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约翰F.肯尼迪总统1961年5月25日提出美国要在“本十年内”将人送上月球时，离“土星号”火箭进行首次发射还有5个月。为了完成这一艰巨任务，需要有一种推力比我们使用8台动机的“土星号”大得多的运载火箭。为了确定确切的推力要求，必须在载人登月飞行的三种实施方案，即直接上升、地球轨道交会（EOR）和月球轨道交会（LOR）之间做出抉择。
采用直接上升方案，整艘飞船将需携带返回地球所需的足够的推进剂在月球上软着陆。重量和性能研究表明，这将需要一种起飞推力为1200万磅的运载火箭，从而需要使用8台F-1发动机。我们把这种假想中的火箭称为“新星”。地球轨道交会方式要求使用两枚小一些的火箭。两者需在地球轨道上交会，并在那里将有效载荷组合起来。而在月球轨道交会方式下，只需由一枚火箭向月球发射一个包括一艘可分开的飞船的有效载荷，并利用船上的推进装置将飞船送入月球轨道。两级登月舱（LM）随后将与轨道运行舱段分离，并降落在月球表面上。它的上面级将回到环月轨道上同轨道运行舱段交会。推进装置随后将再次点火工作，最终把载有机组人员的再入部分推离月球轨道，并送回地球。
众所周知，我们最后选择的是月球轨道交会方式。但在该方案得到采纳之后很长一段时间内，该登月火箭第一级需要使用多少台F-1发动机的问题还是没有得到解决。主管马歇尔中心项目规划组工作的H.H.凯勒对第一级采用4台F-1、称为“土星”4号的一种配置和第一级使用5台F-1、称为“土星”5号的另一种配置做了详细研究。由于登月舱重量和尚未经过试验的F-1和上面级发动机的性能都还存在不确定因素，加之我们希望为未来的发展留有余地，所以我们最后选择了“土星”5号配置。
尽管液氢能量较高，但凯勒的研究结果表明，在第一级上也使用这种燃料可谓收效甚微，因为为此将需要采用非常大的贮箱（液氢的密度只有煤油的1/12，所需的贮箱容积要大得多）。在所有多级火箭中，上面级都要比下面级轻。因此，在第一级上使用密度高但能量低的煤油，而在上面级上使用密度低但能量高的氢，就有可能形成一种更好的运载火箭配置。
通过论证形成的“土星”5号由三级组成——三级都采用了全新设计。第一级使用了5台F-1发动机，采用煤油和液氧推进剂。我们称之为S-1C。S-2第二级需要有约100万磅的推力，如果也使用5台发动机的话，就需要研制20万磅推力的新型氢氧发动机。第三级则正好需要1台推力这样大的发动机。“土星”1号火箭的S-4第二级作为“土星”5号的第三级推力显然不够大。为此将需要有大得多的贮箱和至少15台普惠公司的小型LR-10发动机，而这似乎不是很理想的办法。
当招标研制新型J-2发动机时，普惠公司凭借其在液氢方面的丰富经验，成了一个强有力的竞争者。但在严格控制的招标程序下，在对各种因素进行综合考虑后，北美公司的洛克达因分部再次胜出。
北美公司在战后多年里一直从事液体燃料火箭发动机的研制工作，并参与了“那伐鹤”远程冲压喷气发动机计划。它为“那伐鹤”助推器研制的发动机及其后续型号后来用在了“宇宙神”、“红石”、“雷神”和“丘比特”等计划上。为了试验这些发动机，北美航空公司洛克达因分部在洛杉矶以北圣苏萨娜山脉的高处买下了一片砂石遍布的土地。这里此前曾拍摄过许多西部片儿崎岖的山地背景。圣苏萨娜试验设施从此不仅用来研制新型J-2发动机，而且还用于对S-2级集束使用的5台这种发动机进行短时“战舰”（指研制试验型火箭级——译注）试车（出于安全和噪音方面的考虑，推力150万磅的F-1发动机不在圣苏萨娜试验。该发动机研制用的试车台为此建在了与爱德华兹空军基地相邻的莫哈韦沙漠）。
（来源：摘自《阿波罗月球探险》）
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