Saturn V roketi: nasıl çalışır, kaç kez uçtu, teknik özellikleri

Saturn V, NASA'nın Apollo programı için geliştirdiği, insanlı uçuşa uygun, üç kademeli ve sıvı yakıtlı süper ağır roketti. 1967-1973 arasında 13 kez fırlatıldı; insanları alçak Dünya yörüngesinin ötesine taşıyan ilk fırlatma aracıdır ve Ay'a giden dokuz Apollo görevinin hepsini yola çıkardı. Alçak yörüngeye taşıyabildiği 140 tonluk yük kapasitesiyle yarım yüzyıldan uzun süredir hâlâ rekor sahibidir; 11/2026 itibarıyla emekli bir roket olarak anılır.

Roket, Alabama'nın Huntsville kentindeki Marshall Uzay Uçuş Merkezi'nde tasarlandı. Programı George Mueller yönetti; teknik tasarımın başında, savaş sonrası ABD'ye getirilen Alman roket mühendisleri arasından Wernher von Braun, Kurt Debus ve Arthur Rudolph gibi isimler vardı. Birinci kademeyi Boeing, ikinci kademeyi North American Aviation, üçüncü kademeyi Douglas Aircraft, yönlendirme ve kontrol "alet birimini" ise IBM ile Marshall birlikte yaptı; bütün motorları Rocketdyne üretti. NASA, 25 Ocak 1962'de C-5 adıyla anılan tasarımı onayladı; roket Şubat 1963'te Saturn V adını aldı. Ay'a "Ay yörüngesinde buluşma" yönteminin seçilmesi (7 Kasım 1962), roketin 43,5 ton civarı bir yükü Ay'a gönderebilmesi gerektiği anlamına geliyordu. Roketin görevi bu yüzden tek cümlede özetlenebilir: Apollo komuta-servis modülünü ve Ay modülünü Ay'a giden yola sokmak.

Nasıl çalışır?

Saturn V'in üç kademesi, art arda yanıp işini bitirince atılan basit bir mantıkla çalışırdı. Üç kademede de oksitleyici sıvı oksijendi; yakıt farklıydı:

• S-IC (birinci kademe): Boeing yaptı, 42 metre boyunda ve 10 metre çapındaydı. Beş F-1 motoru RP-1 (rafine gazyağı) ve sıvı oksijen yakıp deniz seviyesinde 33.000 kilonewton itki üretirdi. F-1, bugüne kadar yapılmış en güçlü tek yanma odalı sıvı yakıtlı roket motoru olarak anılır. Kademe yaklaşık 150 saniye yanardı; dolu kütlesi yaklaşık 2.214 ton, boş kütlesi yaklaşık 137 tondu; yani ağırlığının büyük bölümü yakıttı.
• S-II (ikinci kademe): North American Aviation yaptı, 24,87 metre boyundaydı. Sıvı hidrojen ve sıvı oksijen yakan beş J-2 motoru boşlukta toplam 4.400 kilonewton itki verir, yaklaşık 395 saniye yanardı; dolu kütlesi yaklaşık 470 tondu.
• S-IVB (üçüncü kademe): Douglas yaptı, 17,86 metre boyunda ve 6,6 metre çapındaydı. Tek bir J-2 motoru (1.000 kilonewton) önce yaklaşık 165 saniye yanıp aracı park yörüngesine oturtur, sonra yeniden ateşlenip (yaklaşık 312 saniye) Apollo'yu Ay'a gönderirdi.
• Alet birimi: Üçüncü kademenin üzerindeki halka; yönlendirme bilgisayarını, telemetriyi ve güvenlik sistemlerini taşırdı.

İlk kademede gazyağı seçilmesinin nedeni, sıvı hidrojene göre hacim başına daha yüksek enerji ve itki vermesidir: sıvı hidrojen kullanılsaydı tanklar çok daha büyük olacak, bu da o dönem için aerodinamik olarak uygulanamazdı. Üst kademelerde ise kütle başına en çok enerjiyi veren sıvı hidrojen kullanıldı; Ay'a gönderme gibi yüksek enerjili görevler için bu şarttı. Kademelenmenin mantığı şudur: yakıtı biten tankı ve motoru taşımaya devam etmek yerine atmak, kalan kütleyi daha kolay hızlandırır.

Tipik bir Ay uçuşunda olaylar şu sırayla gelişirdi:

1. Kalkış: Önce ortadaki F-1, sonra karşılıklı motor çiftleri 300 milisaniye arayla ateşlenerek yapıya binen yük azaltılırdı. Roket kalkışta önce tutucu kollarla, sonra bir yavaşlatma düzeniyle "yumuşak" serbest bırakılırdı; kuleyi geçmesi yaklaşık 10 saniye sürerdi.
2. Azami dinamik basınç (max q): Yaklaşık 1 dakika 6 saniye sonra roket havadan en çok zorlanan noktaya girerdi.
3. Birinci kademenin sonu: Kalkıştan yaklaşık 2 dakika 15 saniye sonra astronotlar 4 g'lik yüklenme hissederdi; bunu azaltmak için ortadaki motor kapatılırdı (3 g). Yaklaşık 2 dakika 40 saniyede, 66 kilometre yükseklikte ve saatte yaklaşık 9.950 kilometre hızla S-IC ayrılır, yaklaşık 560 kilometre öteye Atlas Okyanusu'na düşerdi.
4. İkinci kademe: S-II yaklaşık dokuzuncu dakikaya kadar yanar, 187 kilometre yüksekliğe ve saatte yaklaşık 24.900 kilometre hıza ulaşırdı. Pogo denen titreşimi önlemek için yaklaşık 7 dakika 40 saniyede ortadaki motor kapatılırdı.
5. Park yörüngesi: S-IVB'nin ilk ateşlemesi kalkıştan yaklaşık 11 dakika 40 saniyede biter, araç yaklaşık 190 kilometrelik park yörüngesine girerdi; Dünya etrafında bir buçuk tur atılırdı.
6. Ay'a gidiş: Kalkıştan yaklaşık 2 saat 44 dakika sonra S-IVB yaklaşık altı dakika süren ikinci ateşlemeyle hızı saatte yaklaşık 39.000 kilometreye çıkarırdı. Yaklaşık 40 dakika sonra komuta-servis modülü ayrılır, dönüp Ay modülüne kenetlenir ve onu üçüncü kademeden çekip alırdı.

Üçüncü kademe sonra yörüngeden uzaklaştırılırdı: Apollo 13'e kadar Güneş yörüngesine yollandı, Apollo 13'ten sonra ise bilerek Ay'a çarptırıldı; Ay'a bırakılmış sismometreler bu çarpmaları ölçtü ve Ay'ın iç yapısının haritalanmasına yardım etti.

Teknik özellikler

Özellik	Değer
Yükseklik	111 m (363 ft; Apollo uzay aracı ile)
Çap	10 m (kanatçıklar hariç, taban)
Kalkış kütlesi	2.822-2.965 ton (görev yüküne göre)
Kademe sayısı	3 (ek olarak alet birimi)
Birinci kademe motoru	5 × F-1 (RP-1 + sıvı oksijen)
İkinci kademe motoru	5 × J-2 (sıvı hidrojen + sıvı oksijen)
Üçüncü kademe motoru	1 × J-2 (sıvı hidrojen + sıvı oksijen)
Kalkış itkisi	yaklaşık 34,5 MN (birinci kademe için anılan deniz seviyesi tasarım değeri 33 MN)
Alçak yörüngeye yük	yaklaşık 140 ton (S-IVB ve kalan yakıt dahil)
Ay'a geçiş yörüngesine yük	yaklaşık 43,5 ton (bazı kaynaklarda 48,6 ton)
Fırlatma rampası	Kennedy Uzay Merkezi LC-39 (çoğu 39A; Apollo 10 39B'den)

Saturn V, yerdurağan geçiş yörüngesine uydu taşımak için tasarlanmadı; bu yörünge için doğrulanabilir resmî bir kapasite rakamı bulunmadığından tabloya koymadık.

Verileri göster

Toplam fırlatma	13
Başarılı	12
Kısmi başarısız	1
Ay'a giden görev	9
Ay'a yola çıkan astronot	24
Yükseklik	111 m
Kalkış itkisi	34,5 MN
Alçak yörüngeye yük	140 ton

Uçuş geçmişi

Saturn V, "her şey birden" (all-up) ilkesiyle denendi: ilk uçuşta üç kademe de çalışır durumda uçtu; bu, insanlı uçuşa gereken test sayısını ciddi biçimde azaltan bir karardı. 13 fırlatmanın 12'si başarılı, biri (Apollo 6) kısmi başarısızlık sayılır. Önemli uçuşlar:

• 9 Kasım 1967, Apollo 4: İlk uçuş, insansız ve "all-up" deneme. Üçüncü kademe yörüngede ilk kez yeniden ateşlendi. Apollo 1 yangınından sonra ek incelemeler gerektiği için ertelenmişti (Apollo 1).
• 4 Nisan 1968, Apollo 6: Birinci kademede pogo titreşimi, tasarımda öngörülen 0,25 g yerine yaklaşık ±0,6 g'lik sarsıntıya yol açtı. İkinci kademede bir J-2 motoru arıza yaptı; kablo bağlantısı yüzünden ikinci bir motor da kapandı; üçüncü kademe yeniden ateşlenemedi. Sebep, motorların ateşleyicisini besleyen hatlardaki körüklerin uzay boşluğunda titreşimle kopmasıydı. Hatlar sert borularla değiştirildi, pogo için önlemler alındı; Marshall'daki mühendisler üçüncü bir insansız uçuşun gereksiz olduğu sonucuna vardı.
• 21 Aralık 1968, Apollo 8: İlk insanlı Saturn V fırlatması ve ilk Ay'a geçiş ateşlemesi (Apollo 8).
• 3 Mart 1969, Apollo 9: Tam Apollo aracı ve Ay modülünün alçak Dünya yörüngesinde insanlı testi.
• 18 Mayıs 1969, Apollo 10: İkinci insanlı Ay yolculuğu; Saturn V'in 39B rampasından uçan tek örneği.
• 16 Temmuz 1969, Apollo 11: İlk insanlı Ay inişi (Apollo 11).
• 14 Kasım 1969, Apollo 12: Roket kalkıştan 36,5 ve 52 saniye sonra iki kez yıldırım yedi; Saturn V sorunsuz uçtu, ama uzay aracının elektriği ve göstergeleri aksadı. Uçuş kontrol ekibinin bir üyesi, bilinen bir arıza örüntüsünü hatırlayıp yedek güç kaynağına geçişi önerdi ve görev kurtarıldı.
• 11 Nisan 1970, Apollo 13: İkinci kademenin ortadaki motoru, pogo titreşimi yüzünden yaklaşık iki dakika erken kapandı; yönlendirme bilgisayarı kalan motorları daha uzun yakarak telafi etti. Ay inişi sonradan servis modülündeki arıza yüzünden iptal edildi, ama bunun roketle ilgisi yoktu (Apollo 13).
• 31 Ocak 1971, 26 Temmuz 1971 ve 16 Nisan 1972: Apollo 14, 15 ve 16 Ay'a gitti; Apollo 15, Ay aracını taşıyan ilk uzun görevdi.
• 7 Aralık 1972, Apollo 17: Saturn V'in tek gece fırlatması ve son insanlı Ay görevi (Apollo 17).
• 14 Mayıs 1973, Skylab: Son Saturn V, üçüncü kademe yerine Skylab uzay istasyonunu yörüngeye taşıdı (Skylab). İstasyon, fazladan bir Saturn IB ikinci aşamasından yerde inşa edilmişti; yörüngeye ulaştıran ikinci kademe (S-II) yaklaşık iki yıl sonra, 11 Ocak 1975'te kontrolsüz olarak atmosfere girdi.

Roketin başarı oranı 13 fırlatmada 12 başarılı, 1 kısmi başarısızlıktır. Apollo 13'teki motor kapanması, NASA'nın uçuş değerlendirme raporunda başarısızlık değil "anomali" sayıldı. İki Saturn V (SA-514 ve SA-515) Apollo 19 ve 20 iptal edilince hiç uçmadı; üç yer test aracı da üretilmişti. Saturn V için 1964-1973 arasında toplam yaklaşık 6,4 milyar dolar ödenek ayrıldı; 1969-1971 yıllarında bir Apollo fırlatmasının maliyeti yaklaşık 185 milyon dolardı.

Yeniden kullanım

Saturn V tek kullanımlıktı. Birinci kademe yaklaşık 560 kilometre ötede Atlas Okyanusu'na düşerdi; üçüncü kademe ya Güneş yörüngesine gönderilir ya da Ay'a çarptırılırdı. İlginç bir örnek, Apollo 12'nin S-IVB kademesidir: Güneş yörüngesine gitmesi planlandı, ama sanıldığına göre motor gereğinden uzun yandığı için Ay'a yeterince yaklaşamadı ve Dünya-Ay sisteminde zayıf bir yörüngede kaldı; 2002'de bir gökbilimci onu şüpheli bir asteroit sandı (J002E3), araç 2003'te Dünya yörüngesinden yeniden ayrıldı. Bugün hiç uçmamış Saturn V donanımları müzelerde duruyor: Huntsville'deki ABD Uzay ve Roket Merkezi'nde test kademelerinden oluşan bir araç, Houston'daki Johnson Uzay Merkezi'nde uçuş için üretilmiş kademelerden oluşan tek sergilenen örnek, Kennedy Uzay Merkezi ziyaretçi kompleksinde ise bir diğeri yer alıyor.

Taşıdığı önemli görevler

• Apollo 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17: Ay'a giden dokuz görevde 24 astronot Ay'a doğru yola çıkarıldı; görevlerin altısında iniş yapıldı ve 12 astronot Ay yüzeyinde yürüdü. Programın tamamı için Apollo programı ve Ay'a yolculuklar sayfalarına bakın. İlk insanlı Ay uçuşu için Apollo 8, ilk iniş için Apollo 11, son görev için Apollo 17.
• Apollo 9: Dünya yörüngesinde Ay modülünün testi.
• Skylab (1973): ABD'nin ilk uzay istasyonu (Skylab).

Benzer roketlerle karşılaştırma

Saturn V'i bugün hâlâ ölçüt olarak anan iki dev var: NASA'nın SLS'i ve SpaceX'in Starship'i.

Roket	Yükseklik	Kalkış itkisi	Alçak yörüngeye yük	Aya geçiş yörüngesine yük
Saturn V (1967-1973)	111 m	34,5 MN	140 ton	43,5 ton
SLS Block 1 (2022-)	98 m	39 MN	95 ton	27 ton+
Starship V3 (geliştiriliyor)	yaklaşık 124 m	yaklaşık 80,8 MN (tasarım)	100 ton (hedef)	Yörüngede yakıt ikmaliyle

SLS, kalkış itkisinde Saturn V'i geçer ve insan taşımış roketler arasında en yüksek itkiye sahiptir; ama alçak yörüngeye taşıdığı yük (95 ton) ve Ay'a gönderdiği yük (27 ton) daha düşüktür. Starship'in tasarım itkisi ise Saturn V'in iki katından fazladır, ancak 11/2026 itibarıyla o itkiyle yük taşıdığı ayrıca doğrulanmış değil. Saturn V'in 140 tonluk alçak yörünge rekoru, S-IVB kademesini ve kalan yakıtını da içerdiğinden saf yük kapasitesi değil, aracın yörüngeye çıkardığı toplam kütledir.

Fırlatma videosu

NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi'nin resmî kanalındaki bu arşiv filmi, Saturn V'in uçuşunu gösteriyor.

Sık sorulan sorular

Saturn V kaç kez uçtu?

13 kez: ilk uçuş 9 Kasım 1967'de (Apollo 4), son uçuş 14 Mayıs 1973'te (Skylab). 12 uçuş başarılı, biri (Apollo 6) kısmi başarısızlık sayılır. Bunların 10'u insanlı, 9'u Ay'a gidiş görevidir.

Saturn V ne kadar yük taşırdı?

Alçak Dünya yörüngesine yaklaşık 140 ton (üçüncü kademe ve kalan yakıt dahil), Ay'a giden yola yaklaşık 43,5 ton.

Saturn V neden bir daha yapılmadı?

Apollo bütçesi kısıldığında sonraki Saturn V kullanımları iptal edildi; maliyet başlıca etkenlerden biriydi. Planlanan ikinci üretim serisi iptal edildi ve program kapandı. Bugün aynı sınıftaki SLS ve Starship ayrı tasarımlardır.

Türkiye'den bir yük Saturn V ile uçtu mu?

Hayır. Saturn V'in 13 fırlatmasında Apollo uzay araçları, test yükleri ve Skylab taşındı; Türkiye'ye ait bir yük yoktu. Türkiye'nin uzay çalışmaları için Türkiye'nin uzay programı sayfasına bakabilirsiniz.