Вице-президент Джонсон поручил ответить на эти вопросы Вернеру фон Брауну. Немецкий конструктор в своем докладе весьма скромно и даже пессимистически оценил сложившуюся ситуацию, но при этом предложил аргументированную систему действий, которые США могли противопоставить полету Юрия Гагарина. В ответе на первый вопрос президента он обращал внимание на то обстоятельство, что своими недавними запусками советские ученые продемонстрировали, что в их распоряжении имеется ракета-носитель, способная доставить на околоземную орбиту полезную нагрузку весом более 6 т. С помощью такой ракеты возможно: доставить на орбиту несколько астронавтов одновременно, обеспечить мягкую посадку полезного груза на поверхность Луны, вывести капсулу весом от 1800 до 2250 кг на окололунную орбиту с последующим ее возвращением в атмосферу Земли. Однако для высадки человека на Луну и его возвращения на Землю потребуется ракета-носитель, мощность которой будет превышать мощность советской ракеты по крайней мере в десять раз.
В частности, немецкий конструктор писал:
Можно с уверенностью сказать, что: а) мы не имеем хороших шансов опередить Советы в создании пилотируемой "лаборатории в космосе"; б) у нас есть спортивный шанс добиться лидерства над Советами, осуществив мягкую посадку на лунную поверхность станции, оснащенной радиопередатчиком: в) у нас есть спортивный шанс раньше Советов совершить облет Луны пилотируемым кораблем с экипажем из трех человек (1965–1966 годы); г) у нас есть отличные шансы одержать победу над Советами, совершив первую высадку экипажа на Луне… Если мы предпримем ударную программу, я думаю, эта задача может быть выполнена в 1967–1968 годах.
Из текста письма следует, что Вернер фон Браун если и не был осведомлен о намерениях президента Кеннеди сделать лунную гонку главной ареной исторического соревнования капитализма и социализма, то очень хорошо представлял себе образ мыслей этого честолюбивого и решительного политика. Письмо возымело действие. 25 мая 1961 года президент Кеннеди обратился к конгрессу с посланием, озаглавленным "О неотложных национальных потребностях", в котором говорилось:
Если нам предстоит выиграть битву, которая развернулась в мире между свободой и тиранией, драматические достижения в космосе, имевшие место в последние недели, должны создать у всех нас ясное представление, как это было после спутника в 1957 году, что эта деятельность оказывает воздействие повсюду на планете на умы людей, задумывающихся над тем, какую дорогу им следует выбрать… Настало время… когда наша страна явно должна играть лидирующую роль в космических достижениях, что во многом может оказаться ключом к нашему будущему на Земле… Я считаю, что наша страна должна поставить перед собой цель до окончания текущего десятилетия высадить человека на Луне и благополучно вернуть его на Землю. Ни один космический проект в этот период не будет более впечатляющим для человечества или более важным в плане долгосрочного освоения космоса: и ни один из них не будет столь дорогостоящим и сложным для реализации.
Главное же в этом послании то, что американский президент озвучил конкретный срок исполнения "проекта века": конец текущего десятилетия, то есть самое позднее — 1969 или 1970 год. НАСА был выдан полный карт-бланш.
Прежде чем приступить к проектированию непосредственно космических кораблей для проекта, НАСА должно было определиться с выбором схемы полета к Луне и ракетой-носителем. Еще в апреле 1960 года руководство одобрило трехэтапную программу создания мощной ракеты-носителя "Saturn". Первой в этой серии должна была стать двухступенчатая ракета "Saturn С-1"; ее планировали запустить в 1961 году. Второй — трехступенчатая ракета "Saturn С-2" с запуском в 1963 году. Третьей — перспективная пятиступенчатая ракета "Saturn С-3". Для всех трех вариантов проектировалась единая первая ступень с двигателями "Р-1" на топливе кислород-керосин. Для второй и третьей ступеней фирма "Rocketdyne Div." должна была разработать кислородно-водородные двигатели "J-2". Для четвертой и пятой ступеней фирме "Pratt & Whitney" были заказаны двигатели "LR-115" или "RL-10".
После того как конгресс принял решение о финансировании программы подготовки лунной экспедиции, в США был создан Комитет по ракетам-носителям. В него вошли руководители НАСА, Министерства обороны, ВВС и некоторых корпораций. Комитет предложил разработать ракету-носитель "Saturn С-3" в трехступенчатом варианте. По расчетам, "Saturn С-3" был способен вывести на околоземную орбиту около 50 т полезного груза, а к Луне — всего 13,5 т. Этого было недостаточно, и НАСА, поощряемое позицией президента, смело расширило фронт работ над перспективной ракетой-носителем "Saturn С-5".
Два научных коллектива НАСА — Центр пилотируемых аппаратов в Хьюстоне и Центр имени Маршалла в Хантсвилле — рассматривали самые разные схемы экспедиции. Инженеры Хьюстона предлагали простой "прямой" вариант полета. Огромная ракета стартует с Земли и выводит на межпланетную трассу ракету меньшего размера с кабиной на трех астронавтов. При подлете к Луне эта вторая двухступенчатая ракета разворачивается "хвостом вперед", включением двигателей нижней ступени гасит скорость и опускается на широко расставленные опоры посадочного устройства. После того как астронавты исследуют район посадки и вернутся в свой командный модуль, верхняя ступень ракеты взлетает с Луны и ложится на обратный курс. Командный модуль с астронавтами тормозится в атмосфере Земли, выпускает парашюты и садится в океан.
Однако для такого путешествия была нужна ракета исполинского размера — высотой более 100 м и массой примерно в 5000 т. Проект такой ракеты, получившей название "Nova", был одобрен еще президентом Дуайтом Эйзенхауэром. С января 1959 года по июль 1960 года команда Вернера фон Брауна изучила множество возможных компоновок "Nova" на основе жидкостных ракетных двигателей "F-1" и "J-2". Первые проекты ракеты "Nova" (например, "Nova-4L"), согласно расчетам, могли вывести на окололунную орбиту полезный груз порядка 24 т, поэтому носитель пришлось дорабатывать, увеличивая его габариты и количество двигателей на ступень. В конце концов получилось настоящее чудовище — высотой 66 м и со стартовой массой 3152 т. Создание подобной ракеты, по мнению оптимистов, уходило далеко за 1970 год, а потому в конце концов "Nova" была отвергнута.
У Вернера фон Брауна появилось контрпредложение, с которым будущий шеф Центра имени Маршалла выступил еще в 1952 году в журнале "Collier’s". Зачем, спрашивается, запускать весь лунный комплекс одной гигантской ракетой, если можно собрать его на околоземной орбите из частей, выведенных ракетами меньшего размера?.. Летом 1961 года, когда НАСА искало возможность выполнить задание президента Кеннеди в короткий срок, идея показалась очень привлекательной. Ведь меньшая по размерам ракета требовала более скромных стартовых сооружений и сокращала время на разработку и испытания.
Был еще третий вариант, обещавший максимальную экономию доставляемой к Луне массы, а значит, и минимум массы при запуске с Земли. На Луну нужно садиться в небольшом посадочном модуле, оставив на селеноцентрической орбите главный корабль с командным модулем и ракетной ступенью для полета к Земле. Первым, еще в 1916 году, к этой идее пришел русский ученый Юрий Кондратюк. Изучая советскую литературу по космонавтике (после запуска "Спутника-1" в НАСА создали специальную библиотеку, в которой хранились переводы доступных советских книг на эту тематику), инженер Джон Корнелиус Хуболт (р. 1919) из Центра Лэнгли НАСА ознакомился с этим необычным предложением и начал пробивать его в жизнь.
