Блок второй ступени.

Диаметр – 10,1 м (как у первой ступени), длина – 25 м. В цилиндрический бак горючего заливается около 70 т жидкого водорода, а в сферический бак окислителя - 360 т кислорода. Днище баков общее, водородный бак имеет мощное теплоизолирующее покрытие (пенопласт). Наддув баков горючего и окислителя производится газифицированным водородом и кислородом соответственно. На переходнике между блоками первой и второй ступеней "Сатурн-5" установлено восемь вспомогательных твердотопливных двигателей системы обеспечения запуска. На блоке второй ступени имеется также и верхний силовой переходник для стыковки с третьей ступенью. На нем установлены четыре вспомогательных твердотопливных двигателя разделения ступеней. Силовая установка второй ступени, как и первой, имеет пять двигателей: один в центре и четыре по периферии. Поворотом последних достигается управление ракетой. Каждый двигатель дает тягу 102 т, а низкокипящее топливо кислород+водород обеспечивает удельную тягу в пустоте 430 сек. Двигательная установка второй ступени работает примерно 390 секунд и выключается на высоте 186 км при скорости полета 6,88 км/сек.

Блок третьей ступени.

Длина блока вместе с коническим переходником 17,8 м, а диаметр по бакам 6,6 м. Жидкого водорода заливается примерно 17 т, а кислорода 87 т . На третьей ступени установлен один двигатель J2, укрепленный на кардановом подвесе, но вместе с тем имеется целая система твердотопливных и жидкостных вспомогательных двигателей на высококипящих компонентах. Абсолютная тяга этих двигателей невелика и измеряется десятками килограмм, но на них, кроме предпусковой осадки топлива, возложено выполнение и ряда других операций : управление по крену и угловая ориентация после выхода на начальную орбиту. Третья ступень работает примерно 150 сек. После проведения необходимых операций и вычисления момента запуска двигатель снова включается и за 300 сек непрерывной работы выводит корабль на траекторию полета к Луне.

Для такой сложной и ответственной ракеты, как "Сатурн-5", процесс отладки и доводки был бы более длительным и дорогостоящим, если бы проектанты не пошли на создание двух предварительных вариантов двухступенчатых ракет "Сатурн-1" и "Сатурн-1Б" : стартовый вес 600 тонн, высота 68 метров, полезный груз до 18 тонн. 1-й «сырой» «Аполлон» был построен к 1966 году, 26 февраля состоялся первый полёт «Аполлон» без экипажа (выведен на орбиту «Сатурном-1Б»). В этом же году состоялось ещё 2 удачных запуска «Сатурна-1Б» один без корабля и один с кораблём.

21 февраля 1967 года был назначен первый пилотируемый старт «Аполлона». Но за день перед этим на космодроме произошла трагедия – на стартовом комплексе №34 на тренировочном «Аполлоне» произошёл пожар. Погибли 3 астронавта – Гриссом, Уайт и Чаффи. В атмосфере чистого кислорода корабль выгорел за 14 секунд. На кардинальные переделки не рискнули пойти, но постарались решить целый ряд частных проблем. Полный список составил порядка 1500 пунктов. «Аполлон дорабатывался 21 месяц.

Новый старт беспилотного «Аполлона» состоялся 9 ноября 1967 года (старт откладывали 3 раза), первый раз запуск был осуществлён ракетоносителем «Сатурн-5». «Аполлон-4» совершил 8 витков, далее разогнался до эллиптической орбиты, отлетел от Земли на 18000 км и приводнился. В это время параллельно шла доработка и испытания лунного модуля. Первый старт состоялся 22 января 1968 года на «Сатурне-1» («Аполлон-5). На орбите возникли осложнения, связанные с отказом двигателей мягкой посадки на Луну.

4-го апреля 1968 года состоялся 2-й пуск ракеты «Сатурн-5»(«Аполлон-6»). Запуск выявил огромное количество мелких отказов. Двигатель 3-й ступени не включился и ракета вышла из строя.

Отказы были неизбежны. Один только лунный модуль состоял из миллиона частей.

«Аполлон-7».

11 октября 1968 года благополучно вышел на орбиту – первый пилотируемый старт «Аполлона». Произведена отстыковка корабля от второй ступени носителя и произведена воображаемая стыковка, сблизившись с 150 км до 20 метров. Одна из целей полёта – установить все неудобства и неполадки. Биомедицинские датчики доставляли неудобства, загрязнились все иллюминаторы, неисправен датчик кислорода, подмерзает хладагент, неудобные спальные мешки – спали в креслах. Отрабатывали программу в течении 11 дней. Астронавтами отмечены положительные качества корабля : разнообразная еда из сухих концентратов, куда впрыскивается вода для приготовления, зубная паста не даёт пены, появились салфетки и полотенца.

«Аполлон-8»

Стартовал 21 декабря 1968 года. Аппарат совершил первый пилотируемый полёт к Луне. С борта корабля велись телевизионные передачи, который смотрели миллионы зрителей на Земле. Никаких серьёзных отказов техники не произошло. Но проблемы возникли со здоровьем всего экипажа. Борман перенёс желудочный грипп, болела голова, началась рвота, расстроился желудок. Всем астронавтом пришлось прибегнуть к антибиотикам. На астронавтов вид Луны и Земли с орбиты Луны произвёл огромное впечатление, как вспоминает Ловел «мы вели себя, как туристы в автобусе». Самым сложным моментом был уход с орбиты Луны, т.к. двигатель должен включиться в момент прохождения обратной стороны спутника, когда связи с кораблём нет. Двигатели включились по программе и корабль благополучно вернулся на Землю.

Этот полёт вызвал огромное внимание и восторженный отклик в сердцах американцев. Он открыл важный этап в истории космонавтики : впервые человек совершил полёт к другому небесному телу.

«Аполлон-9»

3 марта 1969 года на орбиту был выведена рекордная по своему весу космическая система(43074 кг) – «Аполлон-9». Главная цель полёта – отработка операции перестыковки лунного модуля и командного отсека, проверка стыковочного узла и автономный полёт лунного модуля. Также предусматривалась одна жизненно важная операция – в аварийной ситуации, если лунная кабина не сможет состыковаться с кораблём, предусматривался переход в неё через открытый космос. Переход должен был выполнить Швейкарт, но астронавт тяжело заболел на орбите. Переход был отменён. 7 марта Макдивит и Швейкарт переселили в луннаю кабину и отчалили от основного корабля. Имитировался весь процесс высадки на Луну, максимальное удаление модулей составило более 175 км. Кабина совершила спуск, отстрел посадочного модуля, «взлёт» и стыковку. Далее перед посадкой её отстрелили и она стала спутником Земли.

«Аполлон-10»

Оставалась последняя, генеральная, репетиция перед посадкой человека на Луну. Необходимо было ещё раз отработать все манёвры, которые совершил предыдущий «Аполлон», но уже на орбите Луны. «Аполлон-10» вышел на орбиту 18 мая 1969 года. Отказов по пути к луне не было, всё шло по программе. На орбите Луны перед расстыковкой отказал клапан, в переходном тоннеле не стравливался кислород. Хьюстон нашёл решение этой проблемы, модули успешно разделились. После проверки локаторов, лунная кабина начала снижаться к поверхности Луны, набрав высоту около 15 км. Велась кино- и фотосъёмка поверхности, кабина совершала различные манёвры. Сложности возникли в момент разделения посадочной и взлётной ступеней – первая команда на разделение не прошла, а после второй ступени разделились, но кабина с астронавтами приобрела очень быстрое вращение. Стаффорд отключил автоматику, взял управление на себя и выровнял полёт. Далее стыковка, а затем возврат на Землю прошли благополучно.