Конструкторам пришлось существенно доработать корабль "Apollo" модели "Block II", чтобы сделать его более безопасным и надежным. Однако распространенное мнение о том, что январская катастрофа задержала программу на полтора года, ошибочно. Если бы даже "Apollo 1" слетал успешно, длительная пауза до первого запуска "Saturn V" и до готовности лунного модуля все равно была неизбежна.
В то время как на земле переделывали командный модуль корабля, начались испытания сверхмощной ракеты-носителя "Saturn V". Разработку этой трехступенчатой ракеты команда Вернера фон Брауна начала в 1961 году. Весь проект обошелся американскому налогоплательщику в 4,9 миллиарда долларов. По компоновке и конструкции носитель сравнительно прост — сложность его изготовления была обусловлена исключительно грандиозными размерами: высота с полезным грузом составляла 110 м!
Первая ступень "S-IC" разработки фирмы "Boeing Aeroplane Со." состояла из баков, межбакового, переходного и двигательного отсеков. Баки горючего (керосин) и окислителя (жидкий кислород) выполнялись аналогично — их обечайки были сварены из листов алюминиевого сплава, образующих кольцевые секции. В баке устанавливались кольцевые шпангоуты, а также перегородки и воронкогасители. Бак горючего наддувался гелием, который хранился в жидком состоянии под давлением в четырех цилиндрических баллонах внутри бака окислителя. Четыре внешних двигателя "F-1" устанавливались в двухстепенных карданных подвесах, а центральный — неподвижно. Стартовая тяга двигателей была эквивалентна суммарной тяге пятисот реактивных истребителей того времени! Донная часть ракеты защищалась теплозащитным экраном из волокнистого титана, покрытого керамикой. Конические обтекатели закрывали внешние двигатели от аэродинамических нагрузок. На обтекателях устанавливались стабилизаторы, под ними — твердотопливные двигатели разделения и рулевые машинки с приводами.
Вторая ступень "S-2" разработки фирмы "North American Rockwell" состояла из переднего переходника, топливного отсека, подмоторной рамы с задней юбки, теплозащитного экрана и заднего переходника. Конструкция "S-2" превосходила по эффективности (отношению произведения массы топлива и внутреннего давления к толщине стенки баков) скорлупу куриного яйца! Топливный отсек разделялся многослойной перегородкой на баки горючего (жидкий водород) и окислителя (жидкий кислород). К внешней поверхности отсека приклеивался слой теплоизоляции из фенольных сот с пенистым заполнителем, закрытый нейлоном и майларовой пленкой. Ступень имела пять двигателей "J-2" (один неподвижный в центре, периферийные в кардановом подвесе).
В качестве третьей ступени использовалась ракета "S-IVB" с водородно-кислородным двигателем "J-2". За исключением переходника, она не имела принципиальных отличий от ступени "Saturn IВ".
9 ноября 1967 года состоялся первый запуск трехступенчатой ракеты "Saturn V" с беспилотным кораблем "Apollo 4" (командно-служебный модуль и габаритновесовой макет лунного корабля). От оглушительного рева в 5 км от стартового комплекса рухнула крыша павильона одной из местных телекомпаний. Воздушную ударную волну при работе первой ступени зарегистрировала геологическая обсерватория Ламон-Доэрти в Палисейдсе, находящемся в штате Нью-Йорк, в 1770 км от места старта!
Все три ступени отработали нормально. Масса в 126 т, выведенная на орбиту высотой 185 км, была рекордной. После двухвиткового полета двигатель ступени был запущен вновь, и за 5 минут 25 секунд поднял апогей до 18 092 км. Командно-служебный модуль отделился и провел коррекцию с помощью собственного двигателя. На нисходящей ветви орбиты двигатель снова был включен, и модуль начал вход в атмосферу со скоростью 11,1 км/с, имитируя условия возвращения из лунной экспедиции. Приводнение состоялось в 960 км от Гавайских островов через 8 часов 37 минут после старта.
Беспилотный лунный модуль "Apollo LM-1" отправился в космос лишь через год после пожара на "Apollo 1", 22 января 1968 года, на носителе "Saturn 1В". Запуск получил обозначение "Apollo 5". На третьем витке операторы попытались, имитируя сход с окололунной орбиты, включить двигатель посадочной ступени. Однако, проработав всего четыре секунды, он отключился из-за программной ошибки. Пришлось перейти на резервный план полета. Еще дважды включался двигатель посадочной ступени и дважды — взлетной, причем было опробовано аварийное разделение ступеней, необходимое при отказе от посадки на Луну.
4 апреля 1968 года стартовала ракета "Saturn V" с беспилотным кораблем и макетом лунного модуля. На этот раз новый сверхтяжелый носитель показал свой нрав и свою феноменальную живучесть. При работе первой ступени продольные колебания превысили допустимый уровень. Тяга двигателя № 2 второй ступени упала, и он отключился, а через секунду выключился исправный соседний двигатель № 3. "Saturn" должен был потерять устойчивость и погибнуть, но он продолжал лететь!
Система управления продлила работу трех оставшихся двигателей на 58 секунд, а двигателя третьей ступени на 29 секунд — и "вытащила" "Apollo 6" на орбиту. Однако та же самая неисправность системы зажигания, из-за которой отказали двигатели второй ступени, присутствовала и на третьей. Попытки его включения на третьем витке с целью подъема апогея до расчетной высоты 516 700 км оказались безуспешными. "Apollo 6" вернулся на Землю со скоростью 9,99 км/с вместо 11,1 км/с.
Хотя испытание и нельзя было назвать идеальным, 27 апреля директор НАСА Джеймс Эдвин Уэбб (1906–1992) распорядился отменить планировавшийся третий беспилотный пуск "Saturn V" и готовить ракету к пилотируемому полету. Его решение до сих пор вызывает споры, но риск был оправдан, ведь система доказала, что может работать даже в аварийной ситуации. Кроме того, Джеймс Уэбб имел доступ к секретным разведывательным донесениям ЦРУ, в том числе к спутниковым снимкам советских космических объектов. Поэтому он знал о существовании огромной ракеты "Н-1" и о том, когда ее вывозили на старт. Очевидно, именно эти сведения заставляли Уэбба спешить, отменяя запланированные пуски.
Вообще же мероприятия, предпринимаемые советскими конструкторами в рамках лунной программы, оказывали значительное влияние на развитие "Apollo" — американцы очень боялись в очередной раз опоздать и остаться вторыми. Так, в списке миссий, подготовленном Отделением управления полетом в Хьюстоне, значилась миссия "Е", предусматривающая вывод связки командного и лунного модулей на вытянутую орбиту с апогеем порядка 6400 км — тем самым имитировался старт всего комплекса с околоземной орбиты к Луне и возвращение с высокой скоростью. Но в начале августа 1968 года менеджер отдела корабля "Apollo" в Хьюстоне Джордж Майкл Лоу (1926–1984) предложил отказаться от миссии "Е" и вместо этого вывести "Apollo" без лунного модуля на орбиту вокруг Луны. Проблема была в том, что подготовка лунного модуля LM-3 сильно отставала от графика, и вместо октября 1968 года его запуск мог состояться не раньше января 1969 года. А это значило, что откладываются и все остальные полеты, включая первую лунную экспедицию. Для полета, который предлагал Лоу, лунный модуль был не нужен, и его можно было провести без срыва графика. Многие высшие менеджеры НАСА приняли идею "на ура", однако Джеймс Уэбб поначалу воспротивился. С большим трудом его убедили разрешить проработку идеи Лоу, сохраняя ее в тайне.
Дальше события разворачивались с калейдоскопической быстротой. В ночь на 15 сентября 1968 года в СССР был запущен в облет Луны беспилотный корабль "Л-1" под именем "Зонд-5". 21 сентября он успешно приводнился в Индийском океане, а 23 сентября НАСА сделало осторожное, но сенсационное заявление: уже в первом пилотируемом полете на ракете "Saturn V" корабль " Apollo 8" может быть выведен на орбиту вокруг Луны.
Однако перед тем требовалось совершить хотя бы один пилотируемый полет на околоземную орбиту.
11 октября 1968 года с мыса Канаверал ракетой "Saturn IВ" был запущен корабль "Apollo 7". На его борту находились астронавты Уолтер Марти Ширра-младший (1923–2007), Донн Фултон Эйзел (1930–1987) и Ронни Уолтер Каннингем (р. 1932). Основной целью первого пилотируемого полета программы "Apollo" были комплексные испытания командного модуля "Block II CSM" ("CSM-101").