為什麼說土星五號是歪門邪道，推力如此強勁還送人上了幾次月球，最後默默無名了呢？

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6月12日230贊補充了KH10的圖片文字視頻資料
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150贊補充了AJ260的相關資料，大家對這個很感興趣啊……
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寫點前言，根據經典火箭方程式，
ΔV = Ve*ln(m0/m1)
ΔV是速度增量，Ve是噴氣速度也就是比沖，m0是點火前火箭的初始質量，m1是點火後的末質量。
也就是說影響火箭運力的就兩個因素，比沖和質量比。質量比或者說干質比是一個約定成俗的說法，也就是m0/m1的數值，這個數值越高，相同比沖提供的速度增量更高。
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起飛級以上就是上面級，或者說地面點火的叫起飛級，上面各級都是上面級
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燃氣發生器循環至今都是非常主流的循環方式，歐洲的火神、土鱉的YF77都是燃氣發生器循環，還有YF20系列和梅林
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比衝決定於燃料種類和循環方式，分級燃燒循環的煤油機比沖極限是360秒，全流量分級燃燒循環氫氧機的比沖極限是470秒。RL10B2和RL10C比沖能達到460秒，J2X達到了450秒，簡化版抽氣循環的J2S也有440秒，F1B的真空比沖能達到300秒左右，阿波羅那種史前年代所用的各種發動機實際上都遠遠沒達到理論極限
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土星-5的歪門邪道體現在什麼方面？在上世紀五十年代使用低溫上面級？大推力、短工作時間的起飛級？其實要說土星5的歪門邪道那只有一個方面，那就是二三級強悍的質量比。百噸級低溫發動機這種天頂星科技實際上也不是一蹴而就的。
氫氧燃料的S-II高達12.5的干質比可以作為工業奇蹟擺上神壇供後人膜拜，並以此警告後人：一切希望以極高結構水平堆載荷能力的行為都是S13……

土星5的核心實際上是J2。作為洛克達因在氫氧發動機領域的首次嘗試，J2的比沖並不算好看，比沖僅有四百零幾秒，但是相比煤油機卻有著六十幾秒的優勢——也就是說如果能將氫氧級的干質比做到5以上，氫氧燃料的效率就會超過干質比20級的煤油級。而高效的氫氧級則意味著極大的降低運載火箭設計難度及風險性，減少級數和上面級發動機數量，降低發射質量。一般來說運載火箭的起飛級與上面級級間比都在4：1左右，特別是當代運載火箭為了實現二級或二級半發射GTO載荷，上面級規模不斷縮小。但是，我們現在看到的的土星5級間比卻高達3：1，接近2：1。這種設計思路可以說是歪打正著，由於氫氧級提供了更多的速度增量，極大的提高了土星5的整體效率。起飛級工作在低空，比沖受限，因此S-IC的重點就放在了提高推力（換取更大的上面級質量），工作時間短、提供的速度增量低（讓效率更高的上面級提供更多的速度增量）。
當然，問題就在於，採用氫氧燃料的上面級，能否將干質比做到臨界點以上——恰恰北美航空在高超音速實驗機（你沒看錯，雖然沒有成型的整機研製計劃，但是五馬赫截擊機確實進行了預研，其動力方面的成果就是大名鼎鼎的的普惠304液氫空氣渦輪火箭發動機，低溫上面級發動機常青樹RL10的親爹）預研中發現鋁銅合金在低溫下強度會極大的增加，這就為氫氧級提升干質比提供了良好的技術基礎。這意味著在燃料儲箱內部不需要敷設厚重的保溫層，火箭儲箱的厚度也可以極大的降低。

普惠304及其原理圖，液氫冷卻燃燒室後驅動渦輪，然後通過齒輪傳動驅動壓氣機。後來60年代的高超音速飛行器這一巨大的腦洞無疾而終後，普惠把304的傳動系統一古腦搬到了RL10上面，迅速的搞定了布勞恩的土星1方案急需的氫氧上面級。進入新世紀後普惠一度收購過洛克達因，然後興高采烈的把RL10的研發部門合併進了洛克達因……在星座死翹翹轉手賣出去洛克達因後，普惠在火箭發動機領域徹底傻逼了……

這裡要說一句，實際上土星5的爹並不是布勞恩的土星C5，而是土星C4，這也是土星5狂堆二級干質比的根本原因。

最初的土星C5長中間這樣
阿波羅計劃之初即淘汰了大而無當的新星，和屌絲味十足的土星C5。這兩個方案都是整體著陸方案，不同的是新星的月面起飛段攜帶的返回艙是更接近於後來阿波羅飛船的規模，而土星C5更接近雙子座飛船的規模。

這種總體著陸登月方案在毛子那邊對應的就是UR700
當然，這兩種方案理所當然被一鍋端了。NASA最初選型的結果是土星C4兩發登月。甚至進行了數次雙子座飛船與阿金納上面級對接後再次點火的實踐，也差點要了阿姆斯特朗的小命。
土星4的一級甚至已經發包，四級（S-IV）也計劃用於土星1。這裡要注意土星5用的是21.5英尺的S-IVB，既不同於用於新星三級也不同於S-IV。（S-IVB在方案調整後先上♂了土星1B又上♂了土星5）
形勢看起來似乎一片大好，畢竟土星4和N1也是差不多的規模，布勞恩和科羅廖夫不可能一起腦殘啊……然而NASA充分發揚了官僚主義精神，竟然違背基本的工作原則和科學常識，冒天下之大不韙干涉了正常的科研活動（這段是反話），NASA蘭利聯合實驗室的一個經理John Houbolt John Houbolt 提出了一個大膽想法——如果採用月球軌道交匯（LOR)方案，我們再搞出來一款干質比在12以上、重量在500噸左右的氫氧二級，那麼僅僅需要在土星C4的起飛級增加一台發動機，就可以實現一次發射完成載人登月。（畢竟美國人，對自家的工業基礎的認識比布勞恩深厚多了，想當年V2可是消防泵加十幾個噴注器，貫窮乍富）
簡單來說，現在的我們看到的土星5，是土星C4的起飛級加了一台F1，重新設計了二級，然後塞上了新星火箭的S-IVB的怪胎

這想法很天才不是嗎……然而土星C4都開始研製了……
在NASA和波音進行了適當修改後，拿出了推力增大五分之一加註量卻沒怎麼動的S-IC，整個載人登月計劃的重擔就都壓倒了S-II上。由於中途修改設計，最後只有野驢的東家北美航空才有可能完成這個任務。
最終在總經理被NASA以撤銷合同為威脅勒令辭退的代價下，在NASA和美國各大高校的支持下，S-II才如期完成。
而這麼折騰的後果就是土星5的起飛級和上面級遠遠偏離了4：1的最佳值，但是氫氧機的高效和S-II出色的設計製造卻彌補了這個問題，最終土星5的載荷能力甚至超過了John Houbolt的預期。
代價嘛，就是土星5的設計稍顯怪誕，而且其近乎逼到了人類機械水平極限的結構設計也使得研發生產成本居高不下。

至於土星5的埋沒，則是另一段故事了。這段故事與未曾出世的KH10載人偵察衛星還有不太完美的結束的太空梭計劃有關。
有時間再寫吧
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先寫點預告，也算先回應一下題主。以後也許有也許沒有的下文簡單概括一下就是：NASA覺得土星5太貴了，然後試圖以土星5的技術特別是發動機為基礎研發一款太空梭。但是越戰泥潭之後資金不足，然後NASA找到了國防部，國防部要求太空梭的貨艙要塞得下KH-10載人偵察衛星。然後推倒重來的太空梭規模大幅度增大，F1和J2已經不能滿足需要。加上洛克達因在氫氧發動機領域不斷雄厚的積累（J2L、J2S和J2T不斷演進），以及聚硫橡膠的大型固體火箭方面的進步，土星5的技術遺產被最終埋沒。

Saturn Shuttle
NASA最初是想要個這東西
實在沒時間，加個鏈接吧Saturn-Shuttle 的維基頁面。挑戰者事故後者方案又被翻出來過，還增加了氣動翼面以及增大加足量，當然最後還是選擇了完善SRB
太空梭就是一個面多加水水多加面的悲劇故事。貨艙不夠大就加大軌道器，軌道器大了J2就不夠用了然後換SSME；需要的燃料多了就加大外掛燃料箱……然後猛一回頭，卧槽S-IC也不夠用了……

結果美國空軍要求裝下去這個(MOL,前部是大雙子座，中部是MOL LM，後部藍色部分是個大照相機MOL MM)
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MOL全貌，之前的鏡頭膠捲倉處於保密狀態，去年剛解密
Declassified: The NRO"s Abandoned Plans for a Manned Spy Satellite
這是視頻資料
視頻封面美軍用空間站MOL/KH-10—在線播放—優酷網，視頻高清在線觀看視頻

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試車時如同火山噴發、火焰直衝千米高空的AJ260X固體火箭發動機，推力高達3000噸……其試車時50公里外的邁阿密都清晰可見。
AJ260也是NASA管理下美國航天工業大協作的典範。由於其直徑達到了6.6米（這是什麼概念呢，同時代核潛艇耐壓殼直徑是5米，039宋級潛艇耐壓殼直徑也在6米左右），重達1650噸，燃料澆築量就高達1560噸，這種發動機要在航空噴氣/阿羅杰特位於邁阿密郊區的工廠總裝和澆築燃料（試車場遺迹到90年代還倖存，之後被拆了），然後就地試車……上面的圖是運輸的殼體，這種發動機完成燃料澆筑後只有卡角的兩部爬行著履帶運輸車才能運輸了——然而出於安全考慮卻不能這樣做，一旦受到衝擊而誤點火，那就真屌到上天了……

其密封問題是由聚硫橡膠解決的，纏繞碳纖維酚醛樹脂複合材料（我這裡沒有相關資料，不過應該是碳纖維第一次用於航天方面）噴管是由TRW完成的，殼體是由太陽造船廠生產的（Sun Shipbuilding，1982年被賣給了賓夕法尼亞州造船廠）……
這僅僅是一個備份方案，而NASA調動的資源就已經不是兩大設計院還在內鬥中的蘇聯可比擬的了……
===========謝百贊，補充一些土星5終極發展型彗星火箭的圖=========
Lunar Base Studies
首先這是文字資料來源，英語水平渣，依舊不獻醜了
這種運載火箭方案的提出源自於老布希的第一月球前哨計劃，該計劃成型於1992年，似乎屬於臭名昭著的90天規劃的一部分。

Comet火箭簡單來說就是給土星5加了兩個5.2米助推器，每個助推器塞了兩枚F1B，起飛級9台發動機，完虐當年新星。同時二級換髮，可能會選擇SSME或者J2S。最終的LEO軌道載荷高達254噸，LTO載荷超過96.7噸。
如此高的載荷，不用說大家就會想到，這又是新星和UR700還魂

該項目進行了一系列深度優化，後來還牽扯進了太空梭C和能源火箭。但是由於資金不足，以及90天規划過於宏大的目標，讓元老院砍了個片甲不留……
答主提到彗星並不是想吹噓或者鼓吹彗星性能的強悍，也不是強調老布希和小布希一脈相承的月球情節，只是想說，至少在九十年代初期，在那個北美羅克韋爾還未被波音收購，洛克達因還是北美羅克韋爾子公司的年代，美國航天工業主流上並不認為恢復土星5有多大的難度。
至於現在恢復土星5……扯個蛋，你說讓波音恢復生產DC-10，看波音不抽你的臉……土星5的三大承包商，倖存的就一個波音，而波音防務的航天部門大多繼承自北美航空和麥道，自己的東西也廢的差不多了。F1和J2就更杯具了，J2X倒是之前提溜出來重新跑了一趟研發甚至完成了試車，然後無比悲劇的封存了；F1嘛，有這時間和資金還有決心估計阿羅杰特·洛克達因就把AR-1弄出來了……
在這個方面來說，土星5無論如何與埋沒也扯不上關係。

土星五號把第三級扔了都足以把天空實驗室發射到低地球軌道了，平時哪用得著這麼大的運載火箭？本身阿波羅計劃就是冷戰時代美蘇軍備競賽的一部分，剛開始的時候美國人還覺得很有意思，登了幾次月以後美國民眾就意興闌珊了，後來NASA純粹為了給這套系統續命才搞了天空實驗室之類的項目，但是也沒有什麼卵用。

邪門歪道這種說法沒聽說過。但是火箭太大也是個麻煩，成本高，沒那麼多任務值得用。就好比你總不能為了每天上下班買菜就去買個載重60噸的大卡車吧！

只是適用面不夠而已啦。

SV雖然推力大，但是穩定性、經濟性都不如現代火箭。而且現在也沒有必要一次性發射如此大的質量到軌道了。

但是用不著不代表是歪門邪道。就如同各國軍備競賽的核武器，並不期待在戰場上使用一樣，SV的存在除了證明技術的可行性，還可以用於特殊需求。如果真的有要不惜成本的一次性發射如此大的質量，那至少有個方案可以用。

謝謝邀請，

存在既有理。
……反過來說，不再存在的東西，必然有不可取之處，這一點毫無疑問。
首先就是需求分析：

土星5號是什麼火箭？
--------------登月火箭

登月火箭用來做什麼？
-------------載人登陸月球

載人登陸月球意義在哪裡？
------------1、進行科學研究
------------》載人登月的科學研究對比其他類型的探月研究，有什麼不可取代價值？
-------------------------》有人操作條件下，攜帶隨行的儀器進行測量的可靠性高。
----------------------------------》隨著技術的進步，攜帶大型質譜儀等精密設備的探月衛星可以長時間滯留月球軌道，產生的科研價值遠遠超過了載人飛船狹小的探測區域、簡易的儀器、以及短暫的滯留時間，那麼載人登月有沒有繼續存在的價值？
-----------------------------------------》沒有過大價值
--------------------------------------------------》繼續載人登月的科學研究的意義消失
------------2、體現國家實力
--------------》取得了載人登月「競賽」的勝利以後，繼續維持載人登月項目，是否能夠保持大眾宣傳的優越性？
-----------------------》首次效應最強，隨著時間推移，登月難以在大眾中產生更多輿論影響力。
--------------------------------》繼續登月無法保持對大眾宣傳國力的效果。
--------------》載人登月這一技術，是否有長期壟斷的技術難度？如果壟斷被打破，繼續登月如何體現國家實力？
-----------------------》隨著科學技術的進步，只要其他國家有這一意願，終究會得到實現，屆時，登月難以繼續體現國家實力。
---------------------------------》繼續進行登月競賽，終究的結果是敦促對方也登上月球，屆時登月的含金量下降難以發揮宣傳國力的意義，反而停止登月競賽，可以使對方失去登月的意願，從而保持「唯一」登月者的頭銜，有利於國家實力的宣傳。
-----------------------------------------------繼續載人登月無法滿足宣傳國力的要求。
===================================》綜上所述，繼續載人登月沒有意義。

依然沒有了需求，自然就不會有供應關係，
土星5號當然也就沒有了存在的價值，只有默默無聞。

從技術的角度而言，
土星5號與當時N-1火箭運用的技術最大不同之處在於，

土星5號，採用的都是當時最成熟的技術，
成熟的技術，往往就是沒有拓展空間的技術，這一點促成了土星5號的成功，同時也意味著這一火箭不再具備更大的拓展空間和技術價值。典型的就是其廢氣循環的F-1發動機，隨著後來70年代經濟危機的產生，美國不得不削減液體發動機的投入，最終，其大推力液體機型被蘇聯人甩開了代差，直到今天也沒有趕上。
F-1雖然是非常巨大並且極高推力的發動機，但是它的原理並不先進，效率不高，
比沖僅僅264秒，和當代固體燃料一個水平
而效率高的發動機是利用廢氣補燃和富氧燃燒的煤油發動機，廢氣補燃技術和飛機發動機上的渦輪廢氣增壓其實很相像，富氧燃燒是指利用高濃度的氧氣實現高的性能，看似原理很簡單，但實際實現起來卻非常複雜，因為你氧氣一高，沒有現有的金屬可以實現在高溫下與極高濃度氧氣的惰性，那麼肯定會材料變性。而這個問題的解決需要新一代的氧惰性合金的研發製造。美國在70年代本身科研經費大為縮減，所以在富氧燃燒和廢氣補燃技術上遲遲不能突破，最後不得不選擇了另一條第一級發動機的路子——固體火箭發動機方案。

而N-1火箭運用的是高壓補燃的NK-15系列發動機，
這種發動機原理十分先進，
是世界上第一台採用高壓補燃技術的實用發動機，效率極高，比沖高達297秒，
由於採用了過於前衛的技術，難以製造運用該技術的大型發動機，
最終只有大量並聯推力較小的NK15發動機，由於系統亢余度的提升，最終要了N1火箭的命，
N1雖然完蛋了，但是其新技術的研發和運用使得俄國人保持了在液體發動機領域的霸主地位
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--------隨著NK-15這一成果的進一步開發，
俄國人終於研發出了有史以來最大推力液體發動機——RD-170/171
RD-170/171可以稱之為劃時代的超級發動機，其不僅達到了7500KN的真空推力（超過土星5號的F-1的7000KN），而且利用了富氧燃燒和廢氣補燃技術，其效率居然提高到比沖309秒，綜合性能力遠遠超越了任何其他國家的發動機。
----------而中國的YF-100發動機，也採用的是俄國同一時代採用同一技術研發的RD-120中型發動機。
就算是當年為N1火箭準備的封存了數十年的NK-15系列，也被美國重新買回去加以利用。這就是AJ26-58。
RD-170是俄國航天技術的支柱在所在。
蘇聯時代的能源號運載火箭、天頂系列運載火箭、
現在的安加拉系列運載火箭、美國的宇宙神5火箭，
通通採用的是RD-170系列發動機的子型號：包括RD-171、RD-170、RD-171M、RD-180、RD-191、RD-193、
在此基礎上，俄國人還在研發推力高達9800KN（1000噸）的RD-175，並已進入台架試驗。

沒聽說怎麼邪門歪道了。火箭這東西，適應性太狹窄。小馬拉大車，拉不動。大馬拉小車，不划算。土星5的目的就是打登月這種超大載荷的，後來還打過空間站。然後就英雄無用武之地了。其實，毛子的N1更符合歪門邪道。

土星五號是冷戰思維的產物，和空中巨無霸an-225一樣，一是國家科技實力的象徵一是適用場合太狹窄。面子大家都要，銀子卻不是每天都有，既然菜刀就能殺雞何必上牛刀？所以美國如今不是連太空梭都退役了么，直接租用聯盟號或者xspace。同樣的，an225也只生產了一架，還是il76來的更加實惠和實用