E-1, y todos aprobaron la propuesta. [3]
El desarrollo del Saturno avanzó con una versión ligeramente mejorada del S-3D, conocida como H-1 . Cuando la NASA inició el proceso de hacerse cargo de ABMA, decidió que el proyecto valía la pena y continuó financiando su desarrollo. [3]
Cuando Aerojet demostró con éxito el LR-87, el Titan siguió adelante con este motor y el primer ejemplar de producción se entregó a la Fuerza Aérea en 1958. Koelle consideró seguir financiando el desarrollo del E-1 con su presupuesto, pero decidió no hacerlo. Como von Braun señaló más tarde, los costos de desarrollo eran demasiado altos para lo que les habría dado un pequeño aumento de rendimiento, especialmente cuando el F-1 podía reemplazar a todos los E-1 para obtener una ventaja aún mayor. Rocketdyne solicitó a la Fuerza Aérea que abandonara su interés en el E-1, lo cual hicieron, y el desarrollo del motor terminó. [3]
El E-1 era un motor de combustible líquido de una sola cámara que quemaba RP-1 ( queroseno refinado similar al combustible para aviones) y oxígeno líquido . Las turbobombas eran accionadas por un generador de gas . El empuje era de aproximadamente 380.000 lbf (1.700 kN) a nivel del mar, aumentando a aproximadamente 425.000 lbf (1.890 kN) en vacío, lo que corresponde a un aumento del impulso específico de 260 segundos a 290. Toda la cámara de combustión y la campana del motor se enfriaban de forma regenerativa utilizando un sistema similar al del S-3 y el posterior F-1.