Idee van President Eisenhower

Aan het eind van zijn regeerperiode, had de regering van President Eisenhower de programma Apollo als opvolger voor Mercury bedacht. Door tussenkomst van Project Gemini is Apollo de derde bemande programma van de NASA geworden.
Op 25 mei 1961 heeft toenmalige President Kennedy in een toespraak de beroemde woorden "I believe that this nation should commit itself to achieving the goal, before this decade is out, of landing a man on the moon and returning him safely to the earth." uitgesproken, waarmee hij het Amerikaanse Congres om middelen vroeg om een mens op de maan te laten landen, en veilig terug te laten keren voor 1970.

De eerste testen van een nieuw raket (de Saturnus 1) werden al uitgevoerd in dat zelfde jaar (27 oktober 1961). De Saturnus 1 raket was een 2-traps raket. De eerste trap was opgebouwd uit één Jupiter brandstof-tank met daaromheen 8 Redstone brandstof-tanks, met eronder een grote plaat om de raketmotoren te monteren. De 2e trap was een S-IV (link gaat naar info over de verbeterde versie, de S-IVB). Deze trap had een cluster van 6 motoren met als brandstof vloeibare zuurstof en vloeibare waterstof. Het voordeel van een meer-traps raket is dat als een van de trappen zijn brandstof verbruikt had, deze kon worden afgestoten. Op deze manier kon men tijdens de lancering het gewicht verminderen van de raket, en dus een grotere nuttige lading vervoeren.

Twee van die testen was het lozen van 109m3 water in de atmosfeer, om te kijken of er veranderingen zijn in de radio-signalen, bij verschillende weersomstandigheden. Hiervoor werden bij deze 2 testen op 150 km hoogte explosieven ontstoken om de watertanks lek te slaan. Op 25 april 1962 en 16 november 1962 zagen grond observatie posten dat 5 seconden na die explosie een grote ijs-wolk onstaan, met een diameter van enkele kilometers. De overige testen (6 in totaal) waren allemaal succesvol. (Bron: Unmanned Saturn Development Test Flights, testen SA-1 t/m SA-10, NASA site) De Saturnus I raket heeft geen bemande capsules gedragen.
Direct na de Saturnus 1 testen zijn de testen van Saturnus 1B gestart. Deze raket is een verder ontwikkelde Saturnus 1.

Saturnus 1B

De Saturnus 1B raket had, net als de Saturnus 1, 2 'trappen'. De eerste trap, de S-1B was nagenoeg gelijk gebleven aan de Saturnus 1 en had als brandstof kerosine en vloeibare zuurstof. De 2e trap, S-IVB (IV=4), was een verbeterde versie van de S-IV, die voor de Saturnus 1 was ontwikkeld. De S-IVB had maar één motor, en gebruikte ook voeibare waterstof en vloeibare zuurstof.
Met deze combinatie (S-IB en S-IVB, dus de Saturnus 1B) zijn wel bemande vluchten uitgevoerd: Apollo 7, Skylab 2, Skylab 3, Skylab 4 en ASTP.

Saturnus V

De Saturnus 1B was niet krachtig genoeg om een bemande vlucht naar de maan uit te kunnen voeren. Om wel naar de maan te kunnen, werden er 4 plannen ontwikkeld:

1. Direct Ascent -> De gehele ruimtevaartuig wordt direct naar de maan gelanceerd, en land daar in zijn geheel,
2. Earth Orbit Rendezvous -> Er moesten twee Saturnus 5 raketten gelanceerd worden, kort na elkaar, de één bracht brandstof naar boven, tankte dit over in de tweede raket, waarna deze in zijn geheel op de maan zou landen,
3. Lunar Surface Rendezvous -> twee raketten waren nodig, één onbemande raket bracht vooraden naar en op de maan, de andere (bemande) raket ging ook naar de maan, en om terug te kunnen komen tankte men brandsof over van de onbemande raket,
4. Lunar Orbit Rendezvous -> Één Saturnus 5 raket was nodig per missie, en was modulair opgebouwd. De eerste twee trappen werden verbuikt bij de lancering, de derde trap kon opnieuw starten en bracht de astronauten met hun maanlander naar de maan. Alleen de maan-lander lande op de maan, waarna een deel van deze lander als lanceerplatform diende voor de stijgtrap, zodat deze aan de retour-capsule kon koppelen.

Uiteindelijk heeft men voor de laatste optie gekozen, omdat er minder materiaal nodig was dan de andere opties, en het te lanceren gewicht kon worden verminderd. Om dit te kunnen bereiken was een zeer krachtige raket nodig: de Saturnus 5.
De Saturnus 5 had één ding gemeen met de Saturnus 1B: de S-IVB. Dit was bij deze raket de 3e trap, die de Apollo capsule met maanlander naar de maan bracht. De eerste twee trappen zijn wel geheel nieuw ontwikkeld.