Apollo 8

Apollo 8 est le premier vaisseau spatial avec équipage à quitter l’orbite terrestre basse et le premier à atteindre la Lune, s’y mettre en orbite et en revenir. Les trois astronautes constituant l’équipage – Frank Borman, James Lovell et William Anders – sont les premiers à se rendre à proximité de la Lune, à assister à un lever de Terre, à le photographier et à échapper à la gravité d’un corps céleste.

Apollo 8 est lancé le 21 décembre 1968. C’est la deuxième mission de vol spatial avec équipage du programme spatial américain Apollo après Apollo 7, qui est resté en orbite terrestre. Apollo 8 est le troisième vol et le premier lancement avec équipage de la fusée Saturn V, et le premier vol spatial humain depuis le Centre spatial Kennedy (cap Canaveral, Floride).

Initialement prévu comme le deuxième vol d’essai du module lunaire Apollo avec équipage et du module de commande, devant être effectué sur une orbite terrestre moyenne elliptique au début de 1969, le profil de la mission est modifié en août 1968 pour un vol orbital lunaire plus ambitieux avec le module de commande uniquement, programmé en décembre de la même année, car le module lunaire n’était pas encore prêt à effectuer son premier vol. L’équipage de l’astronaute Jim McDivitt, qui s’entraîne à effectuer le premier vol du module lunaire en orbite basse terrestre, devient l’équipage de la mission Apollo 9, et l’équipage de Borman est transféré à la mission Apollo 8. Ils bénéficient ainsi de deux à trois mois d’entraînement et de préparation en moins que prévu, et remplacent l’entraînement prévu pour le module lunaire par un entraînement à la navigation translunaire.

Apollo 8 met 68 heures pour parcourir la distance qui le sépare de la Lune. L’équipage effectue dix orbites autour d’elle en vingt heures, au cours desquelles il réalise une émission télévisée la veille de Noël dans laquelle il lit les dix premiers versets du livre de la Genèse. À l’époque, cette émission est la plus regardée de tous les temps. Le succès de la mission Apollo 8 permet à Apollo 11 d’atteindre l’objectif du président américain John F. Kennedy de faire atterrir un homme sur la Lune avant la fin des années 1960. Les astronautes reviennent sur Terre le 27 décembre 1968, lorsque leur vaisseau spatial amerrit dans le nord de l’océan Pacifique. À leur retour, ils sont nommés “hommes de l’année” par le magazine Time pour 1968.

Contexte

À la fin des années 1950 et au début des années 1960, les États-Unis sont engagés dans la guerre froide, une rivalité géopolitique avec l’Union soviétique (URSS). Le 4 octobre 1957, l’URSS lance Spoutnik 1, le premier satellite artificiel. Ce succès inattendu alimente les craintes et l’imagination dans le monde entier. Il démontre non seulement que l’Union soviétique a la capacité de transporter des armes nucléaires sur des distances intercontinentales, mais il remet également en question les prétentions américaines de supériorité militaire, économique et technologique. Le lancement provoque la crise du Spoutnik et déclenche la course à l’espace.

Le président John F. Kennedy pense que non seulement il est dans l’intérêt national des États-Unis d’être supérieurs aux autres nations, mais que la perception de la puissance américaine est au moins aussi importante que les faits. Il lui est donc intolérable que l’Union soviétique soit plus avancée dans le domaine de l’exploration spatiale. Il est déterminé à ce que les États-Unis soient compétitifs et recherche un défi qui maximise leurs chances de gagner.

À cette époque, l’Union soviétique dispose de meilleures fusées de lancement. Kennedy choisit donc un objectif qui dépasse les capacités de la génération existante de fusées pour rééquilibrer la position respective des États-Unis et de l’URSS, même si cela ne peut pas être justifié par des raisons militaires, économiques ou scientifiques. Après avoir consulté ses experts et conseillers, il choisit le projet de faire atterrir un homme sur la Lune et le ramener sur Terre. Ce projet a déjà un nom : le projet Apollo.

Pour réaliser cet objectif, il est décidé d’adopter le principe d’un rendez-vous en orbite lunaire, dans le cadre duquel un vaisseau spatial spécialisé se pose sur la surface de la Lune. Le vaisseau spatial Apollo comporte par conséquent trois éléments principaux : un module de commande (CM) avec une cabine pour les trois astronautes, la seule partie qui retourne sur Terre ; un module de service (SM) pour fournir au module de commande la propulsion, l’énergie électrique, l’oxygène et l’eau ; et un module lunaire à deux étages (LM), qui comprend un étage de descente pour l’atterrissage sur la Lune et un étage de montée pour le retour des astronautes en orbite lunaire. Cette configuration peut être lancée par la fusée Saturn V qui est alors en cours de développement.

Structure

Équipe principale

L’affectation initiale de Frank Borman comme commandant, de Michael Collins comme pilote du module de commande (CMP) et de William Anders comme pilote du module lunaire (LMP) pour le troisième vol d’Apollo avec équipage est officiellement annoncée le 20 novembre 1967. Collins est remplacé par Jim Lovell en juillet 1968, après avoir souffert d’une hernie discale cervicale qui nécessite une opération chirurgicale. Cette composition d’équipage est une première à l’époque dans la mesure où le commandant n’est pas le membre d’équipage le plus expérimenté : Lovell a déjà volé deux fois auparavant, sur Gemini VII et Gemini XII. C’est également le premier cas d’un commandant d’une mission précédente (Lovell, Gemini XII) volant en tant que non-commandant.

Position	Astronaute	Nombre de vols spatiaux
Commandant de la mission	Frank F. Borman II	Second et dernier vol spatial
Pilote du module de commande	James A. Lovell Jr.	Troisième vol spatial
Pilote du module lunaire	William A. Anders	Seul vol spatial

Équipe de réserve

L’affectation de l’équipage de réserve, composé de Neil Armstrong comme commandant, Lovell comme CMP et Buzz Aldrin comme LMP, pour le troisième vol d’Apollo avec équipage est officiellement annoncée en même temps que celle de l’équipage principal. Lorsque Lovell est réaffecté à l’équipage principal, Aldrin est muté au poste de CMP, et Fred Haise est amené comme LMP de réserve. Armstrong commande plus tard Apollo 11, avec Aldrin comme LMP et Collins comme CMP. Haise fait partie de l’équipage de réserve d’Apollo 11 en tant que LMP et vole sur Apollo 13 en tant que LMP aussi.

Position	Astronaute
Commandant	Neil A. Armstrong
Pilote du module de commande	Edwin E. Aldrin Jr.
Pilote du module lunaire	Fred W. Haise Jr.

Équipage de soutien

Pendant les projets Mercury et Gemini, chaque mission a une équipe principale et une équipe de réserve. Pour Apollo, un troisième équipage d’astronautes est ajouté, connu sous le nom d’équipage de soutien. Il s’occupe du plan de vol, des listes de contrôle et des règles de base de la mission, et veille à ce que les équipages principal et de réserve soient informés de tout changement. L’escouade de soutien élabore des procédures dans les simulateurs, en particulier pour les situations d’urgence, afin que les formations principales et de réserve puissent s’entraîner et les maîtriser lors de leur apprentissage. Pour Apollo 8, l’équipe de soutien est composée de Ken Mattingly, Vance Brand et Gerald Carr.

Le Capsule Communicator (CAPCOM) est un astronaute du centre de contrôle de la mission à Houston, au Texas, qui est la seule personne à communiquer directement avec l’équipage. Pour Apollo 8, les CAPCOM sont Michael Collins, Gerald Carr, Ken Mattingly, Neil Armstrong, Buzz Aldrin, Vance Brand et Fred Haise.

Trois équipes sont chargées du contrôle de mission, chacune dirigée par un directeur de vol. Ceux d’Apollo 8 sont Clifford E. Charlesworth (équipe verte), Glynn Lunney (équipe noire) et Milton Windler (équipe marron).

Insigne de mission et nom du vaisseau

La forme triangulaire de l’insigne fait référence à la forme du module de commande Apollo. Elle montre un chiffre rouge “8” qui fait le tour de la Terre et de la Lune pour refléter à la fois le numéro de la mission et la nature circumlunaire de celle-ci. Au bas du “8” figurent les noms des trois astronautes. Le design initial de l’insigne est développé par Jim Lovell, qui l’a esquissé alors qu’il se trouve sur le siège arrière d’un vol T-38 entre la Californie et Houston, peu après avoir appris la nouvelle désignation d’Apollo 8 comme mission orbitale lunaire.

Les membres de l’équipage veulent donner un nom au vaisseau spatial, mais la NASA ne le permet pas. Ils auraient probablement choisi Columbiad, le nom du canon géant qui lance un véhicule spatial dans le roman de Jules Verne de 1865 intitulé De la Terre à la Lune. C’est en partie pour cette raison que le CM d’Apollo 11 est baptisé Columbia.

Préparation

Programme de la mission

Le 20 septembre 1967, la NASA adopte un plan en sept étapes pour les missions Apollo, la dernière étant l’alunissage. Apollo 4 et Apollo 6 sont des missions dites “A”, c’est-à-dire des essais en orbite terrestre du lanceur Saturn V utilisant un modèle de production Block I non habité du module de commande et de service (CSM). Apollo 5 est quant à elle une mission dite “B”, un test du module lunaire en orbite terrestre. Apollo 7, prévu pour octobre 1968, est une mission dite “C”, un vol en orbite terrestre avec équipage du CSM. D’autres missions sont également prévues et dépendent de l’état de préparation du LM. En mai 1967, il est décidé de programmer au moins quatre missions supplémentaires. Apollo 8 est prévu comme la mission “D”, un test du LM en orbite terrestre basse qui doit être réalisé en décembre 1968 par James McDivitt, David Scott et Russell Schweickart, tandis que l’équipage de Frank Borman doit effectuer au début de l’année 1969 la mission “E”, un test plus rigoureux du LM sur une orbite terrestre moyenne elliptique comme Apollo 9. La mission “F” doit tester le CSM et le LM en orbite lunaire et, enfin, la mission “G” l’alunissage.

Toutefois, la production du module lunaire prend du retard, et lorsque le LM-3 d’Apollo 8 arrive au Centre spatial Kennedy (KSC) en juin 1968, plus d’une centaine de défauts significatifs sont découverts, ce qui conduit Bob Gilruth, le directeur du Centre des engins spatiaux habités (MSC), et d’autres à conclure qu’il n’y a aucune chance qu’il soit prêt à voler en 1968. La livraison risque d’être reportée à février ou mars 1969. En effet, suivre le plan initial en sept étapes signifie retarder la mission “D” et les suivantes, et mettre en danger l’objectif du programme d’un alunissage avant la fin de 1969. George Low, le directeur du bureau du programme d’engins spatiaux Apollo, propose alors une solution en août 1968 pour maintenir le programme sur la bonne voie malgré le retard du module lunaire. Comme le prochain module de commande (désigné sous le nom de CSM-103) doit être prêt trois mois avant le LM-3, une mission exclusivement CSM peut être effectuée en décembre 1968. Ainsi, au lieu de répéter le vol de la mission “C” d’Apollo 7, ce CSM peut être envoyé jusqu’à la Lune, avec la possibilité d’entrer en orbite lunaire et de revenir sur Terre. Cette solution permet également à la NASA de tester des procédures d’alunissage qui auraient autrement dû attendre Apollo 10, la mission “F” prévue. Cela signifie également que la mission “E” en orbite terrestre moyenne peut être supprimée. Finalement, seule la mission “D” doit être retardée et le plan d’alunissage de la mi-1969 peut être maintenu dans les délais prévus.

Le 9 août 1968, Low discute de l’idée avec Gilruth, le directeur de vol Christopher Kraft et le directeur des opérations des équipages de vol Donald Slayton. Ils se rendent ensuite au Marshall Space Flight Center (MSFC) de Huntsville, en Alabama, où ils rencontrent le directeur du KSC, Kurt Debus, le directeur du programme Apollo, Samuel C. Phillips, Rocco Petrone et Wernher von Braun. Kraft estime que la proposition est réalisable du point de vue des commandes de vol ; Debus et Petrone conviennent que la prochaine Saturn V, l’AS-503, peut être prête pour le 1^er décembre ; et von Braun est confiant quant à la résolution des problèmes d’effet pogo qui ont affecté Apollo 6. Presque tous les cadres supérieurs de la NASA s’accordent donc sur ce nouveau programme, notamment en raison de leur confiance dans le matériel et le personnel, ainsi que de la possibilité de réaliser un vol circumlunaire qui améliorerait considérablement le moral des troupes. La seule personne qui hésite est James E. Webb, l’administrateur de la NASA. Finalement convaincu par l’unanimité que rencontre cette solution, Webb autorise la mission. Apollo 8 passe alors officiellement d’une mission “D” à une mission “C-Prime” en orbite lunaire.

Avec le changement de mission pour Apollo 8, Slayton demande à McDivitt s’il veut toujours la piloter. Ce dernier refuse car son équipage a passé beaucoup de temps à préparer le test du LM et c’est ce qu’il veut continuer à faire. Slayton décide alors de changer les équipages principaux et de réserve des missions “D” et “E”. Cela signifie également un échange d’engins spatiaux, l’équipage de Borman devant utiliser le CSM-103, tandis que l’équipage de McDivitt va utiliser le CSM-104, car ce dernier ne peut pas être prêt en décembre. David Scott n’est pas content d’abandonner le CM-103, dont il a étroitement supervisé les essais, pour le CM-104, bien que les deux soient presque identiques, et William Anders n’est pas très enthousiaste à l’idée d’être un pilote de module lunaire sur un vol sans module. Au lieu de cela, afin que le vaisseau spatial ait le poids et l’équilibre corrects, Apollo 8 emporte l’article de test LM, un modèle “boilerplate” du LM-3.

Une pression supplémentaire pèse sur le programme Apollo en vue d’atteindre l’objectif d’alunissage pour 1969 et résulte de la mission Zond 5 conduite par l’Union soviétique : le 21 septembre 1968, les russes parviennent à faire voler des êtres vivants, dont des tortues de Horsfield, dans une boucle cislunaire autour de la Lune et les ramènent sur Terre . La NASA et la presse spéculent alors sur le fait que les russes pourraient être prêts à lancer des cosmonautes dans une mission circumlunaire similaire avant la fin de l’année 1968².Montage et amarrage du vaisseau spatial 103 au lanceur AS-503 dans le VAB pour la mission Apollo 8

L’équipage d’Apollo 8, qui vit désormais dans ses quartiers au Centre spatial Kennedy, reçoit la visite de Charles Lindbergh et de son épouse, Anne Morrow Lindbergh, la nuit précédant le lancement³. Lindbergh raconte comment, avant son vol de 1927, il a utilisé un morceau de ficelle pour mesurer la distance entre New York et Paris sur un globe terrestre et, à partir de là, calculer le carburant nécessaire au vol. Le total qu’il a transporté représente un dixième de la quantité que la Saturn V brûle à chaque seconde. Le lendemain, les Lindbergh assistent au lancement d’Apollo 8 depuis une dune voisine^{o 27}.

Le 9 septembre, l’équipe s’est exercé aux simulateurs de vol pour se préparer à la mission. Au moment du lancement, chaque membre avait effectué 7 heures de simulation pour chaque heure de vol effective.

Le changement de la mission Apollo 8 a été annoncé publiquement le 12 novembre.

La fusée spatiale Saturn V utilisée pour mettre en orbite Apollo 8 a été désignée SA-503. Il s’agissait du troisième modèle construit. À l’origine, le lanceur, terminé le 20 décembre 1967, n’était pas destiné à permettre des missions habitées. Cependant, la mission inhabitée Apollo 6 avait rencontré des problèmes importants avec le matériel, et la NASA a pensé qu’un vol habité suffirait à corriger sur place les instruments et résoudrait ces difficultés. La mission SA-503 a été ainsi programmée pour emmener des hommes.

Par ailleurs, la direction de la NASA a imposé certaines restrictions sur les vols habités : le second étage (S-II) devait passer les essais cryogéniques et des adaptations devenaient nécessaires pour rendre le module habitable. Le 30 avril 1967, le lanceur a été détaché de sorte à envoyer le second étage à un laboratoire pour effectuer les tests. Les bougies d’allumage des second et troisième étages ont également été modifiées. En mai 1968, une fuite a été identifiée au niveau du premier étage, qui a nécessité son remplacement.

N’ayant à son actif que deux lancements avec cette fusée, l’équipe au sol du centre spatial Kennedy avait des difficultés à tenir les horaires. Des problèmes secondaires ont affecté également le module lunaire. Le moteur principal présentait des fuites.

En août 1968, la mission a changé complètement. SA-503 devrait emmener des hommes sur la Lune, sans transporter de module lunaire, mais un équivalent – le module de test (Lunar Module Test Article, LTA), de même masse que ceux utilisés pour les missions Apollo 4 et Apollo 6. Afin de réaliser rapidement les derniers ajustements, ils ont été délégués à des équipes séparées. Les principales modifications concernaient la sécurité de l’équipage.

Le module Apollo 8 a été placé au sommet de la fusée le 21 septembre, qui a été déplacée de 5 km pour être amenée sur le site de lancement. Elle y est arrivé le 9 octobre. Les essais et vérifications se sont poursuivi jusqu’à la veille du lancement.

Apollo 8 a été lancé à 07:51:00 (heure des États-Unis) le 21 décembre 1968. Toute la phase de lancement s’est produite pratiquement sans encombre, seuls quelques problèmes mineurs se sont présentés. Les moteurs du premier étage (S-IC) étaient 0,75 % moins puissants que prévu, ce qui a demandé une combustion prolongée de 2,45 secondes. Après la fin de la combustion du second étage, la fusée a subi des oscillations que Frank Borman évaluait à 12 Hz de fréquence pour environ ±0.25 g (±2.5 m/s²). Le premier lanceur Saturn V habité a placé le vaisseau dans une orbite elliptique (181,5 km par 191,3 km) terrestre, d’une période de 88 minutes et 10 secondes. L’apogée réel était légèrement supérieur à la valeur attendue. Le premier étage s’est écrasé dans l’océan Atlantique, à 30° 12′ N, 74° 07′ O. Le second étage a fait de même, à 31° 50′ N, 37° 17′ O.

Les 2 heures et 38 minutes qui ont suivi, l’équipage et le centre de contrôle se sont assuré que le vaisseau était complètement opérationnel et prêt à être lancé sur la trajectoire d’injection translunaire (Trans-Lunar Injection, TLI), par une propulsion qui placerait l’appareil sur une trajectoire de transfert jusqu’à la Lune. L’équipe s’est assuré que le troisième étage (S-IVB) fonctionnait – dans les essais inhabités précédents, il ne s’était pas rallumé.

Au cours du vol, trois hommes étaient dédiés aux communications avec la capsule (les “capcoms”). Ils étaient normalement les seuls à communiquer avec l’équipage. Michael Collins était le premier à prendre du service et 2 heures 27 minutes et 22 secondes après le lancement, il a émis un premier signal radio : “Apollo 8. You are Go for TLI”. Durant les douze minutes qui précédaient l’allumage, l’équipage a continué la surveillance des instruments. Le troisième étage s’est allumé à l’heure dite et a brûlé complètement en 5 minutes et 17 secondes. La vitesse de l’appareil a été portée à 10 822 m/s et la poussée a cessé lorsqu’ils avaient atteint une altitude de 346,7 km.

Après que le troisième étage ait eu effectué les opérations adéquates, il s’est séparé de l’appareil. L’équipage a fait alors tourner le vaisseau pour prendre quelques photographies de celui-ci tout en vérifiant que la navigation fonctionnait. Ils ont vu, à cette occasion et pour la première fois de leur voyage, la Terre en entier : ils ont été les premiers à assister en personne à un tel spectacle.

Borman s’inquiétait que le troisième étage reste si proche de l’appareil, suggérant au centre de contrôle que l’équipage effectue une manœuvre de séparation. Ils ont proposé de pointer le vaisseau dans la direction opposée à celle de la Terre puis d’utiliser les propulseurs RCS pour gagner 0,9 m/s, mais Borman ne voulait pas perdre l’étage de vue. Après délibération, il a été décidé de le faire quand même, et en gagnant 2,7 m/s. Ces discussions se sont achevé en retardant d’une heure le plan de vol de la mission.

Cinq heures après le lancement, le centre de contrôle a forcé le troisième étage à consommer le carburant restant pour se placer en orbite solaire, de sorte à ne pas risquer de collision avec la mission. Il s’est placé en orbite elliptique 0,99 par 0,92 UA, d’inclinaison 23,47° et de période 340,80 jours.

Le principal rôle de Jim Lovell en tant que pilote du module de commande était de superviser la navigation. Bien que le centre de contrôle effectuait tous les calculs, il fallait en cas de perte de liaison que l’équipage puisse rentrer sur Terre. Pour cela, il utilisait les étoiles au moyen d’un sextant monté dans l’appareil, qui permettait de mesurer l’écart angulaire entre une étoile connue et la Terre (ou la Lune). Cette tâche s’est révélée ardue, d’autant que le largage du troisième étage (S-IVB) avait provoqué la formation d’un nuage de débris autour du vaisseau, qui rendait difficile le repérage des étoiles.

Après sept heures de mission, le retard pris pour se séparer du troisième étage associé aux mesures de Lovell ont montré qu’ils étaient décalés d’une heure et 40 minutes environ sur le plan de vol. L’équipage a placé le vaisseau en contrôle thermal passif (Passive Thermal Control, PTC), qui n’est autre qu’appliquer le principe du barbecue : le vaisseau tournait sur lui-même, au rythme d’un tour par minute, pour assurer une distribution égale de la chaleur. Cela s’avérait nécessaire, dans la mesure où le Soleil peut chauffer le côté éclairé à plus de 200 °C, alors que le côté dans l’ombre se refroidit à -100 °C. De tels écarts de température pourraient endommager le bouclier thermique ou l’intégrité de la capsule, voire provoquer l’explosion des réservoirs. Puisqu’il était impossible de tourner selon un axe, l’appareil décrivait un cône en se déplaçant, mouvement qui devait être contrôlé régulièrement, car il avait tendance à s’amplifier.

La première correction en vol s’est déroulée à la onzième heure après le décollage. Les tests au sol avaient montré un léger risque existant pour que le système de propulsion du module de service (Service Propulsion System, SPS) explose s’il était utilisé sur de longues périodes, à moins que sa chambre de combustion ne soit “préparée” en premier lieu. Un moyen de réaliser cela était d’allumer le moteur pendant une courte durée, ce qui a été fait pendant 2,4 secondes, ajoutant 6,2 m/s à la vitesse de l’appareil. C’était moins que les 7,5 m/s prévus, et cette sous-performance a été attribuée à une bulle d’hélium dans les lignes d’oxydant, qui aurait réduit la pression d’éjection. La vitesse attendue a été atteinte en utilisant le système de propulsion du module de contrôle pour compenser (Reaction Control System, RCS). Deux corrections supplémentaires avaient été planifiées, mais elles ont été annulées dès que les mesures ont indiqué une trajectoire presque parfaite.

Après onze heures de vol, l’équipage avait veillé plus de 16 heures – ayant été réveillés environ 5 heures avant le lancement. Frank Borman a démarré sa période de sommeil de 7 heures, mais a éprouvé des difficultés à dormir. La NASA avait planifié les heures de sommeil pour qu’au moins un des membres d’équipage soit éveillé afin de corriger d’éventuels problèmes, mais les communications radio avec le sol avec le bruit des ventilateurs rendaient toute tentative d’assoupissement difficile. D’autant plus qu’en impesanteur, les astronautes devaient dormir attachés et sans oreillers.

Environ une heure après avoir commencé sa période de sommeil, Borman a demandé l’autorisation de prendre des somnifères, laquelle lui a été accordée mais la pilule n’a eu que peu d’effets. Après sept heures de sommeil approximatif, Borman s’est réveillé malade. Il a vomi deux fois et s’est plaint de diarrhées. L’équipage a nettoyé ce qui leur était possible. Borman ne voulait pas révéler ces informations au sol, mais Lovell et Anders ont insisté. Ils ont utilisé l’équipement d’enregistrement (Data Storage Equipment, DSE), destiné à effectuer des mesures de télémétrie et d’enregistrement audio, qui pouvait être ensuite propulsé à haute vitesse en direction de la Terre. Ils ont raconté l’état de santé de Borman, puis l’ont envoyé au centre de contrôle, disant qu’ils “aimeraient une évaluation des commentaires vocaux”.

Une visioconférence s’est tenue entre l’équipage et le personnel médical au second étage du module. Il a été décidé que cela n’était pas inquiétant, Borman ayant soit développé une gastroentérite bénigne – ce qui était l’avis de Borman – soit une réaction aux somnifères. À la lumière moderne, on pense qu’il aurait plutôt été victime du mal de l’espace, qui affecte environ un tiers des astronautes lors de leur première journée en vol.

Le voyage de transfert s’est fait presque sans encombre, l’équipage se contentant de vérifier que les instruments fonctionnaient. Pendant ce temps, la NASA a organisé une diffusion télévisée pour la 31ème heure de vol. La caméra utilisée, lourde de 2 kg, était un modèle grand-angle (160°) noir-et-blanc, muni d’un second objectif téléphoto (9°).

Au cours de cette première diffusion, l’équipe a proposé une visite du module et a tenté de filmer la Terre. Cela a été cependant difficile, d’autant que l’image de la caméra saturait à la moindre source lumineuse. Après 17 minutes d’émission, la rotation de l’appareil avait placé l’antenne en dehors du champ de réception de la Terre. La communication s’est terminée sur la transmission de Lovell, souhaitant un bon anniversaire à sa mère.

À ce stade, toutes les périodes de sommeil planifiées avaient été abandonnée. Après 32½ heures de vol, Lovell s’est couché, soit environ 3½ heures avant ce qu’il avait prévu. Il a été suivi d’Anders qui a pris des somnifères.

Une seconde diffusion a eu lieu à la 55ème heure. L’équipe avait, cette fois, trouvé les filtres adaptés, ce qui leur a permis de réaliser la première émission télévisée qui montrait la Terre en entier. L’équipage a passé les 23 minutes de l’émission à décrire ce qu’ils y voyaient, les couleurs, etc.

Après environ 55 heures et 40 minutes de vol, l’équipage d’Apollo 8 est devenu les premiers êtres humains à entrer dans la sphère d’influence gravitationnelle d’un autre corps céleste : l’attraction gravitationnelle de la Lune devenait plus intense que celle de la Terre. Ils étaient alors à 62 377 km de la surface de la Lune, à une vitesse de 1 216 m/s par rapport à celle-ci. L’équipage calculait toujours sa trajectoire à partir du site de lancement, et a continué ainsi jusqu’à la correction à mi-parcours qui devait leur permettre de changer de référentiel pour repartir sur Terre. Cette dernière n’était prévue que pour leur treizième heure de vol en orbite lunaire.

Le dernier événement important avant leur entrée en orbite lunaire consistait à ralentir, pour obtenir une vitesse de 0,6 m/s. À la 61ème heure très exactement, alors qu’ils étaient à 39 000 km de la Lune, l’équipage a allumé le RCS pendant 11 secondes.

À la 64ème heure de vol, ils ont préparé l’insertion en orbite lunaire (Lunar Orbit Insertion-1, LOI-1). Cette manœuvre ne permettait aucune erreur et devait être effectuée de la face cachée de la Lune, sans contact possible avec la Terre. L’ordre positif a été donné à la 68ème heure. Après 68 heures et 58 minutes de vol au total, le vaisseau est passé derrière la Lune et a perdu tout contact radio avec la Terre.

Dix minutes avant l’opération LOI-1, l’équipage a vérifié les systèmes du vaisseau. Ils ont aperçu enfin la Lune, du côté caché. Seulement deux minutes les séparaient du lancement et ils n’avaient que peu de temps pour apprécier la vue.

L’allumage des propulseurs s’est fait 69 heures 8 minutes et 16 secondes après le lancement, le moteur a brûlé pendant 4 minutes et 13 secondes, plaçant Apollo 8 en orbite elliptique lunaire. L’équipage a décrit cet instant comme les “quatre plus longues minutes de leur vie”. Si la propulsion n’avait pas duré exactement le temps prévu, le vaisseau aurait eu une trajectoire très excentrique voire aurait été éjecté dans l’espace. Si elle avait trop duré, ils se seraient écrasés à la surface de la Lune. Après s’être assurés que le vaisseau fonctionnait, ils ont eu l’occasion de jeter un œil à la Lune, autour de laquelle ils allaient être en orbite pendant 20 heures.

Sur Terre, le centre de contrôle attendait. S’il y avait eu un problème, le vaisseau apparaîtrait trop vite et les corrections devraient être effectuées rapidement. Au moment prévu, un signal a été reçu en provenance du vaisseau, confirmant son orbite (311,1 km par 111,9 km) autour de la Lune.

Après avoir rapporté l’état du vaisseau, Lovell a donné la première description de la surface de la Lune :

La Lune est essentiellement grise, sans couleur ; ressemble au plâtre ou à une espèce de sable de plage grisonnant. On peut voir pas mal de détails. La Mer de la Fertilité ne se présente pas aussi bien ici qu’elle le fait sur Terre. Il n’y a pas autant de contraste entre elle et les cratères environnants. Les cratères sont tout arrondis. Il y en a pas mal, certains sont plus récents. Beaucoup d’entre eux — particulièrement les arrondis — ont l’air d’avoir été frappés par des météorites ou des projectiles divers. Langrenus est plutôt un gros cratère ; il a un cône au centre. Les murs du cratère sont aplatis, environ six ou sept terrasses différentes là-dessous.

Lovell a poursuivi sa description du terrain. L’une des tâches dédiées à l’équipage consistait à effectuer une reconnaissance en vue d’un atterrissage, notamment sur Mare Tranquillitatis où Apollo 11 devait se poser. Le lancement d’Apollo 8 avait été choisi pour que le site soit correctement éclairé. Une caméra s’assurait que chaque seconde de la Lune serait enregistrée. Bill Anders a passé l’essentiel des 20 heures à prendre des photographies de lieux connus. À la fin de la mission, ils avaient 700 photographies de la Lune, et 150 de la Terre.

Durant l’heure au cours de laquelle le vaisseau était en contact avec la Terre, Borman a demandé des informations sur les données du SPS. Il voulait s’assurer que les moteurs fonctionnaient et pouvaient être utilisés pour revenir sur Terre en cas de besoin.

Lors de leur deuxième apparition, l’équipage a diffusé des images de la surface de la Lune. Anders a décrit les cratères au-dessus desquels ils passaient. À la fin de cette seconde orbite, ils ont engagé la procédure LOI-2, 11 secondes de propulsion qui devait rendre l’orbite plus circulaire (112,6 km par 114,8 km). Lors des deux orbites suivantes, l’équipe s’est occupé de maintenance et a photographié la Lune.

Lorsque le vaisseau est apparu pour la quatrième fois, ils ont assisté à un événement jamais observé : un “lever de Terre”. Ils en ont pris une photographie noir-et-blanc, puis une en couleurs. Il est important de remarquer que, la Lune et la Terre tournant de manière synchrone, on n’a jamais observé de tel “lever de Terre” depuis la surface lunaire – c’est le déplacement du vaisseau, en orbite, qui a permis ce phénomène.

Anders a pris encore quelques photographies, tandis que Lovell s’occupait de la navigation, permettant à Borman de se reposer. Il a réussi à somnoler pendant deux orbites. Borman s’est réveillé en remarquant que ses camarades commençaient à avoir des difficultés. Ils veillaient depuis trois jours. Reprenant les commandes, il les a invité à dormir, ce qui l’a opposé à quelques protestations de la part d’Anders. Ce dernier a finalement donné son accord, à condition que le commandant place l’appareil photo de sorte à prendre des images automatiques de la Lune.

Lors de leur neuvième orbite, une nouvelle transmission télévisée a pris place. Borman a présenté l’équipe, puis chacun a fait part de ses impressions sur la surface lunaire et ce qu’ils pensaient de leur aventure. Après avoir parlé de la Lune, Anders a déclaré qu’ils avaient un message pour tous ceux sur Terre.

Tout ce qui restait à faire consistait désormais à effectuer l’injection transterrestre (Trans-Earth Injection, TEI), qui leur permettrait de rentrer sur Terre et se produirait 2½ heures après la fin de la transmission télévisée. C’était l’étape la plus risquée de tout le vol. Si le SPS ne s’allumait pas, ils seraient bloqués en orbite lunaire, avec 5 jours d’oxygène et aucune possibilité de sortie. Une fois de plus, cet allumage devait se faire lorsque l’appareil était caché par la Lune, sans possibilité de contact avec la Terre.

L’allumage s’est produit au temps dit, les données télémétriques de l’appareil ont été mises à jour et le vaisseau est réapparu à 89 heures 28 minutes et 39 secondes. Lorsque le contact radio a été rétabli, Lovell a annoncé : “Soyez informés qu’il y a un Père Noël”. Ce à quoi Ken Mattingly, le capcom, a répondu : “Affirmatif, vous êtes bien placés pour le savoir”.

Lors d’une période de temps libre, Lovell a effectué quelques manœuvres et ajustements, afin de voir quelques étoiles. Ce faisant, une erreur de manipulation a effacé une partie de la mémoire de l’ordinateur de contrôle, ce qui a provoqué une erreur dans l’unité de mesure inertielle (Inertial Measuring Unit, IMU). Elle indiquait que le module était dans la même position qu’avant le décollage et utilisait les moteurs pour “corriger” la trajectoire.

Une fois que l’équipage avait réalisé la raison de cette erreur, il a compris qu’il lui fallait introduire manuellement toutes les données effacées pour corriger l’ordinateur en indiquant sa position exacte. Il a fallu 10 minutes à Lovell pour évaluer cette modification, se basant sur l’observation des étoiles Rigel et Sirius, et 15 minutes de plus pour effectuer les corrections sur l’ordinateur.

Seize mois plus tard, Lovell devait à nouveau effectuer ce genre de corrections, dans des conditions plus critiques, au cours du vol Apollo 13. Dans son livre, Lost Moon: The Perilous Voyage of Apollo 13 (qui a été renommé Apollo 13 lorsque le film éponyme est paru sur les écrans), Lovell écrit, “Mon entraînement [sur Apollo 8] se révélait utile !”

Le voyage de retour sur Terre était avant tout pour l’équipage une période de détente, et de maintenance légère de l’appareil. Les spécialistes avaient déterminé la trajectoire de retour, qui a permis au module de rentrer dans l’atmosphère 2½ jours après avoir quitté l’orbite lunaire, et d’amerrir dans l’océan Pacifique.

Le 25 décembre après-midi, l’équipage a effectué sa cinquième et dernière émission télévisée : les trois hommes ont présenté une petite visite du module, montrant comment un astronaute vit dans l’espace. Après celle-ci, ils ont trouvé un petit cadeau de Deke Slayton dissimulé dans le réservoir à nourriture : une véritable dinde farcie, trois bouteilles miniatures de brandy – qui sont restées fermées – ainsi que de petits cadeaux pour leurs épouses.

Après deux jours calmes, l’équipage s’est prépara à la rentrée : l’ordinateur contrôlait la trajectoire et l’équipe devait amener le vaisseau dans la bonne position. En cas de défaillance du système informatique, Borman aurait pris le relais.

Après s’être séparé du module de service, l’équipage s’est assis dans le module de contrôle pour attendre les six minutes avant la rentrée. Ils ont observé un brouillard lumineux, dû à la formation de plasma autour de la capsule. Cette dernière a progressivement décéléré, atteignant au maximum 6 g (59 m/s²). À 9 km d’altitude, un premier parachute a stabilisé l’appareil. Il a été renforcé, à 3 km, par les trois parachutes principaux. La position d’amerrissage était prévue à 8° 06′ N, 165° 01′ O.

En atteignant l’eau, les parachutes ont emporté le vaisseau qui s’est retrouvé renversé (position prévue par les ingénieurs, sous le nom de stable 2 position). Après avoir plongé de 3 m, les trois ballons de flottaison ont redressé la capsule. Les premiers hommes-grenouilles sont arrivé 43 minutes après l’amerrissage, et la capsule a été portée à bord de l’USS Yorktown.

Apollo 8 se déroule à la fin de l’année 1968, une année où de nombreux bouleversements se produisent dans le monde :

Les chars de combat soviétiques avaient mis un arrêt aux manifestations de Prague dans ce que l’on appellera le “Printemps de Prague” ;
Robert Kennedy et Martin Luther King ont été assassinés ;
La guerre du Viêt Nam avait pris un tournant important avec l’offensive du Têt ;
Les campus des universités américaines se sont rebellés ;
Manifestation des étudiants en mai 1968 à Paris.

C’est également dans un contexte de guerre froide qu’est programmée la mission. Cependant, son succès a tracé le chemin qui permettra à la NASA de remplir l’objectif fixé par le président John Fitzgerald Kennedy : se poser sur la Lune avant la fin de la décennie.

Cette mission a été la mieux couverte médiatiquement depuis le premier vol orbital américain – Mercury Atlas 6 en 1962. Près de 1 200 journalistes couvraient l’événement, la BBC réémettant dans 54 pays et dans plus de 15 langues différentes. Le journal soviétique Pravda en a même fait sa une.

Après la mission, Frank Borman a reçu un télégramme, d’auteur inconnu, sur lequel on pouvait lire : “Thank you Apollo 8. You saved 1968”. L’élément le plus marquant de la mission semble être la photographie du “lever de Terre”.

Le magazine Time a élu l’équipage d’Apollo 8 “Men of the year” de 1968.

Paramètres de la mission :

Masse du module : 28 817 kg
Le troisième étage du lanceur Saturn V a brûlé pendant 318 secondes
Apollo 8 a été projeté de l’orbite terrestre (7 793 m/s) à la trajectoire translunaire (10 822 m/s) lors de cette combustion
Décollage : 21 décembre 1968, 12:51:00 UTC
Amerrissage : 27 décembre 1968, 15:51:42 UTC (8°6′N, 165°1′W)

Orbite terrestre :

Périgée : 181,5 km
Apogée : 191,3 km
Inclinaison : 32,51°
Période : 88,17 min

Le module a effectué 10 révolutions autour de la Lune. Il est resté en orbite lunaire pendant 20 h 10 min 13,0 s.

Périapse : 111,9 km
Apoapse : 311,1 km
Inclinaison : 12°
Période : 128,7 min

Mise à feu du système d’injection translunaire le 21 décembre 1968 à 15:41:38 UTC.

L’insigne porté par les membres d’équipage est de forme triangulaire – comme le module de commande d’Apollo. On y voit un “8” rouge, qui enlace la Terre et la Lune et qui représente aussi bien le numéro de la mission que son objectif (aller de la Terre à la Lune et revenir). Sur ce chiffre sont inscrits en blanc les noms des membres d’équipage.

Le dessin d’origine est dû à l’un des astronautes, Jim Lovell.

Dans ses romans De la Terre à la Lune et Autour de la Lune, Jules Verne décrit une mission étrangement semblable (rotation autour de la Lune, retour dans la mer, équipage de trois personnes, etc.), à quelques détails près : lancement par un canon gigantesque, impesanteur n’existant qu’au point d’équilibre entre les pesanteurs terrestre et lunaire, etc..

La NASA a motivé la création de films pour résumer chaque mission, qui sont souvent diffusés dans les musées, comme le Pacific Science Center de Seattle. Les images prises par l’équipage ont également été publiées, sous la forme d’émissions télévisées et enregistrées. Une récente réédition au format DVD est disponible depuis 2003.

Une partie de la mission Apollo 8 est mise en scène dans les miniséries From the Earth to the Moon, dans un épisode intitulé “1968”.

Source : Wikipédia France

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