Первая космическая скорость для Луны составляет всего 1,7 км/сек. Но на Луне отсутствует атмосфера, и скорость при спуске может быть погашена только ракетным двигателем. Целесообразной для лунного корабля является двухступенчатая схема. Первая ступень - спуск и посадка, вторая - взлет и стыковка с основным блоком на орбите. Корабль свободен от каких бы то ни было аэродинамических обводов. Конструкция - чисто космическая. Проектанты уложились в 14,5 т. Этот вес входит только как одна из составляющих в тот полезный груз, который должен быть выведен ракетой-носителем на околоземную орбиту и дальше - на траекторию полета к Луне. Обитаемый корабль или, как его называют, командный отсек, должен обеспечить относительно сносное существование астронавтов в течение 8-12 суток и иметь необходимую теплозащиту для спуска в земной атмосфере. Вес этого отсека составляет 5,6 т. Он имеет форму конуса со сферическим днищем. По своей форме командный отсек напоминает снятую с автомашины фару и потому называется иногда "фарообразным". И наконец, в состав полезного груза при выведении корабля к Луне надо включить ракетный блок с двигательной установкой и с запасом топлива для коррекции на траектории, для торможения у Луны и последующего разгона при возвращении на Землю с селеноцентрической орбиты. При этом опять же надо ориентироваться на компоненты не только высококипящие, но и самовоспламеняющиеся, обеспечивающие простоту многократного запуска. Этот так называемый служебный (двигательный) отсек весит около 23 т. Итак, скомпонованный 45-тонный корабль в начале своего полета к Луне имеет начальную скорость 10,8 км/сек. Но до этого он находился на околоземной орбите, где его скорость составляет 7,8 км/сек. Для увеличения скорости на 3 км/сек или увеличения vx на 3,2 км/сек опять же нужен двигатель и запас топлива, что означает дальнейшее наращивание веса по мере того, как мы в своем описании приближаемся к начальным условиям полета. Расчеты показывали, что носитель должен для этого вывести предварительно на начальную орбиту примерно 130 т полезного груза. Если же перейти к стартовому весу ракеты, то при самых высоких удельных тягах, которые могут быть обеспечены современным топливом, стартовый вес носителя приближается к 3000 т. Уникальность этого сооружения заключается не только в его абсолютных размерах, но и в масштабности проводившихся работ. Создание этой ракеты вызвало к жизни множество разнообразных новинок в принципах самого замысла, в силовой конструкции, в двигательной части, в технологии, в системе управления, в способах испытания, освоения и доводки, в стартовой подготовке, контроле и во многих областях, соприкасающихся с ракетной техникой.

Блок первой ступени.

Длина - 42,5 м. Диаметр - 10,1 м. В бак окислителя заливается 1400 т жидкого кислорода, а в бак горючего - 600 т керосина. Наддув бака горючего осуществляется гелием. В кислородном баке наддув гелием производится только на старте. В дальнейшем для этой цели используется кислород, который отбирается из магистрали высокого давления и газифицируется в теплообменнике. Двигательная установка первой ступени скомплектована из пяти однокамерных двигателей F1, каждый из которых дает на Земле тягу 690 т и имеет собственный ТНА и собственные топливные магистрали. Боковые двигатели могут отклоняться на небольшой угол в двух плоскостях от оси ракеты, чем обеспечивается управление первой ступенью. После выключения двигателей для отделения и отвода первой ступени включаются восемь тормозных твердотопливных двигателей, каждый из которых дает тягу 39 т и работает 0,66 сек. Первая ступень работает 150 сек и выключается на высоте 67 км, сообщив ракете скорость 2,38 км/сек.

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.