Wäre die Saturn V in der Lage gewesen, mehr Masse zum TLI zu schicken, wenn sie eine niedrigere Erdparkbahn hätte?

Ja, Sie würden etwas mehr Leistung aus einer niedrigeren Parkbahn herausholen. Der Standard ist 100 nmi (185,2 km), aber auf dem MER (Mars Exploration Rover) haben wir die Leute der Trägerraketen dazu gebracht, die Parkbahn auf 80 nmi zu senken, um, soweit ich mich erinnere, in der Größenordnung einer 1%igen Erhöhung der gelieferten Masse zu sein Mars-Injektion. 1 % klingt vielleicht nicht viel, aber jedes kg zählt. Später gingen wir auf 90 Seemeilen zurück, als wir bessere Kenntnisse über die Masse des Raumfahrzeugs hatten.

Wir haben sie auch dazu gebracht, die Höhe zu reduzieren, in der die Verkleidung ausgeworfen wurde.

Wir haben überlegt, aber verworfen, die Parkbahn elliptisch zu machen.

Wir haben auch eine etwas geringere Wahrscheinlichkeit einer befohlenen Abschaltung berücksichtigt, dh eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass der Treibstoff in der zweiten Stufe ausgeht. Dies könnte wahrscheinlich durch Manöver von Raumfahrzeugen berücksichtigt werden, was zu einem Nettogewinn führt.

Das sind alles kleine Änderungen, aber wenn Sie versuchen, die letzten paar Kilo herauszubekommen, wie wir es einmal bei MER waren, probieren Sie solche Dinge aus.

Es ist nicht klar, an welche Verbesserungen Sie für späte Apollo-Missionen denken. Es ist unwahrscheinlich, dass für zwei zusätzliche Missionen wesentliche weitere Änderungen vorgenommen worden wären.

Die Leistungssteigerungen bei den geflogenen Missionen resultierten hauptsächlich aus geringfügigen Modifikationen der Kraftstoffeinspritzdüsen der ersten Stufe, die eine höhere Treibmittelflussrate und damit einen größeren Schub ermöglichten, kombiniert mit etwas größeren Kraftstofflasten auf allen drei Trägerraketenstufen.

Die NASA konnte das Gewicht der Apollo-Nutzlaststapel einfach erhöhen, weil sie im Laufe des Programms das Vertrauen gewann, dass die Trägerrakete ihre Leistungsspezifikationen zuverlässig erfüllt und übertrifft.

Eine Reihe zukünftiger evolutionärer Entwicklungen des Saturn V wurde berücksichtigt. Die erste davon beinhaltete die Verwendung verbesserter F-1A-Triebwerke sowie gestreckter erster und zweiter Stufe und hätte die Nutzlast für LEO um etwa 7 Tonnen erhöht, aber dies wäre eine völlig neue Rakete, keine Modifikation der bereits gebauten SA-514 oder SA-515-Fahrzeuge.

Wie in der Antwort von Mark Adler beschrieben, kann eine niedrigere Parkbahn bei einer translunaren oder Mars-Mission einen Nutzlastmassenvorteil von etwa 1% bringen.

Könnten diese LEO- und TLI-Massen erhöht werden, indem die Erdparkbahn auf 150 km abgesenkt wird?

Ja. Gemäß diesem Papier * wurde ein Kompromiss zwischen Masse-zu-LEO, Orbitallebensdauer und thermischen Grenzen geschlossen:

Die Wahl von 100 n.mi. Umlaufbahn für die Höhe der kreisförmigen Umlaufbahn wurde durch einen Kompromiss zwischen der Nutzlastfähigkeit der Trägerrakete und einer Kombination aus Umlaufbahnlebensdauer und Erwärmungsgrenzen erreicht. Je niedriger die Parkbahnhöhe ist, desto höher ist die Nutzlastfähigkeit des Startfahrzeugs . Wenn jedoch die Parkumlaufbahn abgesenkt wird (zur Berücksichtigung möglicher Streuungen), werden die minimal erforderliche Umlaufbahnlebensdauer und die thermischen Grenzen des Raumfahrzeugs und der Trägerrakete angenähert.

(Hervorhebung von mir)

*) Die Zeitung liegt hinter einer Paywall und ich habe noch keine Kopie davon finden können. Im Rest des Papiers kann es eine eingehendere Analyse geben. Falls jemand Zugriff darauf hat...