CHRONOLOGIE APOLLO

L'ETAGE S4-B

Dans les premiers concepts du Saturn, les ingénieurs envisageaient de surmonter l'étage S1 du premier étage du Titan 1 à propergols classiques (RP1 et LOX) et de couronner le tout d'un étage Centaur cryogénique. L'étage Centaur est le premier étage LH2 et LOX aux USA, il est équipé de moteur Pratt & Witnet RL10 A-1.

La propulsion cryogénique ayant tellement d'avantage qu'il est décidé de zapper l'étage du Titan et de le remplacer par un étage équipé de 4 moteurs RL10, le S4. Au total, le Satun se retrouve avec un étage S1, S4 et S5 "centaur". Le concept jugé trop complexe est abandonné en juin 1961 et remplacé par un lanceur à seulement deux étages, le S1 et le S4 équipé de 6 moteurs RL10. 

L'augmentation continuelle du vaisseau à mettre sur orbite oblige rapidement à étudier un successeur au S4. Après 6 vols Saturn 1 doté d'un étage S4, ce fut au tour du S4B équipé d'un seul moteur mais quel moteur le J2 de l'étage S2. la charge utile passa de 10 à 17 tonnes. 

Le contrat avec Douglas est passé le 26 mai 1960. Si l' étage S4 devait équipé le lanceur Saturn C4, abandonné plus tard, le S4B devait à l' origine équipé une Saturn C5. D' un diamètre de 5,6 m il se raccorde au S2 par une jupe tronconique. Avec l' apparition du concept LOR, rendez vous en orbite lunaire, le S4B grossit, passe à 6, 5m de diamètre et devient réallumable en vol. La propulsion cryogénique nécessitant l'utilisation de réservoirs relativement volumineux, le S4B mesure 17,9 m de long pour 6,6 m de diamètre. 

le premier tir statique de la version "lourde" Battleship du S4 a lieu le 17 août 1962 sur le banc d'essai de Douglas à Sacramento durant 10 secondes. le 4 octobre la durée passe à 7 minutes. il vole pour la première fois en janvier 1964 sur SA 5.

De nombreux composants du S4B sont fabriqués en différents endroits de Californie. Les segment du réservoirs LH2 viennent de Long Beach. Les dômes et les fonds communs viennent de Santa Monica, comme le sous ensemble du réservoir LO2. L'assemblage final a lieu dans les usines de Douglas à Huntington dans le Vehicle Tower Complex, un bâtiment de 36 m de haut et couvrant 2230 m2. A l' intérieur, 6 baies de travail pour assembler l' étage et l' équiper de son moteur. 3500 sous-traitant y participent. Après contrôle et vérification, l'étage est basculé à l'horizontale et amené dans le bâtiment principal pour être peint. Dernière étape, la pesée et l'établissement du centre de gravité.  

Afin de donner une rigidité aux réservoirs contrairement au Centaur de l'Atlas, les parois sont réalisées en alliage léger 2014 le même utilisé pour les fusées Thor, quadrillés sur toutes leur surface interne par des raidisseurs usinés dans la masse. de plus, les parois reçoivent un revêtement isolant destiner à limiter l'évaporation de l'hydrogène. Comme pour le S2, les réservoirs sont à fond commun ce qui simplifie la réalisation et permet de gagner du poids. Une structure conique qui s'appuie sur le fond du réservoir LOX constitue le bâti de poussée sur lequel est monté le moteur J2. La masse à vide du S4B est de 9,95 tonnes et 114 avec le propergol (LOX: 73 000 litres et LH2: 253 000 litres). Si le réservoir LOX est dans la partie inférieure, c'est pour que les canalisations d'alimentations ne passent pas à l'intérieur du réservoir LH2 (problème d'isolation). Elle passe de ce fait par l'extérieur contournant le réservoir LH2.

Fabrication des dômes avant, arrière et du fond commun

Le cône de poussée

Les jupes arrière et avant.

Assemblage du réservoir.

Tests hydrostatiques.

Sortie d'usine, le S4B utilise les voies publiques pour le transport jusqu'au port de Santa Monica. En 14 jours, il relie par bateau le centre Marshall. Pour aller au KSC, il prend soit l' avion soit le bateau. Le bateau est le "Point barrow" ou le " Orion taurus". L' avion, c' est le " Pregmant Guppy" et le " Super guppy". Les deux Pregmant Guppy sont des B377 modifiés pour le transport de l' étage (premier vol le 19 septembre 1962, certification le 10 juillet 1963). Le PG transporte le S1 de Saturn 1, le CSM, LM Apollo et l' UI. Le Super Guppy est un C 97 modifié qui possède une porte s' ouvrant par le devant englobant le poste de pilotage. Pour gagner du temps, l' avion remplacera le bateau. Le premier S4 est transporté par le "Posseidon" en avril 1961 pour le vol SA1. Le "Posseidon" long de 79 m sert au transport du S1 entre Michoud, Marshall et le KSC, avec 10 à 12 hommes d' équipage. Arrivé au KSC, le S4B est amené dans les petites baies du VAB ou il est stocké, puis vérifié et contrôlé. Il est ensuite assemblé à sa jupe inter étage, avant d' être hissé dans l' allée de transfert et assemblé avec le S2.

L' étage fonctionne durant 140 s pour la mise en orbite terrestre. Après réallumage durant 360s, il envoie le vaisseau Apollo sur une trajectoire lunaire. Le moteur J2 est orientable par vérins hydraulique pour le pilotage en lacet et tangage. Pour le roulis, l'étage utilise l'APS, le système de propulsion auxiliaire monté sur la jupe arrière de part et d'autre de l'étage à 180°. L'APS comprend 4 petits moteurs, trois pour le roulis, le lacet et le tangage (en vol de croisière) et un pour le ullage. Le moteur de ullage permet de rassembler les propergols au fond des réservoirs pour l'allumage du moteur principal.   

PRODUCTION

Comme les autres étages, de nombreux problèmes ont marqués le développement du S4B. Il n'y a pas de différences notoires entre un S4 et un S4B, mis a part la propulsion et le fait que ce dernier emporte plus de propergol pour sa mission. Les différents sont sur les éléments de structure, les jupes, les inter-étages.

Les tests se déroulent dans un premier temps avec la version lourdes du S4B, Battleship qui permet de réaliser un programme d'essai intensif des différents composants et pièces avec une bonne marge de manoeuvre. Viennent ensuite les tests "all systems". 

Les tirs statiques se déroulent au centre de Sacramento SACTO de Douglas où les installations permettent d'important stockage de propergols cryogénique permettant de réaliser de nombreuses mises à feu. Le principal inconvénient de l'hydrogène outre son extrême explosivité est qu'il brûle produisant une flamme invisible. Des caméras IR ont du être utilisées afin de garantir le maximum de sécurité aux personnels. De plus, à l'état liquide, l'hydrogène fuit de partout augmentant le risque d'explosion.

En préparation du vol SA 5, utilisant un S4 "live", le S4 T est installé sur son banc d'essai au SACTO et attends sa mise à feu ce 24 janvier 1964. mais pendant le compte à rebours, l'étage explose et brûle. L'enquête révèlera une surpression et une rupture au niveau du fond commun. Le feu vert est alors donné pour le vol SA 5, en augmentant les marges de sécurité. ce sera un succès le 29 janvier suivant.

La mise en chantier du premier étage S4B de vol est lancé en septembre 1964. Qu'il soit utiliser par un Saturn 1B ou 5, il n'y a pas de différences dans la fabrication, seules changent les interfaces avec les étages inférieurs.

Le premier S4B est essayé au banc le 1er décembre 1964 durant quelques secondes puis durant 7 minutes le    suivant.

Le premier S4B de vol AS201 est testé au banc le 8 août 1965 avec succès durant 452 secondes. 

Alors que les essais sur le S4B se déroule sans trop de problème, une autre catastrophe a lieu le 20 janvier 1967 lorsque l'étage S4B 503 en position sur le banc Beta 3 pour un tir statique de certification avant son envoie au KSC, explose juste avant son allumage. Des débris sont projetés tout autour endommageant le banc Beta 2 juste à coté. L'enquête révèlera qu'une des 8 sphères d'hélium chargée de la pressurisation des réservoirs  a explosé coupant les canalisations des réservoirs, mélangeant les propergols entre eux jusqu'à les faire exploser. La sphère en question avait subi des tests de surpression sans problème, mais avait fragilisé les soudures qui ont lâché ce jour là.  

Le S4 B S est un modèle statique avec des réservoirs lourds. Il est utilisé au centre de Sacramento SATCO en Californie à partir de septembre 1964.

Le S4B T est un étage destiné au mises à feu statiques équipé de réservoirs de vol en aluminium. il est annulé en cours de fabrication en décembre 1964, ses réservoirs convertit pour servir sur l'étage F. Ce S4B F n' a pas de moteur J2 à sa base. il est terminé au début de 1965, puis est livré au SATCO en mars 1965 et à Cap Canaveral en mai pour des tests de validation sur le LC 34 et 37B en 1965. il sera convertit en version 500F pour des tests de validation du LC 39 en 1966.

Le S4B D est terminé en 1964. il est utilisé pour des tests dynamique au centre Marshall en 1965 et assemblé au S1B D dans le stand dynamique (SA 200D). Il est maintenant en exposition à Huntsville.

Sur certaines missions Saturn 1 et sur le vol Apollo 4, des caméras embarquées ont permit de filmer la séparation des étages du lanceurs en vol. Ces caméras 16 mm étaient enfermées dans des capsules résistantes à l'eau en aluminium protégées par une vitre en quartz et équipées d'un système d'aide à la récupération. Pendant la descente, des ballons étaient gonflé permettant de flotter en mer. Des balises radio permettaient aux avions de l'USAF de récupérer la capsule.	Deux scènes célèbres ont été filmé par ces caméras. La fameuse séquence de la séparation du S4B a été réalisé durant la mission AS 202 du premier étage S1. Avec Apollo 4, AS 501, ce sera la séparation du S1C et du S2 qui sera filmé. Saturn 1 embarquait une caméras lors du vol SA 5 en 1964. La mission SA 6 a permit de voir la séparation des étages depuis l'étage S1 et S4. La mission SA 7 embarquait deux caméras couleur chargées de filmer les fonctions vitales du lanceur. Elles n'ont été récupéré que deux semaines plus tard à cause d'un ouragan.
	A gauche, la capsule désassemblée avec la caméra, le système de freinage, et le cylindre avec la ballon de flottaison. A droite, les capsules du vol SA7 au centre Marshall.

Chaque lanceur Saturn 5 coûte 135 millions $ valeur 1967. Un tel " gaspillage " a rendu l' Amérique inquiète à la fin des années 1960. sur les 13 Saturn 5 lancés, seulement 4 ou 5 troisième étage sont encore en orbite autour du soleil. Tous les premiers étages gisent au fond de la mer à quelques kilomètres des cotes de Floride. Les seconds étages sont aussi retombés en mer dans l' Atlantique après s' être probablement cassés en rentrant dans l' atmosphère. Quelques troisième étages se sont écrasés sur la lune délibérément, d' autres sont rentrés dans l' atmosphère terrestre.

Il ne reste que deux lanceurs " libres " et quelques prototypes. A cela s' joutent toute l' infrastructure au sol, en Floride, Texas, Mississipi, Alabama et Californie.

INSTRUMENT UNIT

CSM LM APOLLO