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PROGRAMME APOLLO

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Le programme Apollo est le programme spatial de la NASA mené durant la période 1961 – 1975 qui a permis aux États-Unis d’envoyer pour la première fois des hommes sur la Lune. Il a été lancé par John F. Kennedy le , essentiellement pour reconquérir le prestige américain mis à mal par les succès de l’astronautique soviétique, à une époque où la guerre froide entre les deux superpuissances battait son plein.

Le programme avait pour objectif de poser un homme sur la Lune avant la fin de la décennie. Le , cet objectif était atteint par deux des trois membres d’équipage de la mission Apollo 11, Neil Armstrong et Buzz Aldrin. Cinq autres missions se sont posées par la suite sur d’autres sites lunaires et y ont séjourné jusqu’à trois jours. Ces expéditions ont permis de rapporter 382 kilogrammes de roche lunaire et de mettre en place plusieurs batteries d’instruments scientifiques. Les astronautes ont effectué des observations in situ au cours d’excursions sur le sol lunaire d’une durée pouvant atteindre 8 heures, assistés à partir d’Apollo 15 par un véhicule tout-terrain, le rover lunaire.

Aucun vol orbital américain n’avait encore été réalisé en mai 1961. Pour remplir l’objectif fixé par le président, la NASA a lancé plusieurs programmes destinés à préparer les futures expéditions lunaires : le programme Gemini pour mettre au point les techniques de vol spatial et des programmes de reconnaissance (programme Surveyor, Ranger…) pour, entre autres, cartographier les zones d’atterrissage et déterminer la consistance du sol lunaire. Pour atteindre la Lune, les responsables ont fini par se rallier à la méthode audacieuse du rendez-vous en orbite lunaire, qui nécessitait de disposer de deux vaisseaux spatiaux dont le module lunaire destiné à l’atterrissage sur la Lune. La fusée géante de 3 000 tonnes Saturn V, capable de placer en orbite basse 118 tonnes, a été développée pour lancer les véhicules de l’expédition lunaire. Le programme drainera un budget considérable (163 milliards de dollars US actuels) et mobilisera jusqu’à 400 000 personnes. Deux accidents graves sont survenus au cours du projet : l’incendie au sol du vaisseau spatial Apollo 1 dont l’équipage a péri brûlé et qui a entraîné un report de près de deux ans du calendrier et l’explosion d’un réservoir à oxygène du vaisseau spatial Apollo 13 dont l’équipage a survécu en utilisant le module lunaire comme vaisseau de secours.

Les missions lunaires ont permis d’avoir une meilleure connaissance de notre satellite naturel. Le programme Apollo a favorisé la diffusion d’innovations dans le domaine des sciences des matériaux et a contribué à l’essor de l’informatique ainsi que des méthodes de gestion de projet et de test. Les photos de la Terre, monde multicolore isolé dans un espace hostile, ainsi que celles de la Lune, monde gris et mort, ont favorisé une prise de conscience mondiale sur le caractère exceptionnel et fragile de notre planète. Le programme est à l’origine d’une scission dans la communauté scientifique et parmi les décideurs entre partisans d’une exploration robotique jugée plus efficace et ceux pour qui l’exploration humaine a une forte valeur symbolique, qui justifie son surcoût.

Durant les années 1950, la guerre froide bat son plein entre les États-Unis et l’Union soviétique, les deux superpuissances de l’époque. Celle-ci se traduit par des affrontements militaires indirects (guerre de Corée), et une course aux armements qui porte notamment sur le développement de missiles intercontinentaux porteurs de têtes militaires nucléaires capables d’atteindre le territoire national de l’adversaire. Les deux pays développent ces fusées en s’appuyant largement sur les travaux et l’expertise de savants et techniciens allemands qui ont mis au point le premier engin de ce type lors de la Seconde Guerre mondiale, la fusée V2. L’Union soviétique prend une certaine avance en réussissant en 1956 le premier tir d’un missile intercontinental, la R-7 Semiorka, ancêtre direct de la fusée Soyouz. Cette fusée de 267 tonnes est particulièrement puissante car elle doit emporter une bombe A pesant 5 tonnes. Les missiles américains à longue portée, développés plus tardivement, car conçus pour lancer des bombes H techniquement plus avancées et beaucoup plus légères (1,5 tonne), sont de taille plus réduite et sont encore en phase de mise au point à la fin des années 1950.

En juillet 1955, les États-Unis et l’URSS annoncent, chacun de leur côté, qu’ils lanceront un satellite artificiel dans le cadre des travaux scientifiques prévus pour l’Année géophysique internationale (juillet 1957 – décembre 1958). Début 1956, le concepteur de la Semiorka, Sergueï Korolev, réussit à convaincre les dirigeants soviétiques d’utiliser son missile comme lanceur spatial. À la surprise générale, le , l’Union soviétique est la première à placer en orbite le satellite Spoutnik 1. L’opinion internationale est fascinée par cet événement qui semble présager le début d’une nouvelle ère technique et scientifique. C’est un choc pour les responsables et l’opinion publique américains, jusqu’alors persuadés de leur supériorité technique. Les dirigeants soviétiques, d’abord surpris par l’impact de ce lancement, ne tardent pas à comprendre le prestige international que le régime peut retirer des succès de sa politique spatiale ; ils décident de se lancer dans un programme ambitieux.

À la même époque, le programme Vanguard, pendant américain du programme spatial russe lancé tardivement et trop ambitieux, enchaîne les échecs. L’équipe de Wernher von Braun parvient finalement à lancer le premier satellite américain, Explorer 1, le 1er grâce au lanceur Juno I improvisé à partir d’un missile balistique Redstone. Mais la petite taille de la charge utile comparée à celle de Spoutnik semble confirmer l’avance soviétique. Bien que réticent à investir massivement dans le spatial civil, le président américain Dwight D. Eisenhower décide le de la création d’une agence spatiale civile, la NASA, qui doit permettre de fédérer les efforts américains pour mieux contrer les réussites soviétiques : la course à l’espace est lancée. La même année voit le début du programme Mercury qui doit permettre la mise en orbite des premières missions habitées américaines.

Mais les Soviétiques, qui disposent d’une avance importante et d’une fusée fiable pouvant emporter une grosse charge utile, continuent au cours des années suivantes de multiplier les premières : premier être vivant placé en orbite avec la chienne Laïka (Spoutnik 2), premier satellite à échapper à l’attraction terrestre (Luna 1), premier satellite à s’écraser sur la Lune (Luna 2), première photo de la face cachée de la Lune (Luna 3), premier être vivant à revenir vivant après un séjour dans l’espace (les chiens Belka et Strelka de Spoutnik 5), premier survol de Vénus (Venera 1).

Lorsqu’il arrive au pouvoir en janvier 1961, le président américain John F. Kennedy est, comme son prédécesseur, peu enclin à donner des moyens importants au programme spatial civil. Mais le lancement du premier homme dans l’espace par les Soviétiques (Youri Gagarine, 12 avril 1961) le convainc de la nécessité de disposer d’un programme spatial ambitieux pour récupérer le prestige international perdu. L’échec du débarquement de la baie des Cochons (avril 1961) destiné à renverser le régime de Fidel Castro installé à Cuba, qui écorne un peu plus l’image des États-Unis auprès des autres nations, contribue également sans doute à son changement de position.

John Kennedy demande à son vice-président Lyndon B. Johnson de lui désigner un objectif qui permettrait aux États-Unis de reprendre le leadership à l’Union soviétique. Parmi les pistes évoquées figurent la création d’un laboratoire spatial dans l’espace et un simple survol lunaire. Le vice-président, qui est un ardent supporter du programme spatial, lui répond que la recherche et l’industrie américaine ont la capacité d’envoyer une mission habitée sur la Lune et lui recommande de retenir cet objectif. Le , le président annonce devant le Congrès des États-Unis, lors du Special Message to the Congress on Urgent National Needs, le lancement d’un programme qui doit amener des astronautes américains sur le sol lunaire “avant la fin de la décennie”. Il confirme sa décision dans un autre discours resté célèbre, we choose to go to the Moon”, le 12 septembre 1962.

La proposition du président reçoit un soutien enthousiaste des élus de tous les horizons politiques ainsi que de l’opinion publique, traumatisés par les succès de l’astronautique soviétique. Le premier budget du nouveau programme baptisé Apollo – nom choisi par Abe Silverstein à l’époque directeur des vols spatiaux habités – est voté à l’unanimité par le Sénat américain. Les fonds alloués à la NASA vont passer de 400 millions de dollars en 1960 à 5,9 milliards de dollars en 1966, année de son budget le plus conséquent (environ 45 milliards valeur 2015). La NASA, grâce aux qualités manœuvrières de son administrateur James E. Webb, un vieux routier de la politique, put obtenir chaque année les fonds qu’elle souhaitait jusqu’au débarquement sur la Lune, même lorsque le soutien des élus a commencé à faiblir après 1963. James Webb a su en particulier s’assurer un appui solide auprès du président Lyndon B. Johnson qui avait succédé au président Kennedy assassiné en 1963.

Dès 1959 des études sont lancées au sein de l’agence spatiale américaine dans une perspective à long terme, sur la manière de poser un engin habité sur la Lune. Trois scénarios principaux se dégagent :

  • l’envoi direct d’un vaisseau sur la Lune (“Direct Ascent”) : une fusée de forte puissance, de type Nova, envoie le vaisseau complet ; celui-ci atterrit sur la Lune puis en décolle avant de retourner sur la Terre ;
  • le rendez-vous orbital autour de la Terre (EOR pour “Earth-Orbit Rendez-vous”) : pour limiter les risques et le coût de développement de la fusée Nova, les composants du vaisseau sont envoyés en orbite terrestre par deux ou plusieurs fusées moins puissantes. Ces différents éléments sont assemblés en orbite en utilisant éventuellement une station spatiale comme base arrière. Le déroulement du vol du vaisseau, par la suite, est similaire à celui du premier scénario ;
  • le rendez-vous en orbite lunaire (LOR pour “Lunar Orbital Rendez-vous”) : une seule fusée est requise mais le vaisseau spatial comporte deux sous-ensembles qui se séparent une fois que l’orbite lunaire est atteinte. Un module dit “lunaire” se pose sur la Lune avec deux des trois astronautes et en décolle pour ramener les astronautes jusqu’au module dit “de commande”, resté en orbite autour de la Lune, qui prend en charge le retour des astronautes vers la Terre. Cette solution permet d’économiser du poids par rapport aux deux autres scénarios (beaucoup moins de combustible est nécessaire pour faire atterrir puis décoller les hommes sur la Lune) et permet de concevoir un vaisseau destiné à sa mission proprement lunaire. En outre, la fusée à développer est moins puissante que celle requise par le premier scénario.

Lorsque le président américain John Kennedy donne à la NASA, en 1961, l’objectif de faire atterrir des hommes sur la Lune avant la fin de la décennie, l’évaluation de ces trois méthodes est encore peu avancée. L’agence spatiale manque d’éléments : elle n’a pas encore réalisé un seul véritable vol spatial habité (le premier vol orbital de la capsule Mercury n’a lieu qu’en septembre 1961). L’agence spatiale ne peut évaluer l’ampleur des difficultés soulevées par les rendez-vous entre engins spatiaux et elle ne maîtrise pas l’aptitude des astronautes à supporter de longs séjours dans l’espace et à y travailler ; ses lanceurs ont essuyé par ailleurs une série d’échecs qui l’incite à la prudence dans ses choix techniques.

Aussi, bien que le choix de la méthode conditionne les caractéristiques des véhicules spatiaux et des lanceurs à développer et que tout retard pris dans cette décision pèse sur l’échéance, la NASA va mettre plus d’un an, passé en études et en débats, avant que le scénario du LOR soit finalement retenu.

Au début de cette phase d’étude, la technique du rendez-vous en orbite lunaire (LOR) est la solution qui a le moins d’appui malgré les démonstrations détaillées de John C. Houbolt du Centre de Recherche de Langley, son plus ardent défenseur. Aux yeux de beaucoup de spécialistes et responsables de la NASA, le rendez-vous entre module lunaire et module de commande autour de la lune paraît instinctivement trop risqué : si les modules n’arrivent pas à se rejoindre en orbite lunaire, les astronautes occupant le module lunaire n’ont pas le recours de freiner leur engin pour se laisser redescendre vers la Terre contrairement aux autres scénarios ; ils sont alors condamnés à tourner indéfiniment autour de la Lune. Les avantages du LOR, en particulier le gain sur la masse à placer en orbite, ne sont pas appréciés à leur juste mesure. Toutefois, au fur et à mesure que les autres scénarios sont approfondis, le LOR gagne en crédibilité. Les partisans du vol direct – Max Faget et ses hommes du Centre des Vols Habités se rendent compte de la difficulté de faire atterrir un vaisseau complet sur le sol lunaire accidenté et aux caractéristiques incertaines. Wernher von Braun, qui dirige l’équipe du Centre de vol spatial Marshall qui doit développer le lanceur et est partisan d’un rendez-vous orbital terrestre, finit lui-même par être convaincu que le LOR est le seul scénario qui permettra de respecter l’échéance fixée par le président Kennedy.

Au début de l’été 1962, alors que les principaux responsables de la NASA se sont tous convertis au LOR, ce scénario se heurte au veto de Jerome B. Wiesner, conseiller scientifique du président Kennedy. Le choix du LOR est finalement entériné le . Dès juillet, 11 sociétés aérospatiales américaines sont sollicitées pour la construction du module lunaire sur la base d’un cahier des charges sommaire.

Le 5 mai 1961, quelques jours après le lancement du programme Apollo, l’astronaute Alan Shepard effectue le premier vol spatial américain (mission Mercury 3). En fait, il s’agit d’un simple vol suborbital car la fusée Mercury-Redstone utilisée (il n’y a pas d’autre lanceur disponible) n’a pas une puissance suffisante pour placer en orbite la petite capsule spatiale Mercury d’une masse un peu supérieure à une tonne. Le programme lunaire nécessite de pouvoir placer en orbite basse une charge utile de 120 tonnes. Le changement d’échelle qui en résulte est particulièrement important : la NASA va passer de la fusée de 30 tonnes qui a lancé Alan Shepard aux 3 000 tonnes de Saturn V qui nécessitera de développer des moteurs d’une puissance aujourd’hui inégalée ainsi que des technologies nouvelles comme l’utilisation de l’hydrogène liquide.

Les effectifs affectés au programme spatial civil vont croître en proportion. Entre 1960 et 1963, le nombre d’employés de la NASA passe de 10 000 à 36 000. Pour accueillir ses nouveaux effectifs et disposer d’installations adaptées au programme lunaire, la NASA crée trois nouveaux centres entièrement affectés au programme Apollo aux périmètres précisément délimités :

Le Manned Spacecraft Center (MSC), édifié en 1962 près de Houston au Texas, est destiné à la conception et la qualification des vaisseaux spatiaux (module lunaire et CSM), l’entraînement des astronautes et le suivi des missions à partir de leur décollage. Parmi les installations présentes sur le site, on trouve le centre de contrôle des missions, les simulateurs de vol et des équipements destinés à simuler les conditions spatiales et utilisés pour tester les livraisons des industriels. Le centre est dirigé par Robert Gilruth, ancien ingénieur de la NACA, qui joue un rôle de premier plan pour l’activité des vols habités américains depuis 1958. Contrairement aux deux autres établissements créés pour le programme Apollo, le MSC est activé dès le programme Gemini. Il emploie en 1964 15 000 personnes dont 10 000 employés de sociétés aérospatiales.

Le Centre de vol spatial Marshall (George C. Marshall Space Flight Center ou MSFC) est une ancienne installation de l’Armée de Terre (Redstone Arsenal) située près de Huntsville dans l’Alabama transférée en 1960 à la NASA avec les spécialistes en majorité allemands de missiles balistiques dirigés par Wernher von Braun qui y travaillaient. Von Braun en restera le responsable jusqu’en 1970. Le centre est spécialisé dans la conception et la qualification des lanceurs de la famille Saturn. On y trouve des bancs d’essais, des bureaux d’étude et des installations d’assemblage. Les premiers exemplaires de la fusée Saturn I y sont construits avant que le reste de la production soit confié à l’industrie. Il emploiera jusqu’à 20 000 personnes.

Le Centre spatial Kennedy (KSC), situé sur l’île Meritt en Floride, est le site d’où sont lancées les fusées géantes du programme Apollo. La NASA qui a besoin d’installations à l’échelle de la fusée Saturn V met en construction en 1963 cette nouvelle base de lancement qui jouxte celle de Cape Canaveral appartenant à l’Armée de l’Air américaine et d’où sont parties, jusqu’alors, toutes les missions habitées et les sondes spatiales de l’agence spatiale. Le centre effectue la qualification de la fusée assemblée (“all up”) et contrôle les opérations sur le lanceur jusqu’à son décollage. Il emploie en 1965 environ 20 000 personnes. Au cœur du centre spatial, le complexe de lancement 39 comporte 2 aires de lancement et un immense bâtiment d’assemblage, le VAB (hauteur 140 mètres), dans lequel plusieurs fusées Saturn V peuvent être préparées en parallèle. Plusieurs plates-formes de lancement mobiles permettent de transporter la fusée Saturn assemblée jusqu’au site de lancement. Le premier lancement depuis le nouveau terrain est celui d’Apollo 4 en 1967. Jusqu’en 2011, le complexe était utilisé pour lancer la navette spatiale américaine.

D’autres établissements de la NASA, jouent un rôle moins direct ou ne consacrent qu’une partie de leur activité au programme Apollo. En 1961, le Centre spatial John C. Stennis est édifié dans l’État du Mississippi. Le nouveau centre dispose de bancs d’essais utilisés pour tester les moteurs-fusées développés pour le programme. L’Ames Research Center est un centre de recherche ancien (1939) situé en Californie dont les souffleries sont utilisées pour mettre au point la forme de la capsule Apollo en vue de sa rentrée dans l’atmosphère terrestre. Le Langley Research Center (1914), situé à Hampton (Virginie) abrite également de nombreuses souffleries. Il a servi jusqu’en 1963 de siège au MSC et continue, par la suite, à abriter certains simulateurs du programme. Le Jet Propulsion Laboratory (1936), près de Los Angeles (Californie), est spécialisé dans le développement des sondes spatiales. C’est dans ce centre que sont conçues les familles de sondes spatiales qui vont permettre de reconnaître l’environnement lunaire (programme Surveyor, etc.).

Les principales entreprises de l’astronautique sont fortement impliquées dans le programme qui se traduit par un accroissement considérable des effectifs – le personnel affecté aux projets de la NASA passe durant cette période de 36 500 à 376 500 – et la construction d’établissements de grande taille. La société californienne North American, avionneur célèbre pour avoir construit les B-25 et le chasseur Mustang durant la Seconde Guerre mondiale, va jouer un rôle central dans le programme. L’arrêt et l’échec de plusieurs projets aéronautiques ont conduit son président à miser sur le développement de l’astronautique. La société s’est déjà distinguée dans le domaine en produisant l’avion fusée X-15. Pour le programme Apollo, la société fournit pratiquement tous les composants sensibles hormis le module lunaire qui est confié à la société Grumman implantée à Bethpage, Long Island (État de New York). La division moteur Rocketdyne de North American fabrique les deux principaux moteurs-fusées les J-2 et F-1 dans l’usine de Canoga Park, tandis que sa division Espace construit le deuxième étage de la Saturn V à Seal Beach et le module de commande et de service Apollo à Downey. L’incendie du vaisseau Apollo 1 et de nombreux problèmes rencontrés dans le développement du programme entraîneront la fusion de North American avec la société Rockwell Standard Corporation en 1967 ; le nouveau groupe développera dans les années 1970-1980 la navette spatiale américaine avant d’être absorbé en 1996 par Boeing. La société McDonnell Douglas construit le troisième étage de la Saturn V à Huntington Beachen Californie tandis que le premier étage est construit dans l’établissement de Michoud (Louisiane) de la NASA par la société Chrysler. Parmi les fournisseurs de premier plan figure le laboratoire des instruments du Massachusetts Institute of Technology (MIT) qui conçoit le système de pilotage et de navigation des deux vaisseaux habités Apollo.

Le projet Apollo a constitué un défi sans précédent sur le plan de la technique et de l’organisation : il fallait mettre au point un lanceur spatial dont le gigantisme générait des problèmes jamais rencontrés jusque-là, deux nouveaux moteurs innovants par leur puissance (F-1) ou leur technologie (J-2), des vaisseaux spatiaux d’une grande complexité avec une exigence de fiabilité élevée (probabilité de perte de l’équipage inférieure à 0,1 %) et un calendrier très tendu (8 ans entre le démarrage du programme Apollo et la date butoir fixée par le président Kennedy pour le premier atterrissage sur la Lune d’une mission habitée). Le programme a connu de nombreux déboires durant la phase de développement qui ont tous été résolus grâce à la mise à disposition de ressources financières exceptionnelles avec un point culminant en 1966 (5,5 % du budget fédéral alloué à la NASA), mais également une mobilisation des acteurs à tous les niveaux et la mise au point de méthodes organisationnelles (planification, gestion de crises, gestion de projet) qui ont fait école par la suite dans le monde de l’entreprise.

La mise au point du moteur F-1, d’architecture conventionnelle mais d’une puissance exceptionnelle (2,5 tonnes d’ergols brûlés par seconde) a été très longue à cause de problèmes d’instabilité au niveau de la chambre de combustion qui n’ont été résolus qu’en combinant études empiriques (comme l’utilisation de petites charges explosives dans la chambre de combustion) et travaux de recherche fondamentale. Le deuxième étage de la fusée Saturn V, qui constituait déjà un tour de force technique du fait de la taille de son réservoir d’hydrogène, a eu beaucoup de mal à faire face à la cure d’amaigrissement imposée par l’augmentation de la charge utile au fur et à mesure de son développement. Mais les difficultés les plus importantes touchèrent les deux modules habités du programme : le CSM et le module lunaire Apollo. Le lancement du développement du module lunaire avait pris un an de retard à cause des atermoiements sur le scénario du débarquement lunaire. Il s’agissait d’un engin entièrement nouveau pour lequel aucune expérience antérieure ne pouvait être utilisée, par ailleurs très complexe du fait de son rôle. Les problèmes multiples – masse nettement supérieure aux prévisions initiales, difficulté de mise au point des logiciels indispensables à la mission, qualité déficiente, motorisation –ont entraîné des retards tellement importants qu’ils mirent à un moment en danger la tenue de l’échéance du programme tout entier.

Les tests prennent une importance considérable dans le cadre du programme puisqu’ils représentent près de 50 % de la charge de travail totale. L’avancée de l’informatique permet pour la première fois dans un programme astronautique, de dérouler automatiquement la séquence des tests et l’enregistrement des mesures de centaines de paramètres (jusqu’à 1000 pour un étage de la fusée Saturn V) ce qui permet aux ingénieurs de se concentrer sur l’interprétation des résultats et réduit la durée des phases de qualification. Chaque étage de la fusée Saturn V subit ainsi quatre séquences de test : un test sur le site du constructeur, deux sur le site du MSFC, avec et sans mise à feu avec des séquences de test par sous-système puis répétition du compte à rebours et un test d’intégration enfin au centre spatial Kennedy une fois la fusée assemblée.

Le premier groupe de 7 astronautes sélectionnés pour le programme Mercury avait été recruté parmi les pilotes d’essais militaires ayant un diplôme de niveau minimum licence dans des domaines touchant à l’ingénierie, âgés de moins de 40 ans et satisfaisant une batterie de critères physiques et psychologiques. Les vagues de recrutement effectuées en 1962 (9 astronautes du groupe 2), 1963 (14 astronautes du groupe 3) et 1966 (15 astronautes du groupe 5) utilisent les mêmes critères de sélection en abaissant l’âge à 35 puis 34 ans, diminuant l’exigence en nombre d’heures de vol et élargissant la gamme des diplômes acceptés. En parallèle, deux groupes d’astronautes scientifiques détenteurs d’un doctorat sont recrutés en 1965 (groupe 4) et 1967 (groupe 6) dont un seul volera.

Les astronautes passent beaucoup de temps dans les simulateurs du CSM et du module lunaire mais reçoivent également, entre autres, des cours d’astronomie pour la navigation astronomique, de géologie pour les préparer à l’identification des roches lunaires et de photographie. Ils passent de nombreuses heures de vol sur des avions d’entraînement à réaction T-38 pour maintenir leur compétence de pilote (3 astronautes du groupe 3 se tueront en s’entraînant sur T-38). Ils sont impliqués très en amont dans le processus de conception et de mise au point des vaisseaux habités. Enfin, on leur demande de consacrer une partie de leur temps à des tâches de relations publiques qui se traduisent par des tournées dans les entreprises qui participent au projet. Deke Slayton joue un rôle officieux mais effectif de chef des astronautes en sélectionnant les équipages de chaque mission et défendant le point de vue des astronautes durant l’élaboration du projet et des missions.

Les véhicules spatiaux Apollo sont initialement conçus pour donner une autonomie complète à l’équipage en cas de coupure des communications avec le centre de contrôle à Terre. Cette autonomie procurée par les programmes du système de navigation et de pilotage sera dans les faits fortement réduite lorsque les procédures suivies par les missions Apollo seront figées : c’est le contrôle au sol à Houston qui fournira les principaux paramètres tels que la position du vaisseau spatial ainsi que le vecteur de la poussée avant chaque allumage des moteurs. Houston dispose au moment des premiers vols vers la Lune de moyens de calcul plus puissants et, grâce à la télémesure, connaît parfaitement la position des vaisseaux et leur trajectoire. Une fois une phase de vol engagée, c’est toutefois à l’ordinateur de bord d’appliquer les corrections nécessaires en se basant sur ses capteurs et ses capacités de calcul. Par ailleurs, l’ordinateur joue un rôle essentiel pour le contrôle des moteurs (fonction autopilote) et gère de nombreux sous-systèmes, ce qui lui vaut le surnom de quatrième homme de l’équipage. Sans l’ordinateur, les astronautes n’auraient pu poser le module lunaire sur la Lune car lui seul pouvait optimiser suffisamment la consommation de carburant pour se contenter des faibles marges disponibles.

La NASA est, dès le lancement du projet, très sensible aux problèmes de fiabilité. L’envoi d’astronautes sur le sol lunaire est une entreprise beaucoup plus risquée que les vols spatiaux autour de la Terre. Pour les missions en orbite terrestre, en cas d’incident grave, le retour est assuré relativement facilement par une brève poussée des rétrofusées. Par contre, une fois que le vaisseau a quitté l’orbite terrestre, un retour des astronautes sur Terre nécessite que les principaux sous-systèmes ne connaissent aucune défaillance. De manière assez empirique, la NASA avait déterminé que les composants du vaisseau devaient permettre d’atteindre une probabilité de succès de mission de 99 % tandis que la probabilité de perte de l’équipage devait être inférieure à 0,1 % en ne tenant pas compte des micro-météorites et des rayons cosmiques dont les effets étaient mal connus à l’époque. L’architecture des sous-systèmes et la qualité des composants élémentaires des véhicules et du lanceur devaient donc respecter ces objectifs.

Des choix techniques garantissant une grande fiabilité sont retenus sur le module lunaire comme sur le module de commande et de service. Les ergols liquides utilisés par les moteurs sont hypergoliques, c’est-à-dire qu’ils s’enflamment spontanément quand ils sont mis en contact et ne sont pas à la merci d’un système d’allumage défaillant. Leur mise sous pression est effectuée classiquement grâce à de l’hélium supprimant le recours à une fragile turbopompe. Pour parvenir au taux de fiabilité visé sur les autres sous-systèmes, la NASA envisage d’abord de donner aux astronautes la possibilité de réparer les composants défaillants. Mais ce choix suppose de former les astronautes à des systèmes nombreux et complexes, d’emporter des outils et des pièces de rechange et de rendre accessibles les composants à réparer, ce qui les rend vulnérables à l’humidité et à la contamination. La NASA renonce à cette solution en 1964 et décide d’intégrer dans la conception du vaisseau des solutions de contournement permettant de pallier toute anomalie affectant un sous-système critique.

En cas de panne, des systèmes de secours prennent le relais dans un mode plus ou moins dégradé. Ainsi, le système de navigation du module lunaire (ordinateur et système inertiel) est doublé par un système de secours développé par un autre constructeur pour éviter qu’une même faille logicielle mette en panne les deux systèmes. Les quatre groupes de moteurs de contrôle d’attitude sont regroupés par paires indépendantes, chacune d’entre elles pouvant couvrir le besoin en mode dégradé. Le système de régulation thermique est doublé. Les circuits d’alimentation électrique sont également doublés. L’antenne de télécommunications en bande S peut être remplacée par deux antennes plus petites en cas de défaillance. Il n’y a néanmoins pas de parade à une panne de moteur : seuls des tests poussés avec un maximum de réalisme peuvent permettre d’atteindre le taux de fiabilité attendu. Des solutions techniques conservatrices mais éprouvées sont dans certains cas retenues. C’est le cas de l’énergie électrique sur le module lunaire (choix des batteries), des systèmes pyrotechniques (choix de systèmes existants standardisés et éprouvés) ainsi que l’électronique de bord (les circuits intégrés, bien qu’acceptés dans les ordinateurs, ne sont pas retenus pour le reste de l’électronique).

Selon Neil Armstrong, les responsables du projet avaient calculé qu’il y aurait environ 1 000 anomalies à chaque mission Apollo (fusée, CSM et LEM), chiffre extrapolé du nombre de composants et du taux de fiabilité exigé des constructeurs. Il y en aura en fait en moyenne 150, ce qu’Armstrong attribue à l’implication exceptionnellement forte des personnes ayant travaillé sur le projet.

Depuis Spoutnik 1, les dirigeants de l’Union Soviétique et les responsables du programme spatial soviétique avaient toujours fait en sorte de maintenir leur avance sur le programme américain. Il ne faisait aucun doute dans l’esprit des dirigeants américains comme dans celui de l’opinion publique que l’URSS allait lancer son propre programme de vol habité vers la Lune et tenter de réussir avant les États-Unis pour conserver le prestige associé à leur domination durant la première phase de la course à l’espace. Néanmoins, après une déclaration publique en 1961 d’un dirigeant soviétique semblant relever le défi, aucune information officielle ne filtrera plus sur l’existence d’un programme lunaire habité soviétique au point de susciter le doute sur son existence chez certains représentants du congrès américain qui ont commencé, pour cette raison, à contester le budget alloué au programme Apollo à compter de 1963. Cependant, pour les dirigeants de la NASA, la menace d’une réussite soviétique a exercé une pression constante sur le calendrier du programme Apollo : la décision de lancer la mission circumlunaire Apollo 8, alors que le vaisseau spatial Apollo n’était pas complètement qualifié, constituait une certaine prise de risque, qui avait été largement motivée par la crainte de se faire devancer par les Soviétiques. Certains indices ont contribué par la suite à diminuer la pression sur les décideurs de la NASA dans la dernière ligne droite qui a précédé le lancement d’Apollo 11. Au cours des années 1970, aucune information n’a filtré sur la réalité du programme soviétique et dans l’atmosphère de désenchantement qui a suivi la fin du programme Apollo, le célèbre journaliste américain Walter Cronkite a annoncé gravement à son public que l’argent dépensé pour celui-ci avait été gaspillé, car “les Russes n’avaient jamais été dans la course”. Ce n’est qu’avec la glasnost à la fin des années 1980 que commenceront à paraître quelques informations sur le sujet et il a fallu attendre la chute de l’URSS pour que la réalité du programme lunaire soviétique soit reconnue par les dirigeants russes.

À compter du début des années 1960, le programme spatial habité soviétique, si performant jusque-là, tourne à la confusion. Sergueï Korolev, à l’origine des succès les plus éclatants de l’astronautique soviétique, commence à concevoir à cette époque la fusée géante N-1 pour laquelle il réclame le développement de moteurs cryogéniques performants (c’est-à-dire utilisant de l’hydrogène comme ceux en cours de développement chez les Américains) mais se heurte au refus de Valentin Glouchko qui possède un monopole sur la fabrication des moteurs-fusées. Aucun programme lunaire n’est lancé en 1961 car les responsables soviétiques sont persuadés que la NASA court à l’échec. Le premier secrétaire du PCUS Nikita Khrouchtchev demande en juin 1961 à son protégé Vladimir Tchelomeï, rival de Korolev, de développer un lanceur, le Proton et un vaisseau LK-1 (LK pour Lounnyï korabl’ – Лунный корабль – vaisseau lunaire) en vue d’un vol habité circumlunaire. Korolev riposte en proposant une mission de débarquement lunaire basée sur un vaisseau concurrent, le Soyouz (Союз), apte à des rendez-vous en orbite et un module d’atterrissage L3. Constatant les progrès américains, Khrouchtchev décide finalement le 3 août 1964, avec 3 ans de retard, de lancer les équipes soviétiques dans la course à la Lune : les programmes Proton (Прото́н) / Zond (Зонд, “sonde”) de survol de la Lune par une sonde inhabitée et N1-L3 de débarquement d’un cosmonaute sur la Lune de Korolev reçoivent alors le feu vert du Politburo. Toutefois, le limogeage de Khrouchtchev, remplacé par Léonid Brejnev à la tête du Parti communiste de l’URSS en octobre de la même année, se traduit par de nouveaux atermoiements et des problèmes dans la répartition des ressources budgétaires entre les deux programmes.

Gravement handicapé par la mort de Korolev en 1966 et par l’insuffisance des moyens financiers, le développement de la fusée N-1 rencontre des problèmes majeurs (4 vols, 4 échecs en 1969-1971) qui conduisent à son abandon le 2 mai 1974. C’est la fin des ambitions lunaires de l’URSS. Le lanceur Proton comme le vaisseau Soyouz après des débuts laborieux jouent aujourd’hui un rôle central dans le programme spatial russe.

Les principaux composants du programme Apollo sont la famille de lanceurs Saturn ainsi que les deux vaisseaux habités : le CSM et le module lunaire. Pour le séjour sur la Lune, un véhicule est développé ainsi qu’un ensemble d’instruments scientifiques, l’ALSEP.

Trois types de lanceurs sont développés dans le cadre du programme Apollo : Saturn I qui va permettre de confirmer la maîtrise du mélange LOX/LH2, Saturn IB utilisé pour les premiers tests du vaisseau Apollo en orbite terrestre et enfin, le lanceur lourd Saturn V dont les performances exceptionnelles et jamais dépassées depuis, permettront les missions lunaires.

Les débuts de la famille de lanceurs Saturn sont antérieurs au programme Apollo et à la création de la NASA. Début 1957, le Département de la Défense (DOD) américain identifie un besoin pour un lanceur lourd permettant de placer en orbite des satellites de reconnaissance et de télécommunications pesant jusqu’à 18 tonnes. À cette époque, les lanceurs américains les plus puissants en cours de développement peuvent tout au plus lancer 1,5 tonne en orbite basse car ils dérivent de missiles balistiques beaucoup plus légers que leurs homologues soviétiques. En 1957, Wernher von Braun et son équipe d’ingénieurs, venus comme lui d’Allemagne, travaillent à la mise au point des missiles intercontinentaux Redstone et Jupiter au sein de l’Army Ballistic Missile Agency (ABMA), un service de l’Armée de Terre situé à Huntsville (Alabama). Cette dernière lui demande de concevoir un lanceur permettant de répondre à la demande du DOD. Von Braun propose un engin, qu’il baptise Super-Jupiter, dont le premier étage, constitué de 8 étages Redstone regroupés en fagot autour d’un étage Jupiter, fournit les 680 tonnes de poussée nécessaires pour lancer les satellites lourds. La course à l’espace, qui débute fin 1957, décide le DOD, après examen de projets concurrents, à financer en août 1958 le développement de ce nouveau premier étage rebaptisé Juno V puis finalement Saturn (la planète située au-delà de Jupiter). Le lanceur utilise, à la demande du DOD, 8 moteurs-fusées H-1 simple évolution du propulseur utilisé sur la fusée Jupiter, ce qui doit permettre une mise en service rapide.

Durant l’été 1958, la NASA, qui vient tout juste d’être créée, identifie le lanceur comme un composant clé de son programme spatial. Mais début 1959, le Département de la Défense décide d’arrêter ce programme coûteux dont les objectifs sont désormais couverts par d’autres lanceurs en développement. La NASA obtient le transfert en son sein du projet et des équipes de von Braun fin 1959 ; celui-ci est effectif au printemps 1960 et la nouvelle entité de la NASA prend le nom de Centre de vol spatial Marshall (George C. Marshall Space Flight Center MSFC).

La question des étages supérieurs du lanceur était jusque-là restée en suspens : l’utilisation d’étages de fusée existants, trop peu puissants et d’un diamètre trop faible, n’était pas satisfaisante. Fin 1959, un comité de la NASA travaille sur l’architecture des futurs lanceurs de la NASA. Son animateur, Abe Silverstein, responsable du centre de recherche Lewis et partisan de la propulsion par des moteurs utilisant le couple hydrogène/oxygène en cours d’expérimentation sur la fusée Atlas-Centaur, réussit à convaincre un von Braun réticent d’en doter les étages supérieurs de la fusée Saturn. Le comité identifie dans son rapport final six configurations de lanceur de puissance croissante (codés A1 à C3) permettant de répondre aux objectifs de la NASA tout en procédant à une mise au point progressive du modèle le plus puissant. Le centre Marshall étudie en parallèle à l’époque un lanceur hors normes capable d’envoyer une mission vers la Lune : cette fusée baptisée Nova, est dotée d’un premier étage fournissant 5 300 tonnes de poussée et est capable de lancer 81,6 tonnes sur une trajectoire interplanétaire.

Lorsque le président Kennedy accède au pouvoir début 1961, les configurations du lanceur Saturn sont toujours en cours de discussion, reflétant l’incertitude sur les missions futures du lanceur. Toutefois, dès juillet 1960, Rocketdyne, sélectionné par la NASA, avait démarré les études sur le moteur J-2 consommant hydrogène et oxygène et d’une poussée de 89 tonnes retenu pour propulser les étages supérieurs. Le même motoriste travaillait depuis 1956, initialement à la demande de l’armée de l’Air, sur l’énorme moteur F-1 (677 tonnes de poussée) retenu pour le premier étage. Fin 1961, la configuration du lanceur lourd (C-5 futur Saturn V) est figée : le premier étage est propulsé par cinq F-1, le deuxième étage par cinq J-2 et le troisième par un J-2. L’énorme lanceur peut placer 113 tonnes en orbite basse et envoyer 41 tonnes vers la Lune. Deux modèles moins puissants doivent être utilisés durant la première phase du projet :

  • la C-1 (ou Saturn I), utilisée pour tester des maquettes des vaisseaux Apollo, est constituée d’un premier étage propulsé par huit moteurs H-1 couronné d’un second étage propulsé par six RL-10 ;
  • la C-1B (ou Saturn IB), chargée de qualifier les vaisseaux Apollo sur l’orbite terrestre, est constituée du 1er étage de la S-1 couronné du troisième étage de la C-5.

Fin 1962, le choix du scénario du rendez-vous en orbite lunaire (LOR) confirme le rôle du lanceur Saturn V et entraîne l’arrêt des études sur le lanceur Nova.

Le véhicule spatial Apollo (ou module de commande et de service abrégé en CSM) transporte les astronautes à l’aller et au retour. Pesant plus de 30 tonnes, il est pratiquement dix fois plus lourd que le vaisseau Gemini. La masse supplémentaire (21,5 tonnes) est en grande partie représentée par le moteur et les ergols qui fournissent un delta-v de 2 800 m/s permettant au vaisseau de s’insérer en orbite lunaire puis de quitter cette orbite. Le vaisseau Apollo reprend une disposition inaugurée avec le vaisseau Gemini : un module de commande (CM) abrite l’équipage et un module de service (SM) contient le moteur de propulsion principal, l’essentiel des sources d’énergie ainsi que l’équipement nécessaire à la survie des astronautes. Le module de service est largué juste avant l’atterrissage.

Le module de commande Apollo est la partie dans laquelle les trois astronautes séjournent durant la mission, sauf lorsque deux d’entre eux descendent sur la Lune au moyen du module lunaire. Pesant 6,5 tonnes et de forme conique, sa structure externe comporte une double paroi : une enceinte constituée de tôles et nid d’abeilles à base d’aluminium qui renferme la zone pressurisée et un bouclier thermique qui recouvre la première paroi et dont l’épaisseur varie en fonction de l’exposition durant la rentrée atmosphérique. Le bouclier thermique est réalisé avec un matériau composite constitué de fibres de silice et microbilles de résine, dans une matrice de résine époxy. Ce matériau est inséré dans un nid d’abeille en acier.

L’espace pressurisé représente un volume de 6,5 m³. Les astronautes sont installés sur 3 couchettes côte à côte parallèles au fond du cône et suspendues à des poutrelles partant du plancher et du plafond (la pointe du cône). En position allongée, les astronautes ont en face d’eux, suspendu au plafond, un panneau de commandes large de deux mètres et haut de un mètre présentant les principaux interrupteurs et voyants de contrôles. Les cadrans sont répartis en fonction du rôle de chaque membre d’équipage. Sur les parois latérales se trouvent des baies réservées à la navigation, d’autres panneaux de commande ainsi que des zones de stockage de nourriture et de déchets. Pour la navigation et le pilotage, les astronautes utilisent un télescope et un ordinateur qui exploite les données fournies par une centrale inertielle.

Le vaisseau dispose de deux écoutilles : l’une située à la pointe du cône comporte un tunnel et est utilisée pour passer dans le module lunaire lorsque celui-ci est amarré au vaisseau Apollo. L’autre placée sur la paroi latérale est utilisée à Terre pour pénétrer dans le vaisseau et dans l’espace pour les sorties extra véhiculaires (le vide est alors effectué dans la cabine car il n’y a pas de sas). Les astronautes disposent par ailleurs de 5 hublots pour effectuer des observations et réaliser les manœuvres de rendez-vous avec le module lunaire. Le module de commande dépend pour les principales manœuvres comme pour l’énergie et le support-vie du module de service. Il dispose de 4 grappes de petits moteurs d’orientation permettant les manœuvres lors de la rentrée. Celles-ci s’effectuent en orientant le module en roulis, la capsule ayant une incidence voisine de 25 à 30 degrés par rapport à son axe de symétrie. Cette incidence est obtenue par balourd statique de construction.

Le module de service (SM ou “Service Module” en anglais) est un cylindre d’aluminium non pressurisé de 5 mètres de long et 3,9 mètres de diamètre pesant 24 tonnes. Il est accouplé à la base du module de commande et la longue tuyère du moteur-fusée principal de 9 tonnes de poussée en dépasse de 2,5 mètres. Le module est organisé autour d’un cylindre central qui contient les réservoirs d’hélium servant à pressuriser les réservoirs d’ergols principaux ainsi que la partie haute du moteur principal. Autour de cette partie centrale, l’espace est découpé en six secteurs en forme de parts de gâteau. Quatre de ces secteurs abritent les réservoirs d’ergols (18,5 tonnes). Un secteur contient 3 piles à combustibles qui fournissent la puissance électrique et en sous-produit l’eau ainsi que les réservoirs d’hydrogène et d’oxygène qui les alimentent. L’oxygène est également utilisé pour renouveler l’atmosphère de la cabine. Un secteur reçoit des équipements qui ont varié en fonction des missions : appareils scientifiques, petit satellite, caméras, réservoir d’oxygène supplémentaire. Le module de service contient également les radiateurs qui dissipent l’excédent de chaleur du système électrique et qui régulent la température de la cabine. Quatre grappes de petits moteurs de contrôles d’attitude sont disposées sur le pourtour du cylindre. Une antenne comportant 5 petites paraboles, assurant les communications à grande distance, est déployée une fois le vaisseau lancé.

La tour de sauvetage est un dispositif destiné à éloigner le vaisseau spatial du lanceur Saturn V si celui-ci subit une défaillance durant les premières phases du vol. Le recours à des sièges éjectables, utilisé sur le vaisseau spatial Gemini, est exclu compte tenu du diamètre de la boule de feu que créerait l’explosion de la fusée Saturn V. La tour de sauvetage est constituée d’un propulseur à poudre situé au bout d’un treillis métallique lui-même perché au sommet du vaisseau Apollo. En cas d’incident, le moteur-fusée de la tour arrache le vaisseau de la fusée tandis qu’un petit propulseur l’écarte de la trajectoire de la fusée. La tour est alors larguée et le vaisseau entame sa descente en suivant une séquence similaire à celle d’un retour sur Terre. Si le lancement se déroule sans problème, la tour est éjectée lorsque le deuxième étage de la fusée Saturn est mis à feu.

Le module lunaire comporte deux étages : un étage de descente permet d’atterrir sur la Lune et sert par ailleurs de plate-forme de lancement au deuxième étage, l’étage de remontée, qui ramène les astronautes au vaisseau Apollo en orbite à la fin de leur séjour sur la Lune. La structure du module lunaire est, pour l’essentiel, réalisée avec un alliage d’aluminium choisi pour sa légèreté. Les pièces sont généralement soudées entre elles mais parfois également rivetées.

Le corps de l’étage de descente, qui pèse plus de 10 tonnes, a la forme d’une boîte octogonale d’un diamètre de 4,12 mètres et d’une hauteur de 1,65 mètre. Sa structure, constituée de deux paires de panneaux parallèles assemblés en croix, délimite cinq compartiments carrés (dont un central) et quatre compartiments triangulaires. La fonction principale de l’étage de descente est d’amener le LEM sur la Lune. À cet effet, l’étage dispose d’un moteur fusée à la fois orientable et à poussée variable. La modulation de la poussée permet d’optimiser la trajectoire de descente mais surtout de poser en douceur le LEM qui s’est fortement allégé en consommant ses ergols. Le comburant, du peroxyde d’azote (5 tonnes), et le carburant, de l’aérozine 50 (3 tonnes), sont stockés dans quatre réservoirs placés dans les compartiments carrés situés aux quatre coins de la structure. Le moteur se trouve dans le compartiment carré central. Le deuxième rôle de l’étage de descente est de transporter tous les équipements et consommables qui peuvent être abandonnés sur la Lune à la fin du séjour, ce qui permet de limiter le poids de l’étage de remontée.

L’étage de remontée pèse environ 4,5 tonnes. Sa forme complexe, qui résulte d’une optimisation de l’espace occupé, lui donne l’allure d’une tête d’insecte. Il est essentiellement composé de la cabine pressurisée qui héberge deux astronautes dans un volume de 4,5 m³ et du moteur de remontée avec ses réservoirs d’ergols. La partie avant de la cabine pressurisée occupe la plus grande partie d’un cylindre de 2,34 mètres de diamètre et de 1,07 mètre de profondeur. C’est là que se tient l’équipage lorsqu’il n’est pas en excursion sur la Lune. Le pilote (à gauche face à l’avant) et le commandant de bord sont debout, tenus par des harnais qui les maintiennent en place en impesanteur et durant les phases d’accélération. Sur la cloison avant, chaque astronaute a devant lui un petit hublot triangulaire (0,18 m²) incliné vers le bas, qui lui permet d’observer le sol lunaire avec un bon angle de vision, ainsi que les principales commandes de vol et cadrans de contrôle regroupés par panneaux généralement dédiés à un sous-système. Les commandes et contrôles communs sont placés entre les deux astronautes (par exemple la console d’accès à l’ordinateur de navigation), certaines commandes sont doublées (commandes pilotant l’orientation et la poussée des moteurs), les autres commandes sont réparties en fonction des tâches assignées à chaque astronaute. Les panneaux de commandes et coupe-circuit se prolongent sur les parois latérales situées de part et d’autre des astronautes.

Le pilote a au-dessus de sa tête un petit hublot (0,07 m²) qui lui permet de contrôler la manœuvre de rendez-vous avec le module de commande. L’arrière de la cabine pressurisée est beaucoup plus exigu (1,37 × 1,42 m pour 1,52 m de haut) : son plancher est plus haut de 48 cm et, de plus, encombré par un capot recouvrant le sommet du moteur de remontée. Les parois latérales sont occupées par les rangements et à gauche, par une partie du système de contrôle environnemental. Au plafond se trouve l’écoutille utilisée pour passer dans le Module de Commande derrière laquelle se trouve un tunnel court (80 cm de diamètre pour 46 cm de long) comportant un système de verrouillage utilisé pour solidariser les deux vaisseaux. Les forces en jeu au moment de l’accostage qui pourraient déformer le tunnel sont amorties par des poutres qui les répercutent sur toute la structure.

Le LEM ne dispose pas de sas, qui aurait ajouté trop de poids. Pour descendre sur le sol lunaire, les astronautes font le vide dans la cabine et, à leur retour, ils pressurisent la cabine avec les réserves d’oxygène. Pour descendre, ils se glissent dans l’écoutille : celle-ci donne sur une petite plate-forme horizontale qui débouche sur l’échelle dont les barreaux sont situés de part et d’autre d’une des jambes de l’étage de descente.

Pour remplir la mission lunaire, la NASA a dû concevoir plusieurs instruments scientifiques, équipements et véhicules destinés à être mis en œuvre sur le sol lunaire. Les principaux développements sont :

  • le rover lunaire, utilisé à partir de la mission Apollo 15, est un véhicule rustique tous-terrains à propulsion électrique, alimenté par des batteries. Pouvant atteindre la modeste vitesse de 14 km/h, il permet de porter le rayon d’action des astronautes de quelques centaines de mètres à une dizaine de kilomètres et dispose d’une capacité d’emport de 490 kg ;
  • l’ALSEP est un ensemble d’instruments scientifiques installé par les astronautes près de chaque site d’atterrissage à partir d’Apollo 12. Alimenté en énergie électrique par un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG) il comporte de quatre à sept instruments scientifiques dont la composition a varié selon les missions : sismomètre actif ou passif, spectromètre de masse, réflecteur laser, gravimètre, détecteur de poussière, etc. Ces instruments ont fourni en continu, jusqu’à leur arrêt en 1977, des informations sur l’atmosphère, le sol et le sous-sol lunaire : sismicité, vent solaire, température, composition de l’atmosphère, champ magnétique, etc ;
  • les combinaisons spatiales (modèle Apollo A7L) portées par les astronautes, d’une masse de 111 kg avec le système de survie, furent spécialement conçues pour les longues excursions sur le sol lunaire (plus de 7 heures pour certaines sorties des équipages d’Apollo 15, 16 et 17) au cours desquelles les astronautes devaient se déplacer dans un environnement particulièrement hostile – températures extrêmes, micro-météorites, poussière lunaire – tout en effectuant de nombreux travaux nécessitant une certaine flexibilité.

Les six missions lunaires Apollo ont été programmées pour que le module lunaire atterrisse au tout début du jour lunaire (qui dure 28 jours terrestres). Les astronautes bénéficient ainsi d’une lumière rasante pour le repérage du terrain à l’atterrissage (entre 10 et 15° d’élévation au-dessus de l’horizon selon les missions) et de températures relativement modérées : la température au sol passe progressivement de 0 à 130 °C entre le lever du Soleil et le moment où le Soleil culmine au bout de 177 heures terrestres. Compte tenu de ces conditions, pour chaque lieu d’atterrissage, la fenêtre de lancement de la fusée Saturn était réduite à 1 jour par mois pour un site donné.

Le site retenu est toujours situé sur la face visible de la Terre pour que les communications entre le vaisseau et la Terre ne soient pas interrompues ; il n’est pas trop éloigné de la bande équatoriale de la Lune pour limiter la consommation de carburant que nécessiterait un déport du vaisseau vers des latitudes plus élevées.

La fusée décolle systématiquement depuis le Pad 39 du centre spatial Kennedy. Le lancement des 3 000 tonnes de la fusée est particulièrement spectaculaire : les 5 moteurs du premier étage sont allumés simultanément consommant 15 tonnes de carburant chaque seconde puis la fusée, qui est retenue par des pinces, est lâchée dès que les ordinateurs ont vérifié que la poussée des moteurs a atteint sa puissance nominale. La fusée s’élève d’abord très lentement, mettant près de 10 secondes à se dégager de la tour de lancement. La séparation du premier étage S1-C intervient 2 minutes et demie après le lancement à une altitude de 56 km alors que la fusée a atteint une vitesse de Mach 8 (10 000 km/h). Peu après, les moteurs-fusées du deuxième étage S-II s’allument : la jupe inter-étages se détache et la tour de sauvetage est éjectée car le vaisseau spatial est suffisamment haut pour pouvoir retomber sans son aide en cas d’interruption de la mission. Le deuxième étage est à son tour largué alors que la fusée atteint une vitesse de 24 680 km/h et une altitude de 185 km. Le troisième étage S-IVB est alors mis à contribution durant 140 secondes pour placer l’ensemble de la fusée restante sur une orbite circulaire de 180 km onze minutes et demie après le décollage.

Une fois placés en orbite basse, les vaisseaux Apollo (LEM et modules de Commande et de Service) ainsi que le troisième étage de la fusée effectuent un tour et demi autour de la Terre puis le moteur du troisième étage est rallumé pour injecter l’ensemble sur une orbite de transfert vers la Lune. L’injection se traduit par une augmentation de la vitesse de 3 040 m/s (10 000 km/h). Environ une demi-heure après la fin de la poussée, le Module de Commande et de Service (CSM) se détache du reste du train spatial puis pivote de 180° pour venir repêcher le LEM dans son carénage. Après avoir vérifié l’arrimage des deux vaisseaux et pressurisé le LEM, les astronautes déclenchent par pyrotechnie la détente de ressorts situés dans le carénage du LEM : ceux-ci écartent le LEM et le CSM du troisième étage de la fusée Saturn à une vitesse d’environ 30 cm/s. Le troisième étage va alors entamer une trajectoire divergente qui, selon les missions le place en orbite autour du Soleil ou l’envoie s’écraser sur la Lune.

Durant le trajet de 70 heures vers la Lune, des corrections peuvent être apportées à la trajectoire du CSM et du LEM pour optimiser la consommation finale de propergols. Initialement, le déroulement d’une mission Apollo prévoyait une quantité relativement importante de carburant pour ces manœuvres. À l’usage, à peine 5 % de cette quantité sera consommée grâce à la précision de la navigation. Le train spatial est mis en rotation lente pour limiter l’échauffement des vaisseaux en réduisant la durée de l’exposition continue au Soleil.

Une fois arrivé à proximité de la Lune, le moteur du module de commande est allumé pour placer les vaisseaux en orbite en les freinant. Si ce freinage n’est pas réalisé, la trajectoire permet aux vaisseaux de revenir se placer en orbite terrestre après avoir fait le tour de la Lune sans utiliser leurs moteurs. Cette disposition sauvera d’ailleurs la mission Apollo 13. Un peu plus tard, le moteur du CSM est utilisé une deuxième fois pour placer les deux vaisseaux sur une orbite circulaire de 110 km d’altitude.

La descente sur la Lune repose en grande partie sur le système de guidage, navigation et contrôle (PGNCS : Primary Guidance and Control System) piloté par l’ordinateur embarqué (LGC). Celui-ci va d’une part, déterminer périodiquement la position et la trajectoire réelle du vaisseau en utilisant d’abord la centrale inertielle puis le radar d’atterrissage (fonction de navigation), et d’autre part, calculer la trajectoire à suivre en utilisant ses programmes et piloter, en fonction de tous ces éléments, la poussée et l’orientation des moteurs (fonction de guidage). Le pilote du LEM peut toutefois corriger l’altitude en cours à tout moment et, dans la dernière phase, reprendre complètement la main sur les commandes des moteurs. Mais seul le système de navigation et de pilotage permet, en optimisant trajectoire et consommation des ressources, de poser le LEM avant d’avoir épuisé tout le carburant.

L’abaissement de l’orbite est désignée par l’acronyme DOI (Descent Orbit Insertion) dans la terminologie NASA.

L’objectif de cette phase est d’abaisser l’altitude du LEM de 110 km à 15 km au-dessus du sol lunaire. À cet effet, son orbite circulaire est transformée en une orbite elliptique de 15 km sur 110 km. Cette phase permet de réduire la distance à parcourir jusqu’au sol lunaire à un faible coût en propergols (elle ne nécessite qu’une brève impulsion du moteur). La limite des 15 km a été retenue pour éviter que la trajectoire finale ne s’approche trop du relief.

Deux des trois astronautes de l’équipage prennent place dans le Module Lunaire pour descendre sur la Lune. Ils initialisent le système de navigation avant d’entamer la descente vers la Lune. Le LEM et le CSM se séparent avant que le moteur ne soit mis en marche (jusqu’à Apollo 12). Le changement d’orbite est initié lorsque le vaisseau spatial se situe aux antipodes (à une demi-orbite) du point où démarrera la phase suivante. Une fois que la distance entre le LEM et le module de commande est suffisante (une centaine de mètres), une petite accélération est d’abord imprimée par les moteurs contrôlant l’attitude pour plaquer le carburant du moteur de descente contre les vannes de distribution puis le moteur de descente est allumé brièvement pour freiner le LEM d’environ25 m/s (90 km/h).

À partir d’Apollo 14, pour économiser les propergols de l’étage de descente, c’est le moteur du Module de Commande et de Service qui est sollicité pour abaisser l’orbite. Le CSM accompagne donc le LEM dans son orbite elliptique et s’en sépare avant que la descente propulsée ne démarre.

La descente propulsée est caractérisée par une action continue du moteur de descente. Elle démarre lorsque le LEM a atteint le point le plus bas de son orbite elliptique. Elle se décompose elle-même en 3 phases : la phase de freinage, la phase d’approche et la phase d’atterrissage.

La phase de freinage vise à réduire la vitesse du vaisseau de la manière la plus efficace possible : celle-ci va passer de 1 695 m/s (6 000 km/h) à 150 m/s (550 km/h). Le moteur est allumé à 10 % de sa puissance durant 26 secondes, le temps que le moteur s’aligne grâce à son cardan sur le centre de gravité du vaisseau, puis il est poussé au maximum de sa puissance. Le module lunaire qui au début de la trajectoire est pratiquement parallèle au sol va progressivement s’incliner tandis que sa vitesse de descente nulle au départ augmente jusqu’à 45 m/s en fin de phase. Lorsque le LEM se trouve à une altitude inférieure à 12-13 km, le radar d’atterrissage accroche le sol et se met à fournir des informations (altitude, vitesse de déplacement) qui vont permettre de vérifier que la trajectoire est correcte : jusqu’alors celle-ci était extrapolée uniquement à partir de l’accélération mesurée par la centrale à inertie. Une différence trop importante entre les données fournies par le radar et la trajectoire visée ou le non fonctionnement du radar sont des motifs d’interruption de la mission.

La phase d’approche démarre à 7 km du site visé alors que LEM est à une altitude de 700 mètres. Elle doit permettre au pilote de repérer la zone d’atterrissage et de choisir le lieu précis (dégagé) où il souhaite atterrir. Son point de départ est désigné sous le terme de “porte haute” (“high gate”), expression empruntée à l’aéronautique.

Le module lunaire est progressivement redressé en position verticale fournissant au pilote une meilleure vision du terrain. Celui-ci peut ainsi localiser le point d’atterrissage auquel conduit la trajectoire grâce à une échelle gravée sur son hublot graduée en degrés (Landing Point Designator, LPD) : l’ordinateur fournit à la demande l’angle sous lequel l’astronaute peut voir le lieu d’atterrissage sur cette échelle. Si celui-ci juge que le terrain n’est pas propice à un atterrissage ou qu’il ne correspond pas au lieu prévu, il peut alors corriger l’angle d’approche en agissant sur les commandes de vol par incrément de 0,5° dans le sens vertical ou 2° en latéral.

Lorsque le module lunaire est descendu à une altitude de 150 mètres ce qui le place théoriquement à une distance de 700 mètres du lieu visé (point désigné sous le terme de low gate), démarre la phase d’atterrissage. Si la trajectoire a été convenablement suivie, les vitesses horizontale et verticale sont respectivement alors de 66 km/h et 18 km/h. La procédure prévoit que le pilote prenne la main pour amener le module lunaire au sol mais il peut, s’il le souhaite, laisser faire l’ordinateur de bord qui dispose d’un programme de pilotage pour cette dernière partie du vol. En prenant en compte les différents aléas (phase de repérage allongée de deux minutes, modification de la cible de dernière minute de 500 mètres pour éviter un relief, mauvaise combustion finale, jauge de propergol pessimiste), le pilote dispose d’une marge de 32 secondes pour poser le LEM avant l’épuisement des ergols. La dernière partie de la phase est un vol stationnaire à la manière d’un hélicoptère qui permet à la fois d’annuler toutes les composantes de vitesse mais également de mieux repérer les lieux. Des sondes situées sous les semelles du train d’atterrissage prennent contact avec le sol lunaire lorsque l’altitude est inférieure à 1,3 mètre et transmettent l’information au pilote. Celui-ci doit alors couper le moteur de descente pour éviter que le LEM ne rebondisse ou ne se renverse (la tuyère touche presque le sol).

Le séjour sur la Lune est rythmé par les sorties extra-véhiculaires : une unique sortie pour Apollo 11 mais jusqu’à trois sorties pour les dernières missions. Avant chaque sortie, les astronautes doivent faire le plein en eau et oxygène de leur système de survie portable puis enfiler leur tenue. Ils font ensuite le vide avant d’ouvrir l’écoutille qui donne accès à l’échelle.

Les outils et les instruments scientifiques sont sortis des baies de stockage de l’étage de descente puis sont déployés non loin du LEM ou à plus grande distance. À partir d’Apollo 14, les astronautes disposent d’une brouette puis dans le cadre des vols suivants du rover lunaire qui leur permet de s’éloigner d’une dizaine de kilomètres du LEM en transportant de lourdes charges. Le rover occupe une baie entière du module lunaire ; il est stocké en position repliée sur une palette que les astronautes abaissent pour libérer le véhicule. Le rover est déployé par un système de ressorts et de câbles agissant via des poulies et actionnés par les astronautes.

Avant de quitter la Lune, les échantillons géologiques placés dans des conteneurs sont hissés jusqu’à l’étage de remontée grâce à un palan. Le matériel qui n’est plus nécessaire (survie portable, appareils photos, etc.) est abandonné pour alléger au maximum l’étage de remontée.

La phase de remontée doit permettre au LEM de rejoindre le module de commande resté en orbite. Cet objectif est atteint en 2 temps : l’étage du LEM décolle du sol lunaire pour se mettre en orbite basse puis à l’aide de poussées ponctuelles du moteur-fusée, il rejoint le module de commande.

Avant le décollage, la position précise du LEM au sol est entrée dans l’ordinateur afin de déterminer la meilleure trajectoire. L’instant du départ est calculé de manière à optimiser la trajectoire de rendez-vous avec le module de Commande. L’étage de descente reste au sol et sert de plate-forme de lancement. La séparation des deux étages est déclenchée avant le décollage par de petites charges pyrotechniques qui sectionnent les quatre points solidarisant les deux étages ainsi que les câbles et tuyauteries.

Le Module Lunaire suit d’abord une trajectoire verticale jusqu’à une altitude d’environ 75 mètres pour se dégager du relief lunaire puis s’incline progressivement pour rejoindre finalement à l’horizontale le périlune (point bas) d’une orbite elliptique de 15 km sur 67 km.

Un rendez-vous en orbite lunaire est alors effectué entre le CSM (piloté par le troisième membre d’équipage, le seul de la mission à ne pas aller sur la Lune) et le LEM en orbite lunaire. Après que les pierres lunaires ont été transférées, le LEM est libéré et lancé sur une trajectoire qui l’amènera à s’écraser sur la Lune. Le vaisseau spatial peut alors entamer son retour vers la Terre. Apollo 16 et Apollo 17 resteront en orbite une journée de plus pour réaliser des expériences scientifiques et larguer un petit satellite scientifique de 36 kg.

Pour quitter l’orbite lunaire et placer le vaisseau spatial sur la trajectoire de retour vers la Terre, le moteur du module de commande et de service est sollicité durant deux minutes et demie après avoir soigneusement orienté le vaisseau ; il fournit un delta-v d’environ 1 000 m/s qui doit permettre au vaisseau de rejoindre l’orbite terrestre. C’est l’un des moments critiques de la mission car une défaillance du moteur ou une mauvaise précision dans l’orientation condamnerait les astronautes. Le moteur est allumé alors que le vaisseau se situe sur la face située à l’opposé de la Terre de manière à ce que la nouvelle trajectoire, une orbite de transfert fortement elliptique, frôle la surface de la Terre à 40 km d’altitude dans la position qu’elle occupera à l’arrivée du vaisseau. Le trajet de retour dure environ trois jours mais peut être un peu raccourci en optant pour une trajectoire plus tendue. Peu après l’injection sur le trajet de retour (trans-Earth Injection, TEI), une sortie extravéhiculaire est effectuée pour récupérer les films photographiques des caméras placés dans le module de service qui doit être largué avant l’entrée dans l’atmosphère terrestre.

De petites corrections sont effectuées au cours du trajet pour optimiser l’angle d’entrée dans l’atmosphère et le point de chute. Au fur et à mesure que le vaisseau se rapproche de la Terre, la vitesse du vaisseau, qui était tombée à 850 m/s à la limite de l’influence des champs de gravité de la Terre et de la Lune, s’accroît jusqu’à atteindre 11 km/s lorsque le vaisseau pénètre dans les couches denses de l’atmosphère ; celles-ci font sentir leur influence à compter de 120 km d’altitude. Peu avant de pénétrer dans l’atmosphère, le module de service du vaisseau est largué au moyen de systèmes pyrotechniques, emportant avec lui le moteur principal et la majorité des réserves d’oxygène et d’électricité. La rentrée dans l’atmosphère se fait sous un angle très précis fixé à 6,5° avec une tolérance de 1°. Si l’angle de pénétration est trop important, le bouclier thermique qui est porté normalement à une température de3 000 °C durant la rentrée dans l’atmosphère, subit une température supérieure à celle pour laquelle il est conçu et la décélération est plus importante ; ces deux phénomènes pouvant entraîner la mort de l’équipage. Avec un angle inférieur, le vaisseau spatial peut rebondir sur la couche atmosphérique et repartir sur une longue trajectoire elliptique condamnant son équipage incapable de manœuvrer et ne disposant de très peu de réserves d’air.

Après une phase de décélération qui atteint 4 g, le vaisseau a perdu sa vitesse horizontale et descend pratiquement à la verticale. À 7 000 mètres d’altitude, la protection située à l’extrémité conique du vaisseau est éjectée et deux petits parachutes se déploient pour stabiliser la cabine et faire chuter sa vitesse de 480 à 280 km/h. À 3 000 mètres, trois petits parachutes pilotes sont déployés latéralement par des mortiers pour extraire les trois parachutes principaux en évitant qu’ils s’emmêlent. Le vaisseau percute la surface de l’océan à une vitesse de 35 km/h. Les parachutes sont immédiatement largués et trois ballonnets se gonflent de manière à éviter que le vaisseau reste la pointe sous l’eau. Une flottille comprenant un porte-avions ou un porte-hélicoptères est positionnée à l’avance sur la zone où doit amerrir le module de commande. Des avions sont chargés de localiser le point de chute tandis que des hélicoptères amènent sur place des plongeurs qui, montés sur des embarcations légères, récupèrent les astronautes et placent des élingues sur le vaisseau pour qu’il puisse être hissé sur le pont du porte-aéronefs.

Aucun vol orbital américain n’avait encore eu lieu au lancement du programme Apollo. Le seul vol du programme Mercury – ce programme avait débuté en 1959 – avait eu lieu 3 semaines avant le discours du président Kennedy et a été un simple vol balistique faute de disposer d’une fusée suffisamment puissante. Il fallut attendre la mission Mercury-Atlas 6 du 20 février 1962 pour que John Glenn devienne le premier astronaute américain à boucler une orbite autour de la Terre. Trois autres vols habités ont eu lieu en 1962 et en 1963.

À l’issue du programme Mercury, des aspects importants du vol spatial, qui devaient être mis en application pour les vols lunaires, n’étaient toujours pas maîtrisés alors qu’il n’était pas possible de les tester au sol. Les dirigeants de la NASA ont lancé un programme destiné à acquérir ces techniques sans attendre la mise au point du vaisseau très sophistiqué de la mission lunaire : le programme Gemini devait remplir trois objectifs :

  • maîtriser les techniques de localisation, manœuvre et rendez-vous spatial ;
  • mettre au point les techniques permettant de travailler dans l’espace au cours de sorties extra-véhiculaires ;
  • étudier les conséquences de l’apesanteur sur la physiologie humaine au cours de vols de longue durée.

Le vaisseau spatial Gemini, qui devait initialement être une simple version améliorée de la capsule Mercury, s’est transformé au fur et à mesure de sa conception en un vaisseau complètement différent de 3,5 tonnes (contre environ une tonne pour le vaisseau Mercury), capable de voler avec deux astronautes durant deux semaines. Le vaisseau était lancé par une fusée Titan II, missile de l’armée de l’air américaine reconverti en lanceur. Le programme rencontra des problèmes de mise au point. Le lanceur souffrait d’effet pogo, les piles à combustible utilisées pour la première fois fuyaient et la tentative de mise au point d’une aile volante pour faire atterrir la capsule sur le sol ferme a échoué. Tous ces déboires gonflèrent le coût du programme de 350 millions de dollars à 1 milliard de dollars. Toutefois, fin 1963, tout était rentré dans l’ordre et deux vols sans équipage ont pu avoir lieu en 1964 et début 1965. Le premier vol habité Gemini 3 emporta les astronautes Virgil Grissom et John Young le 23 mars 1965. Au cours de la mission suivante, l’astronaute Edward White a réalisé la première sortie dans l’espace américaine. Huit autres missions, émaillées d’incidents sans conséquence, se sont échelonnées jusqu’en novembre 1966 : elles ont permis de mettre au point les techniques de rendez-vous spatial et d’amarrage, de réaliser des vols de longue durée (Gemini 7 est resté près de 14 jours en orbite) et d’effectuer de nombreuses autres expériences.

Parallèlement au programme Apollo, la NASA lance plusieurs programmes pour affiner sa connaissance du milieu spatial et du terrain lunaire. Ces informations sont nécessaires pour la conception des engins spatiaux et préparer les atterrissages. En 1965, trois satellites Pegasus sont placés en orbite par une fusée Saturn I pour évaluer le danger représenté par les micrométéorites ; les résultats seront utilisés pour dimensionner la protection des vaisseaux Apollo. Les sondes Ranger (1961–1965), après une longue série d’échecs, ramènent à compter de fin 1964, une série de photos de bonne qualité de la surface lunaire qui permettent d’identifier des sites propices à l’atterrissage.

Le programme Lunar Orbiter, composé de cinq sondes qui sont placées en orbite autour de la Lune en 1966–1967, complète ce travail : une couverture photographique de 99 % du sol lunaire est réalisée, la fréquence des micrométéorites dans la banlieue lunaire est déterminée et l’intensité du rayonnement cosmique est mesurée. Le programme permet également de valider le fonctionnement du réseau de télémesure. Les mesures effectuées indiquent que le champ gravitationnel lunaire est beaucoup moins homogène que celui de la Terre rendant dangereuses les orbites à basse altitude. Le phénomène, sous-estimé par la suite, réduira à 10 km l’altitude de l’orbite du Lem d’Apollo 15 dont l’équipage était endormi, alors que la limite de sécurité avait été fixée à 15 km pour disposer d’une marge suffisante par rapport aux reliefs. Le 2 juin 1966, la sonde Surveyor 1 effectue le premier atterrissage en douceur sur la Lune fournissant des informations précieuses et rassurantes sur la consistance du sol lunaire (le sol est relativement ferme) ce qui permet de dimensionner le train d’atterrissage du module lunaire.

La fusée Saturn I (ou Saturn C-1) avait été conçue alors que le cahier des charges du programme lunaire n’était pas encore figé. Sa capacité d’emport s’avéra finalement trop faible même pour remplir les objectifs des premières phases du programme. Néanmoins, dix des douze fusées commandées furent construites et lancées entre le 27 octobre 1961 et le 30 juillet 1965, dont six avec l’ensemble des étages. Aucun des composants de cette fusée n’a été réutilisé dans la suite du programme. Après cinq vols consacrés à la mise au point de la fusée (missions SA-1, SA-2, SA-3, SA-4, SA-5), Saturn I a été utilisée pour lancer deux maquettes du vaisseau Apollo (missions A-101, A-102) et placer trois satellites Pegasus en orbite (missions A-103, A-104, A-105).

Les vols de la fusée Saturn IB ont permis la mise au point du troisième étage de la fusée Saturn V (l’étage IVB dont le moteur consommait de l’hydrogène) et d’effectuer les premiers tests du vaisseau spatial Apollo :

  • AS-201 (rétrospectivement et officieusement Apollo 1a) (), mission non habitée, premier essai du lanceur Saturn IB. C’est un vol purement balistique culminant à 450 km (sans mise en orbite) qui emporte un véritable vaisseau Apollo et non une maquette. Il permet de tester avec succès l’étage IVB qui sera réutilisé sur la fusée Saturn V, le moteur principal du vaisseau Apollo qui est mis à feu pour porter la vitesse à 8 km/s, ainsi que le bouclier thermique de la capsule Apollo durant la phase de rentrée atmosphérique ;
  • AS-203 (rétrospectivement et officieusement Apollo 3) (), est une mission non habitée dont l’objectif est d’étudier le comportement de l’hydrogène et de l’oxygène liquide dans les réservoirs une fois la fusée placée en orbite. La mission est un succès ;
  • AS-202 (rétrospectivement et officieusement Apollo 2) () est une mission non habitée. La fusée Saturn 1-B, comme dans le premier vol AS-201, lance sa charge utile sur une longue trajectoire balistique qui lui fait parcourir les trois-quarts du tour de la Terre. La mission doit permettre de tester le comportement du vaisseau Apollo et de la tour de sauvetage fournis dans des versions complètement opérationnelles. Le vaisseau Apollo dispose pour la première fois de ses programmes de pilotage et de navigation et de ses piles à combustible. Le moteur du vaisseau Apollo est allumé à quatre reprises. La rentrée dans l’atmosphère à 8 500 m/s permet de tester le comportement du bouclier thermique soumis à un échauffement prolongé.

Le , alors que l’équipage du premier vol habité Apollo 1 (initialement AS-204) qui doit décoller un mois plus tard effectue une répétition au sol en conditions réelles, un incendie se déclare dans le vaisseau Apollo (CMS) dans lequel les 3 astronautes se trouvent sanglés sur leurs couchettes. Les flammes font rage dans l’atmosphère confinée composée uniquement d’oxygène ; Virgil Grissom, Edward White et Roger Chaffee décèdent asphyxiés sans être parvenus à ouvrir l’écoutille dont le mécanisme complexe ne permettait pas une ouverture rapide. Le vaisseau avait rencontré de nombreux problèmes de mise au point avant l’accident. Le déclenchement de l’incendie sera attribué, sans être clairement identifié, à un court-circuit dû à un fil électrique dénudé. L’enquête révèle l’utilisation de nombreux matériaux inflammables dans la cabine et beaucoup de négligences dans le câblage électrique et la plomberie. Le déclenchement et l’extension de l’incendie avait été favorisé par l’atmosphère d’oxygène pur (dépourvu d’azote) donc extrêmement inflammable, une solution qui était déjà celle des vaisseaux Mercury et Gemini.

De nombreuses modifications ont été apportées pour que la cabine du vaisseau offre une meilleure résistance au feu. L’écoutille a été modifiée pour pouvoir être ouverte en moins de 10 secondes. Une atmosphère d’azote et d’oxygène était utilisée durant la première phase du vol. L’ensemble du programme Apollo subit une revue qui a entraîné la modification de nombreux composants. Les exigences de qualité et les procédures de test ont été renforcées. Tout le programme subit un décalage de 21 mois accroissant la pression sur les équipes : la fin de la décennie approchait. Par ailleurs, tout le monde s’inquiétait de l’avancement du programme soviétique, même si aucune information officielle ne filtrait de l’Union soviétique.

Les déboires du vaisseau spatial Apollo ont permis au programme de développement de la fusée géante Saturn V de rattraper son retard. Celle-ci avait en effet rencontré de nombreux problèmes touchant en particulier le deuxième étage (le S-II qui est encore aujourd’hui le plus gros étage à hydrogène jamais conçu) : excès de poids, phénomènes de vibration (effet pogo), etc.

  • Apollo 4 (), mission non habitée, premier essai du lanceur Saturn V.

La mission Apollo 4 est le premier vol du lanceur géant Saturn V. À cette occasion, un vaisseau Apollo effectue pour la première fois une rentrée atmosphérique qui restera la rentrée terrestre la plus rapide jusqu’à Stardust. Afin de recueillir un maximum d’informations sur le comportement de la fusée, 4098 capteurs sont installés. Le premier lancement de Saturn V est un succès complet.

  • Apollo 5 (), mission non habitée, essai du lanceur Saturn IB et du module lunaire.

La mission Apollo 5 doit permettre de tester le module lunaire dans des conditions de vol réelles, c’est-à-dire dans le vide spatial. Il s’agit en particulier de vérifier le fonctionnement de ses moteurs d’ascension et de descente, ainsi que sa capacité à effectuer les manœuvres de séparation prévues. La mission est également destinée à tester une manœuvre d’urgence consistant à mettre à feu les moteurs d’ascension sans avoir largué l’étage de descente (manœuvre d’interruption de la phase d’atterrissage). Malgré quelques caprices de l’électronique du module lunaire, le fonctionnement de celui-ci peut être validé par ce vol.

  • Apollo 6 () deuxième vol de Saturn V, mission non habitée.

La mission Apollo 6 est une répétition plus complète d’Apollo 4. Le test est peu satisfaisant : deux des moteurs J-2 du 2ème étage cessent prématurément de fonctionner ce qui ne peut être compensé que par une durée de fonctionnement prolongée des autres moteurs de l’étage. Alors que la fusée est sur son orbite de parking, l’unique moteur J-2 du 3ème étage refuse de se rallumer pour simuler l’injection sur une trajectoire lunaire. En sollicitant le moteur du vaisseau Apollo, les équipes de la NASA parviennent malgré tout à effectuer les tests attendus. Malgré ces péripéties, la NASA a estimé que désormais la fusée Saturn V et les véhicules Apollo pouvaient embarquer des équipages en toute sécurité.

Le premier vol habité n’a lieu qu’en octobre 1968 mais les missions destinées à valider le fonctionnement des différents composants du programme et à effectuer une répétition presque complète d’une mission lunaire, se succèdent rapidement. Quatre missions préparatoires se déroulent sans anomalie majeure sur une période de 7 mois.

  • Apollo 7 ( – ).

Apollo 7 est la première mission habitée du programme Apollo. Son but est de valider les modifications effectuées sur le vaisseau spatial à la suite de l’incendie d’Apollo 1 (CMS version 2). Une fusée Saturn 1 B est utilisée car le module lunaire ne fait pas partie de l’expédition. Au cours de son séjour en orbite, l’équipage répète les manœuvres qui seront effectuées lors des missions lunaires. Après avoir quitté l’orbite terrestre et effectué leur rentrée dans l’atmosphère, la capsule et son équipage sont récupérés sans incident dans l’Atlantique. C’était la première mission américaine à envoyer une équipe de trois hommes dans l’espace et à diffuser des images pour la télévision. La fusée Saturn IB ne sera plus utilisée par la suite dans le cadre du programme d’exploration lunaire.

  • Apollo 8 ( – )

La mission Apollo 8 est le premier vol habité à quitter l’orbite terrestre. À ce stade d’avancement du programme, il s’agit d’une mission risquée car une défaillance du moteur du vaisseau Apollo au moment de sa mise en orbite lunaire ou de son injection sur la trajectoire de retour aurait pu être fatale à l’équipage d’autant que le module lunaire a été remplacé par une maquette. Mais les dirigeants de la NASA redoutent un coup d’éclat des Soviétiques pour la fin de l’année et décident de courir le risque. Les astronautes font au total 10 révolutions autour de la Lune. Durant ce vol, ils réalisent de nombreux clichés de la Lune dont le premier lever de Terre. Apollo 8 permet pour la première fois à un homme d’observer directement la “face cachée” de la Lune. L’une des tâches assignées à l’équipage consistait à effectuer une reconnaissance photographique de la surface lunaire, notamment de la mer de la Tranquillité où devait se poser Apollo 11.

  • Apollo 9 ( – )

Apollo 9 constitue le premier essai en vol de l’ensemble des équipements prévus pour une mission lunaire : fusée Saturn V, module lunaire et vaisseau Apollo. Pour la première fois, on baptise le vaisseau Apollo (Gumdrop) et le Lem (Spider), une décision destinée à faciliter les communications avec le sol lorsque les deux vaisseaux ont un équipage. Les astronautes effectuent toutes les manœuvres de la mission lunaire tout en restant en orbite terrestre. Le module lunaire simule un atterrissage puis réalise le premier rendez-vous réel avec le vaisseau Apollo. Les astronautes effectuent également une sortie extravéhiculaire de 56 minutes pour simuler le transfert d’équipage du module lunaire au vaisseau Apollo en passant par l’extérieur (manœuvre de secours mise en œuvre en cas d’amarrage infructueux entre les deux vaisseaux). En outre, ils testent l’utilisation du module lunaire comme “canot de sauvetage” dans la perspective d’une défaillance du vaisseau Apollo ; c’est cette procédure qui sera utilisée avec succès par l’équipage d’Apollo 13.

  • Apollo 10 ( – )

Les dirigeants de la NASA ont envisagé que cette mission soit celle du premier atterrissage sur le sol lunaire, car l’ensemble des véhicules et des manœuvres avait été testé sans qu’aucun problème majeur n’ait été détecté. Mais, dans la mesure où les Soviétiques ne semblaient pas préparer de mission d’éclat, ils ont préféré opter pour une dernière répétition au réalisme encore plus poussé. Peu après avoir quitté son orbite terrestre basse, le vaisseau Apollo, surnommé “Charlie Brown”, a exécuté la manœuvre d’amarrage au LEM. Après s’être séparé du troisième étage de Saturn V, il a effectué une rotation à 180° puis a arrimé son nez au sommet du module lunaire avant de l’extraire de son carénage. Une fois le train spatial placé en orbite autour de la Lune, le module lunaire, surnommé “Snoopy”, a entamé la descente vers le sol lunaire qui a été interrompue à 15,6 km de la surface. Après avoir largué l’étage de descente non sans quelques difficultés dues à une erreur de procédure, le LEM a réalisé un rendez-vous avec le vaisseau Apollo. La mission a reproduit les principales étapes du vol final, à la fois dans l’espace et au sol. Young était aux commandes du vaisseau Apollo alors que Stafford et Cernan occupaient le module lunaire.

Les sept missions suivantes lancées entre 1969 et 1972 ont toutes pour objectifs de poser un équipage en différents points de la Lune, présentant un intérêt géologique. Apollo 11 est la première mission à remplir l’objectif fixé par le président Kennedy. Apollo 12 est une mission sans histoire, contrairement à Apollo 13 qui, à la suite d’une explosion dans le module de service, frôle la catastrophe et doit renoncer à se poser sur la Lune. La NASA a modifié le modèle de module lunaire emporté par les missions à partir d’Apollo 15 pour répondre aux attentes des scientifiques : le séjour sur la Lune est prolongé grâce à des réserves de consommables plus importantes. Le module lunaire plus lourd transporte le rover lunaire qui accroît le rayon d’action des astronautes durant leurs sorties.

  • Apollo 11 ( – )

Le 21 juillet 1969, les astronautes Neil Armstrong et Buzz Aldrin, après un atterrissage mouvementé dans la mer de la Tranquillité, font leurs premiers pas sur la Lune. Armstrong, qui est le premier à sortir du module lunaire, prononce sa phrase devenue depuis célèbre “C’est un petit pas pour un homme, un bond de géant pour l’Humanité” – “That’s one small step for [a] man; one giant leap for mankind”. L’objectif principal de la mission était de réussir l’atterrissage. L’équipage installe une version simplifiée de la station scientifique ALSEP et la sortie extravéhiculaire, au cours de laquelle une vingtaine de kilogrammes de roches lunaires sont collectées, ne dure que 2 heures 30. Après un séjour de 21 heures 38 sur le sol lunaire, le module lunaire décolle sans encombre. À leur arrivée sur Terre, l’équipage et les échantillons lunaires sont placés en quarantaine durant 21 jours pour éviter une éventuelle contamination terrestre par des virus extraterrestres, une procédure exigée par les scientifiques qui sera abandonnée à partir d’Apollo 15.

  • Apollo 12 ( – )

32 secondes après son décollage, la fusée Saturn V est frappée par la foudre, entraînant une perte temporaire de la puissance électrique. Le module lunaire fait un atterrissage de précision dans l’Océan des Tempêtes à 180 m de la sonde spatiale Surveyor 3 dont certains éléments seront ramenés à Terre pour évaluer l’incidence de leur séjour prolongé sur le sol lunaire et dans le vide. Charles Conrad et Alan Bean installent une station scientifique automatisée ALSEP, mènent à bien des observations géologiques et prennent de nouvelles photographies de la Lune et de sa surface. Ils recueillent également 34,1 kg d’échantillons du sol lunaire. Durant ce séjour sur le sol lunaire de 31 heures 31 minutes, les deux astronautes réalisent deux excursions d’un total de 7 heures 45 minutes parcourant ainsi 2 km à pied et s’éloignent jusqu’à 470 m du module lunaire. De nombreuses améliorations ont été réalisées en particulier dans la précision de l’atterrissage par rapport à la mission Apollo 11. Les résultats sont si positifs qu’on projette d’envoyer Apollo 13 dans une zone plus accidentée.

  • Apollo 13 ( – )

La mission est interrompue à la suite de l’explosion d’un réservoir d’oxygène liquide situé dans le module de service d’Odyssey durant le transit de la Terre à la Lune, 55 heures 54 minutes après son envol. Le CSM est pratiquement hors service sans oxygène ni puissance électrique. Les astronautes n’osent pas se servir de son moteur pour manœuvrer. Ils se réfugient dans le module lunaire Aquarius dont ils utilisent les ressources et le moteur pour les manœuvres de correction de trajectoire qui permettent d’optimiser la trajectoire de retour vers la Terre. Heureusement, la trajectoire de transit Terre-Lune a été calculée pour que, en l’absence de manœuvre, le train spatial puisse revenir vers la Terre après avoir fait le tour de la Lune. Les astronautes réintègrent le vaisseau Odyssey immédiatement avant l’arrivée à Terre, larguent le module lunaire qui a servi de radeau de sauvetage avant d’effectuer une rentrée dans l’atmosphère sans encombre. L’explication de l’accident est déterminée sans ambiguïté : durant une vidange du réservoir d’oxygène, 15 jours avant le décollage, la gaine des fils électriques qui le traversent a fondu et ceux-ci se sont retrouvés entièrement dénudés. Lorsque Jack Swigert a actionné le brassage du réservoir, des étincelles ont jailli et déclenché son explosion.

  • Apollo 14 ( – ).

Le début du transit vers la Lune est marqué par un incident qui manque d’interrompre la mission : l’équipage doit s’y reprendre à cinq reprises pour parvenir à amarrer le module CSM au module lunaire. Apollo 14 atterrit dans la région accidentée de Fra Mauro qui était l’objectif initial d’Apollo 13. Un des moments marquants de la mission se produit lorsque Alan Shepard, qui est le premier (et le seul) des astronautes du programme Mercury à marcher sur la Lune, tire 2 balles de golf à l’aide d’un club emmené clandestinement. Shepard et Edgar Mitchell ont passé plus de 9 heures au cours de 2 sorties à explorer une zone où la NASA pensait trouver des roches figurant parmi les plus anciennes. Ils ont ramené 42,9 kg d’échantillons rocheux.

  • Apollo 15 ( – )

Apollo 15 est la première mission à emporter un module lunaire alourdi grâce, entre autres, à l’optimisation du lanceur Saturn V. Le poids supplémentaire est principalement constitué par le rover lunaire et des consommables (oxygène et puissance électrique) embarqués à bord du module lunaire Apollo qui permettent d’allonger le séjour sur la Lune de 35 heures à 67 heures. David Scott et James Irwin passent 2 jours et 18 heures sur le sol lunaire. Au cours de leurs trois sorties extravéhiculaires, qui durent en tout 18 heures 36 minutes, ils parcourent plus de 28,2 km à proximité du mont Hadley grâce au rover lunaire. Parmi les 76 kg de roches prélevées, les astronautes trouvent ce qu’on pense être un cristallin de la croûte lunaire originelle vieille d’environ 4,6 milliards d’années. Un petit satellite emportant trois expériences scientifiques est largué alors que le CMS est en orbite autour de la Lune. Worden fait une sortie spatiale de 16 minutes dans l’espace alors que le vaisseau Apollo se trouve encore à 315 000 km de la Terre. Au retour, durant la descente vers le sol terrestre, un des trois parachutes se met en torche sans dommage pour l’équipage.

  • Apollo 16 ( – )

Apollo 16 est la première mission à se poser sur les hauts-plateaux lunaires. John Watts Young et Charles Duke passent 20 heures 14 minutes sur la Lune, installant plusieurs expériences, parcourant 26,7 km à l’aide du rover lunaire et recueillant 95,4 kg d’échantillons rocheux. L’équipage largue un mini-satellite destiné à étudier les particules et le champ magnétique solaire.

  • Apollo 17 ( – )

Apollo 17 est la dernière mission sur la Lune. L’astronaute Eugene Cernan et son compagnon Harrison Schmitt, un géologue civil américain, le seul astronaute scientifique du programme Apollo à avoir volé, sont les derniers hommes à marcher sur la Lune : ils y passent 22 h 05 min, parcourant grâce à la Jeep lunaire 36 km dans la région des monts Taurus, près du cratère de Littrow. C’est l’équipage qui ramène le plus de roches lunaires (111 kg) et effectue la plus longue sortie extra-véhiculaire.

La NASA se préoccupe dès 1963 de la suite à donner au programme Apollo. En 1965, l’agence crée une structure affectée aux missions postérieures à celles déjà planifiées regroupées sous l’appellation Apollo Applications Program (AAP). La NASA propose plusieurs types de mission dont le lancement en orbite d’une station spatiale, des séjours prolongés sur la Lune mettant en œuvre plusieurs nouveaux modules dérivés du LEM, une mission habitée vers Mars, le survol de Vénus par une mission habitée, etc. Mais les objectifs scientifiques trop vagues ne réussissent pas à convaincre le Congrès américain beaucoup moins motivé par les programmes spatiaux “post-Apollo”. Par ailleurs, les priorités des États-Unis ont changé : les dispositifs sociaux mis en place par le président Lyndon Johnson dans le cadre de sa guerre contre la pauvreté (Medicare et Medicaid) et surtout un conflit vietnamien qui s’envenime prélèvent une part croissante du budget. Ce dernier ne consacre aucun fonds à l’AAP pour les années 1966 et 1967. Les budgets votés par la suite ne permettront de financer que le lancement de la station spatiale Skylab réalisée en utilisant un troisième étage de la fusée Saturn V.

En 1970, le programme Apollo lui-même est touché par les réductions budgétaires : la dernière mission planifiée (Apollo 20) est annulée tandis que les vols restants sont étalés jusqu’en 1974. La NASA doit se préparer à se séparer de 50 000 de ses employés et sous-traitants (sur 190 000) tandis que l’on annonce l’arrêt définitif de la fabrication de la fusée Saturn V qui ne survivra donc pas au programme. Un projet de mission habité vers Mars (pour un coût compris entre trois et cinq fois celui du programme Apollo) proposé par un comité d’experts sollicité par le nouveau président républicain Richard Nixon ne reçoit aucun appui ni dans la communauté des scientifiques ni dans l’opinion publique et est rejeté par le Congrès sans débat. Le 20 septembre 1970, le responsable de la NASA, démissionnaire, annonce que les contraintes budgétaires nécessitent de supprimer deux nouvelles missions Apollo 18 et Apollo 19.

L’annulation des missions laisse trois fusées Saturn V inutilisées dont l’une permettra néanmoins de lancer la station spatiale Skylab. Les deux restantes sont aujourd’hui exposées au Johnson Space Center et au centre spatial Kennedy. La station spatiale Skylab est occupée successivement par trois équipages lancés par des fusées Saturn IB et utilisant des vaisseaux Apollo (1973). Une fusée Saturn IB a été utilisée pour le lancement de la mission Apollo-Soyouz qui emportait un vaisseau spatial Apollo (1975). Ce sera la dernière mission à utiliser du matériel développé dans le cadre du programme Apollo. Le coût du programme est évalué à 25,4 milliards de dollars en 1969 (équivalent à 135 milliards de dollars, en 2006).

L’objectif fixé au programme Apollo par le président Kennedy en 1961 est rempli au-delà de toute espérance. L’astronautique américaine a su développer dans un temps record un lanceur d’une puissance inimaginable dix ans auparavant, maîtriser complètement le recours à l’hydrogène pour sa propulsion et réaliser ce qui paraissait, peu de temps auparavant, relever de la science-fiction : amener l’homme sur un autre astre. Malgré le saut technologique, le taux de réussite des lancements des fusées Saturn a été de 100 % et tous les équipages ont pu être ramenés à Terre. Aux yeux du monde entier le programme Apollo est une démonstration magistrale du savoir-faire américain et de sa supériorité sur l’astronautique soviétique qui au même moment accumule les échecs. Pour beaucoup d’Américains cette victoire démontre la supériorité de la société américaine même si cette foi dans leur système est fortement ébranlée à la même époque par l’ampleur de la contestation étudiante liée à la guerre du Viêt Nam et l’agitation sociale qui touche en particulier la minorité noire dans les grandes villes liée avec le mouvement des droits civiques.

Le programme Apollo, lorsqu’il est lancé, répond à des considérations de politique extérieure : l’architecture des missions et la conception des véhicules sont définies sans se soucier de leur pertinence et de leur pérennité du point de vue de la recherche scientifique. Celle-ci est intégrée dans le projet tardivement et avec beaucoup de difficultés. Absorbés par les défis techniques à relever, la NASA et le MSC – ce dernier était particulièrement concerné puisque chargé de la conception des vaisseaux habités et de l’entraînement des astronautes – ont du mal à consacrer des forces à la prise en compte des besoins scientifiques. Enfin, membres de la NASA et scientifiques (ceux-ci étant représentés notamment par le National Academy of Sciences et le Space Science Board) ont tâtonné longtemps pour mettre au point un mode de travail constructif, chacun voulant assumer la conduite des projets. Après avoir lancé les premières études en 1962, le Space Science Board définit au cours de l’été 1965 les points clés à traiter pour les 15 prochaines années dans le domaine de la recherche lunaire. Ce document servira de cahier des charges pour la conception des expériences scientifiques à mettre en œuvre au cours des missions Apollo.

Pour mener des recherches scientifiques sur le terrain, il valait mieux disposer de scientifiques entraînés comme astronautes que de pilotes – le vivier dans lequel avait puisé jusque-là la NASA – formés à la géologie. En 1965, malgré les réticences d’une partie du management, la NASA recrute 6 scientifiques. Seuls deux d’entre eux étaient des pilotes vétérans et les autres durent suivre une formation de pilote de chasseur à réaction. Début 1966, le MSC, après avoir été plusieurs fois relancé par la direction de la NASA, mit en place une structure destinée aux expériences scientifiques permettant d’amorcer le processus de développement des instruments embarqués. Seul le géologue Schmitt aura l’occasion d’aller sur la Lune.

Les missions Apollo ont permis de collecter en tout 382 kg de roches lunaires dans six régions différentes de notre satellite (à comparer aux 336 grammes ramenés sur Terre par les missions soviétiques robotisées du programme Luna à la même époque). Ces roches sont conservées dans un bâtiment construit à cet effet au Centre spatial de Houston. Une organisation est mise en place pour la fourniture de petits échantillons de roches aux scientifiques du monde entier qui en font la demande. Un institut consacré aux sciences planétaires, le Lunar and Planetary Institute, est créé à la même époque à Houston pour faciliter la coopération internationale et centraliser les résultats des études menées. Par ailleurs de nombreuses données scientifiques ont été collectées au cours des missions : mesures effectuées par les astronautes durant leur séjour sur le sol lunaire, photographies prises depuis l’orbite lunaire, relevés effectués par les instruments logés dans une des baies du module de service à partir de la mission Apollo 15. Enfin, les stations scientifiques ALSEP, comportant de 3 à 8 instruments et déposées sur le sol lunaire durant les sorties extravéhiculaires, ont transmis leurs mesures aux stations terrestres jusqu’à l’épuisement de leur source d’énergie radioactive en septembre 1977. Les réflecteurs laser qui faisaient partie des ALSEP mais n’ont pas besoin d’une source d’énergie, car complètement passifs, sont encore utilisés de nos jours pour mesurer les variations de distance entre la Terre et la Lune.

Contre toute attente les roches lunaires ramenées comme les observations et les mesures effectuées n’ont pas permis de trancher entre les différents scénarios de formation de la Lune : produit de la collision entre un astre vagabond et la Terre (thèse aujourd’hui privilégiée), capture d’un astre par la Terre, formation en parallèle, etc. En effet, l’interprétation de données issues d’un milieu extraterrestre s’est avérée beaucoup plus difficile que ce que les scientifiques avaient imaginé, car nécessitant entre autres, un gros effort de recherche interdisciplinaire. Les échantillons de roche collectées indiquent une géologie complexe aussi les scientifiques estiment que la Lune est, dans ce domaine, en grande partie inexplorée malgré les 6 expéditions Apollo. Les données collectées par les 4 sismomètres ont permis d’esquisser une modélisation de la structure interne de la Lune : une croûte de 60 km d’épaisseur surmontant une couche homogène et de nature différente de 1 000 km d’épaisseur avec en profondeur un cœur à moitié fondu (1 500 °C) constitué sans doute de silicates. Les altimètres laser d’Apollo 15 et 16 ont confirmé que le centre de gravité de la Lune ne coïncidait pas avec son centre géométrique. Les données géologiques et géochimiques recueillies ont été par contre beaucoup plus difficiles à interpréter et n’ont permis de tirer que des conclusions générales : les échantillons reflètent une composition chimique différente de celle de la Terre avec une proportion plus faible des éléments les plus volatils et plus d’éléments radioactifs que la moyenne cosmique. Trois types de roche semblent prédominer : des basaltes riches en fer dans les mers, des plagioclases ou anorthosites riches en aluminium dans les zones situées en altitude et des basaltes riches en uranium et en thorium avec des concentrations importantes de potassium, terres rares et phosphore (basaltes “KREEP”). Mais pour certains scientifiques de cette époque, ces roches ne reflètent pas la composition du sol de la Lune primordiale sans doute enseveli par le bombardement constant subi par celle-ci depuis plusieurs milliards d’années.

L’impact du programme Apollo et des programmes spatiaux américains contemporains sur l’évolution technologique est indirect et porte sur des domaines bien précis. Il est difficile de distinguer la contribution du programme de celle des projets militaires (missile balistique) qui le précèdent ou l’accompagnent. Si les technologies concernées peuvent être clairement identifiées, il est beaucoup moins facile de mesurer précisément l’incidence du programme spatial sur les progrès constatés.

L’industrie métallurgique, qui doit répondre à des exigences particulièrement sévères (allègement, absence de défaut) et aux contraintes de l’environnement spatial (vide entraînant la sublimation des métaux, vibration, chaleur), crée de nouvelles techniques de soudure, dont le soudage par explosion, pour obtenir des pièces sans défaut. Le recours à l’usinage chimique, qui deviendra plus tard un procédé essentiel pour la fabrication des composants électroniques, est fréquent. Il a fallu mettre au point de nouveaux alliages et recourir à des matériaux composites. Les instruments de mesure installés dans les engins spatiaux ont dû satisfaire des exigences de précision, fiabilité et rapidité beaucoup plus élevées que la norme. L’instrumentation biomédicale est née de la nécessité de contrôler l’état de santé des astronautes en vol. Enfin, les projets de la NASA des années 1960 ont permis d’affiner les techniques de calcul de la fiabilité et de mettre au point un grand nombre de techniques de gestion de projet : PERT, WBS, gestion de la valeur acquise, revue technique, contrôle qualité.

Le programme Apollo a contribué à l’essor de l’informatique : le développement des programmes de navigation et de pilotage des vaisseaux Apollo voit apparaître la scission entre matériel et logiciel. Les méthodes de programmation et de test sont également en partie nées des exigences de fiabilité et de la complexité des logiciels développés pour le programme. Enfin, le projet lance l’utilisation des circuits intégrés qui ont fait leur apparition en 1961. La NASA achète au début du programme 60 % de la production mondiale pour les besoins des ordinateurs des vaisseaux Apollo.

L’ère spatiale débute en plein âge d’or d’une science-fiction américaine inspirée par les réalisations techniques nées de la Seconde Guerre mondiale et incarnée par des écrivains comme Isaac Asimov, Robert Heinlein, Arthur C. Clarke. Leurs œuvres dressent en images saisissantes et crédibles, le portrait d’une civilisation terrestre et plus particulièrement américaine qui s’est étendue aux planètes voisines ou aux étoiles. Des ingénieurs comme le futur concepteur de la Saturn V Wernher von Braun (ce dernier à travers ses contacts avec Walt Disney) contribuent également à populariser l’idée de l’exploration de l’espace par l’homme. Lorsque le programme Apollo est lancé, la rhétorique sous-jacente de la littérature de fiction spatiale (nouvelle frontière, conquête de l’espace) est reprise dans le discours de responsables politiques et de ceux l’agence spatiale. Aiguillés par la NASA, des magazines comme Life, la télévision américaine en pleine expansion, transforment la course à l’espace et le programme Apollo en particulier, en un feuilleton haletant, suivi avec passion par les Américains et dont les astronautes sont les héros. Le film 2001, l’Odyssée de l’espace, réalisé en collaboration étroite avec les spécialistes de l’industrie spatiale et qui sort en 1968, reflète l’idée que se font beaucoup d’un futur spatial qui semble désormais à portée de main.

Lorsque les astronautes d’Apollo 8 effectuent le voyage initial vers la Lune, donnant à des millions de téléspectateurs pour la première fois la possibilité d’apercevoir leur planète plongée dans l’espace, ils sont sans doute nombreux à partager le sentiment qui inspire au poète Archibald MacLeish ce texte intitulé “Riders on Earth together, Brothers in eternal cold” (“Passagers solidaires de la Terre, frères dans le froid éternel”) qui a été imprimé le jour de Noël à la Une du New York Times :

“To see the earth as it truly is, small blue and beautiful in that eternal
Silence where it floats, is to see ourselves as riders on the Earth together,
Brothers on that bright loveliness in the eternal
Cold – brothers who know now they are truly brothers”

“Contempler la Terre telle qu’elle est réellement, petit joyau bleu flottant dans un silence éternel,
C’est réaliser que nous sommes des passagers solidaires de la Terre,
Frères pour l’éternité sur cette beauté multicolore au milieu du froid éternel,
Frères qui réalisent maintenant qu’ils sont vraiment frères”.

Les photos de la Terre prises depuis l’espace lointain par les équipages du programme Apollo frapperont les esprits à l’époque. La plus célèbre de ces photos est La Bille bleue prise par les astronautes d’Apollo 17. D’autres photos, comme celles montrant un lever de Terre au-dessus d’un sol lunaire dépourvu de couleurs ou celles mettant en évidence la minceur de la couche atmosphérique ont fait prendre conscience du caractère unique et fragile de notre planète, le vaisseau Terre. Ces images ont sans doute contribué à l’expansion des mouvements écologiques au cours des décennies suivantes.

Le 20 juillet 1969, 600 millions de téléspectateurs, soit un cinquième de la population mondiale de l’époque, assistent en direct à la télévision aux premiers pas de Neil Armstrong et Buzz Aldrin. Si presque tout le monde s’accorde sur le fait qu’il s’agit d’un événement marquant, il y a toutefois des voix pour s’élever contre le gaspillage d’argent comme certains représentants de la communauté noire américaine, à l’époque en pleine ébullition. L’écrivain de science-fiction Ray Bradbury, qui participe à un débat à la télévision à Londres, durant lequel il se heurte aux critiques émanant, entre autres, de l’activiste politique irlandaise Bernadette Devlin, s’insurge “Au bout de 6 milliards d’années d’évolution, cette nuit, nous avons fait mentir la gravité. Nous avons atteint les étoiles… et vous refusez de fêter cet événement ? Allez au diable !”.

Le mot de Neil Armstrong, “C’est un petit pas…”, a été immédiatement repris et adapté tandis que l’expression “Si on a pu envoyer des hommes sur la Lune, alors on devrait pouvoir…” devint une phrase passe-partout. Mais l’intérêt pour le programme spatial faiblit rapidement. Le déroulement de la mission Apollo 12, pourtant filmé en couleurs contrairement à Apollo 11, a été beaucoup moins suivi. Les commentaires très techniques, hors de portée de l’Américain moyen, l’absence de péripéties banalisaient l’événement. Il a fallu l’accident d’Apollo 13, qui replaçait l’homme au cœur de la mission, pour raviver l’intérêt du public.

Plusieurs films et de nombreux documentaires ont pris pour sujet le programme Apollo. On peut citer notamment Apollo 13, réalisé en 1995 par Ron Howard, qui reconstitue les péripéties du vol Apollo 13. The Dish, réalisé en 2000 par Rob Sitch, est une semi-fiction retraçant l’histoire de la construction d’une station de réception terrestre en Australie qui doit recevoir la première émission télévisuelle émise depuis la Lune par Apollo 11. In the Shadow of the Moon est un documentaire de 2008 constitué à partir de films d’actualités diffusés à l’époque, de documents internes de la NASA et d’interviews de plusieurs astronautes encore en vie.

Au début des années 1970, alors que le programme Apollo touche à sa fin, certains décideurs politiques envisagent l’arrêt des vols habités trop coûteux et aux retombées limitées. La fin de la guerre froide et l’effondrement du programme spatial soviétique a privé le projet habité américain d’une grande partie de ses justifications. Mais Richard Nixon ne veut pas être celui qui a arrêté les missions habitées auxquelles se rattache encore malgré tout une part de prestige. Par ailleurs, si l’opinion publique et la communauté scientifique s’accordent sur la nécessité de réduire le budget spatial en particulier consacré aux vols habités, le président n’est pas insensible au lobbying de l’industrie et aux considérations électorales : la Californie qui concentre une grande partie des emplois de l’astronautique – les effectifs employés par l’industrie aérospatiale en Californie passent de 455 000 à 370 000 personnes entre 1967 et 1970 – est un enjeu important pour les élections à venir. En partie pour répondre aux critiques sur le coût du programme Apollo, la NASA a élaboré à cette époque son projet de navette spatiale qui doit permettre d’abaisser de manière significative le prix du kilogramme placé en orbite par rapport aux lanceurs non réutilisables. Le président Nixon donne son feu vert au programme de la navette spatiale mais celle-ci devra s’inscrire par la suite dans un cadre budgétaire spatial civil en décroissance constante : les sommes allouées à la NASA passent progressivement de 1,7 % du budget total de l’État fédéral en 1970 à 0,7 % en 1986, son point le plus bas. Les espoirs suscités par la navette spatiale seront déçus : on estime en 2008, alors que le programme de la navette est en voie d’achèvement, que chaque vol de la navette spatiale américaine revient à 1,5 milliard de dollars en intégrant les coûts de développement : un coût non concurrentiel par rapport à celui d’un lanceur classique. La souplesse opérationnelle n’est pas non plus au rendez-vous : la cadence de lancement atteint 5 % de celle prévue initialement.

La communauté scientifique américaine tire un bilan négatif du programme Apollo. Les retombées scientifiques du programme sont limitées au regard des sommes investies et la part du programme spatial consacrée à la science (satellites scientifiques, sondes spatiales) a diminué durant les années Apollo. Le phénomène se répétera d’ailleurs au cours des décennies suivantes, les programmes scientifiques de la NASA étant régulièrement victimes soit des dépassements budgétaires des programmes spatiaux habités soit d’arbitrages en leur défaveur. Aussi, l’Académie des Sciences américaine demande à l’époque que l’activité spatiale soit recentrée sur des thèmes scientifiques et ses applications dans le domaine de la météorologie, l’agriculture, l’hydrologie, l’océanographie, etc. Elle s’oppose également au développement de la navette spatiale. La communauté scientifique est aujourd’hui dans son ensemble toujours peu favorable aux missions habitées au-delà de l’orbite basse : en 2004, à la suite de la relance des missions habitées vers la Lune et Mars, le comité chargé du financement de l’astrophysique au sein de l’American Physical Society, s’inquiétait de l’importance des fonds monopolisés par ce type de mission aux objectifs mal cernés au détriment de projets, comme les télescopes spatiaux, qui avaient largement prouvé leur intérêt scientifique.

Après les progrès fulgurants des années 1960 dont le débarquement lunaire constitue l’acmé, le vol spatial habité, contrairement à toutes les prédictions de l’époque, s’est replié durant ses cinquante dernières années sur l’orbite terrestre basse. L’astronaute Gene Cernan, dans son autobiographie publiée en 1999, écrit “Tout se passe comme si le programme Apollo avait vu le jour avant son heure, comme si le président Kennedy avait été chercher une décennie au cœur du XXIème siècle et qu’il avait réussi à l’insérer au début des années 1960”. Pour l’historien américain J.R. McNeill, l’aventure du programme Apollo et de l’exploration spatiale en général pourrait être une impasse condamnée à devenir dans le futur une simple note de bas de page de l’histoire de la civilisation, à moins que des découvertes ne relancent son intérêt ou que renaisse une course au prestige entre des nations disposant de moyens financiers suffisants.

À l’époque du débarquement sur la Lune, il existait déjà une petite minorité d’incrédules qui se recrutait aux États-Unis dans les classes sociales les plus défavorisées, coupées de toute connaissance scientifique, et les minorités. L’audience de la thèse du moon hoax (canular lunaire) s’élargit dans les années 1970 lorsqu’un climat de défiance vis-à-vis des institutions s’installe chez beaucoup d’Américains dans le sillage du scandale du Watergate et de la guerre du Viêt Nam : c’est à cette époque, symbolisée dans les médias par le film Les Trois Jours du Condor, qu’est tourné Capricorn One (1978) qui raconte l’histoire d’un faux débarquement sur Mars mis en scène par la NASA. En 2001, l’émission “Théorie du complot : avons-nous atterri sur la Lune ?”, basée sur des pseudo témoignages scientifiques et diffusée sur la chaîne de télévision Fox rencontre un succès d’audience qui témoigne surtout de l’absence de culture scientifique de ses auditeurs. Malgré ses incohérences évidentes, la théorie du faux débarquement sur la Lune continue à trouver des partisans pour les raisons déjà citées mais sans doute également parce que l’événement est si éloigné de toute expérience personnelle, qu’il dégage pour beaucoup un sentiment d’irréalité.

La stagnation du programme spatial habité américain après les succès du programme Apollo suscite un intense sentiment de frustration chez beaucoup de passionnés d’astronautique. Au moment même où le programme Apollo subit un coup d’arrêt à la fin des années 1960, naissent des associations militant pour un programme spatial habité ambitieux prolongeant l’effort spatial engagé. Selon T.E. Dark, l’apparition de ces mouvements est à mettre en relation avec la crise que subit à la fin des années 1960 l’idée de progrès, une croyance au cœur de la société américaine. L’apparition du mouvement écologique, un scepticisme naissant vis-à-vis des bienfaits de la croissance économique et la crainte d’un déclin culturel américain expliquent principalement cette crise. Promouvoir le programme spatial était un moyen de faire revivre l’idée de progrès sous une autre forme.

L’association la plus connue à l’époque, la L5 Society, préconise la colonisation de l’espace par la création de gigantesques habitats spatiaux au point de Lagrange L5. Elle reçoit l’attention du Congrès américain ainsi que de la NASA. Mais le concept d’habitats spatiaux géants ne dépassera jamais le stade de l’étude théorique, car il nécessite de lancer un million de tonnes en orbite autour de la Terre en 6 ou 10 ans, un objectif qui ne pouvait être atteint que si le coût de la mise en orbite était abaissé à 55 dollars le kg comme envisagé par l’étude de Gerard K. O’Neill et la NASA en 1975-1977. La L5 Society disparait en 1987, victime des désillusions nées de la crise de l’énergie et des déboires de la navette spatiale américaine. En 1998 est fondée la Mars Society qui milite pour la colonisation de Mars. Son créateur, Robert Zubrin, rédige plusieurs ouvrages très documentés sur les moyens de mener une mission habitée sur Mars. The Planetary Society est une association plus ancienne, née en 1980, dont le fondateur le plus connu est Carl Sagan, qui a un ancrage international et compte plus de 100 000 membres. Plus réaliste, elle milite surtout pour l’exploration du système solaire mais a tout de même apporté son soutien au programme de mission habitée vers la “planète rouge” de la Mars Society.

Depuis la mission habitée Apollo 17 de 1972, plus aucun astronaute ne s’est éloigné de plus de quelques centaines de kilomètres de la Terre. Le 20 juillet 1989, pour le 20ème anniversaire de l’atterrissage d’Apollo 11, le président des États-Unis George H. W. Bush lance un programme spatial ambitieux sur 30 ans, le Space Exploration Initiative (SEI), qui doit permettre l’installation d’une base permanente sur la Lune. Mais son coût, l’absence de soutien dans l’opinion publique et les fortes réticences du Congrès font capoter le projet. En 2004, son fils, le président George W. Bush, rend public les objectifs à long terme qu’il souhaite assigner au programme spatial américain alors que l’accident de la navette spatiale Columbia vient de clouer au sol une flotte de navettes spatiales vieillissantes et que le sort de la station spatiale internationale, dont l’achèvement approche, est en suspens. Le projet présidentiel Vision for Space Exploration veut replacer l’Homme au cœur de l’exploration spatiale : le retour d’astronautes sur la Lune est programmé avant 2020 pour une série de missions destinées à préparer une éventuelle présence permanente de l’homme sur le sol lunaire et mettre au point le matériel nécessaire à de futures missions habitées sur Mars fixées à une échéance beaucoup plus lointaine. Cette fois ci, l’opinion comme le Congrès sont favorables au projet : le programme Constellation est alors mis sur pied par la NASA pour répondre aux attentes présidentielles. Il prévoit la construction de deux types de lanceur Ares I et Ares V ainsi que, de manière similaire au programme Apollo, deux vaisseaux habités Altair et Orion. La NASA utilise, en les adaptant, des moteurs-fusées développés pour la fusée Saturn V, les propulseurs à poudre de la navette spatiale ainsi que de nombreuses installations au sol remontant à l’époque du programme Apollo. Mais le programme prend du retard et se heurte à un problème de financement qui selon les plans initiaux, doit s’effectuer sans augmentation substantielle du budget global de la NASA. À la suite de son investiture, le président américain Barack Obama fait expertiser le programme Constellation par la commission Augustine, créée à cet effet le 7 mai 2009. Celle-ci conclut qu’il manque 3 milliards de $ par an pour atteindre les objectifs fixés mais confirme l’intérêt d’une seconde exploration humaine de la Lune comme étape intermédiaire avant une mission habitée vers Mars. Début février 2010 le président Obama annonce l’annulation du programme Constellation qui est confirmée par la suite.

Source : Wikipédia France

APOLLO 17

Mentionné sur Tomorrow

Apollo 17 () est la dernière mission du programme spatial Apollo à emmener des hommes à la surface de la Lune. Avec cette mission, l’agence spatiale américaine, la NASA, conclut le projet lancé en 1961 par le président John F. Kennedy qui avait pour objectif d’amener des hommes sur la Lune. Apollo 17 est, comme Apollo 15 et 16, une mission de type J, caractérisée par un important volet scientifique. Le module lunaire utilisé permet aux astronautes de séjourner 3 jours sur la surface de la Lune ; les sorties extra-véhiculaires peuvent durer jusqu’à huit heures tandis que la mobilité des astronautes est accrue grâce au rover lunaire ; le vaisseau Apollo emporte des expériences scientifiques mises en œuvre en surface mais également en orbite.

Le site d’atterrissage retenu, la vallée Taurus-Littrow, fait partie d’une région de hauts plateaux : ceux-ci constituent un objectif scientifique majeur car cette formation géologique, fréquente sur la Lune, n’a pu être étudiée par les missions précédentes. La vallée semble par ailleurs avoir conservé des traces d’activité volcanique récente. L’étude sur place de ces formations, ainsi que les échantillons de roches et de sol ramenés sur Terre, doivent fournir des informations structurantes sur la géologie de la Lune. Pour remplir cette mission l’équipage d’Apollo 17 comprend le pilote du vaisseau Apollo, Ronald Evans, qui reste en orbite autour de la Lune, le commandant Eugene Cernan et le copilote du module lunaire Harrison H. Schmitt qui est le premier scientifique à faire partie d’une mission spatiale de la NASA. Schmitt est un géologue dont les connaissances vont faciliter l’étude sur le terrain et la collecte des roches lunaires.

La fusée Saturn V emportant le vaisseau Apollo 17 décolle du Centre spatial Kennedy le 7 décembre 1972. Le module lunaire se pose le 11 décembre sur le site d’alunissage prévu. Cernan et Schmitt enchaînent au cours de leur séjour trois sorties extravéhiculaires sur le sol lunaire d’une durée totale de 22 heures 4 minutes, au cours desquelles ils collectent 110 kilogrammes de roches lunaires et parcourent à bord de leur véhicule 36 kilomètres, établissant un nouveau record dans tous ces domaines. Le module lunaire redécolle sans encombre de la surface de la Lune et le vaisseau Apollo, après un voyage de retour sans incident, amerrit dans l’océan Pacifique le 19 décembre. Apollo 17 est un succès sur le plan scientifique et démontre la fiabilité remarquable des équipements. Mais le programme Apollo, victime d’arbitrages budgétaires et d’un certain désintérêt des politiques pour les enjeux scientifiques, se conclut avec cette mission qui reste à ce jour la dernière à avoir emmené des hommes sur la Lune.

Le programme Apollo est lancé par le président John F. Kennedy le 2 mai 1961 avec comme objectif d’envoyer un homme à la surface de la Lune et de l’en ramener sain et sauf avant la fin de la décennie ; il s’agit de démontrer la supériorité des États-Unis sur l’Union soviétique dans le domaine spatial, devenu un enjeu politique dans le contexte de la guerre froide. Le 20 juillet 1969, l’objectif fixé à l’agence spatiale américaine, la NASA, est atteint lorsque les astronautes de la mission Apollo 11 parviennent à se poser sur la Lune. À cette date neuf autres missions sont programmées. Mais les ambitions du programme sont rapidement revues à la baisse. Les priorités des États-Unis ont changé : les dispositifs sociaux mis en place par le président Lyndon Johnson dans le cadre de sa guerre contre la pauvreté (Medicare et Medicaid) et surtout un conflit vietnamien qui s’envenime prélèvent une part croissante du budget du pays. Pour les décideurs politiques américains, le programme Apollo a rempli son principal objectif en prouvant la supériorité technique des États-Unis sur l’Union soviétique, et la science ne justifie pas les dépenses envisagées pour les missions à venir. En 1970, la dernière mission planifiée, Apollo 20, est annulée tandis que les vols restants sont étalés jusqu’en 1974 ; la chaîne de fabrication de la fusée Saturn V, chargée de lancer les vaisseaux du programme, est également arrêtée, mettant fin à tout espoir d’une prolongation du programme. Le 20 septembre 1970, le responsable de la NASA, démissionnaire, annonce que les contraintes budgétaires nécessitent de supprimer deux nouvelles missions Apollo 18 et Apollo 19 ; les économies attendues sont d’environ 50 millions de dollars. Désormais Apollo 17, septième mission ayant pour objectif de déposer des hommes sur la Lune, doit être la dernière et aucun retour vers le satellite naturel de la Terre n’est plus envisagé par la suite.

Apollo 17 est, la troisième mission lunaire de type J après Apollo 15 et Apollo 16. Toutes les missions de ce type profitent d’un lanceur Saturn V plus puissant que celui mis en œuvre pour Apollo 11 à 14, qui permet d’emporter une charge utile plus importante : la durée du séjour sur la Lune est doublée, passant à trois jours, les astronautes disposent d’un véhicule, le rover lunaire, les sorties extra-véhiculaires peuvent durer jusqu’à huit heures et le module de service emporte des équipements scientifiques. Comme pour les missions précédentes, l’équipage d’Apollo 17 utilise deux vaisseaux distincts :

Le module de commande et de service Apollo, baptisé America pour l’identifier dans les échanges radio, est le vaisseau principal dans lequel les astronautes séjournent à l’aller comme au retour. Il comporte deux sous-ensembles : le module de commande et le module de service. Le module de commande (5,8 tonnes) comprend la cabine pressurisée de 6,5 m³ dans laquelle séjournent les astronautes ; celle-ci est protégée par un bouclier thermique qui lui permet de résister à la rentrée atmosphérique au retour sur Terre. Le module de service (25,5 tonnes) comprend la propulsion principale (SPS Service Propulsion System) qui joue un rôle essentiel dans le déroulement de la mission en permettant la mise en orbite lunaire puis le retour vers la Terre, l’essentiel des consommables nécessaires à la survie des astronautes (énergie, eau, oxygène) et de l’instrumentation scientifique. Le module de service est largué juste avant la rentrée atmosphérique.

Le module lunaire Apollo, baptisé Challenger, est quant à lui utilisé par deux des membres d’équipage pour descendre sur le sol lunaire, y séjourner puis revenir. Il comprend deux sous-ensembles : d’une part l’étage de descente (10 tonnes) qui rassemble l’ensemble de propulsion utilisé pour la descente sur le sol lunaire, les principales réserves de consommables (eau, énergie, oxygène), l’instrumentation scientifique et le rover lunaire ; d’autre part le module de remontée (4,5 tonnes), le seul à remonter en orbite à la fin du séjour lunaire, qui comprend la partie pressurisée de 4,5 m³ dans laquelle vivent les astronautes, ainsi que la propulsion utilisée pour le retour en orbite lunaire. L’étage de remontée est abandonné une fois que les astronautes ont réintégré le vaisseau principal.

L’équipage de la mission Apollo 17 devait comprendre initialement Eugene Cernan, commandant de la mission et pilote du module lunaire, Ronald Evans, pilote du module de commande, et Joe Engle. Il s’agissait de l’équipage de rechange de la mission Apollo 14 qui devait, selon la tradition, devenir l’équipage principal trois missions plus tard. Mais l’annulation des missions postérieures à Apollo 17 a bouleversé cette règle. En effet, la NASA n’avait sélectionné jusque-là que des anciens pilotes militaires pour composer les équipages des missions car ils constituaient depuis le début de l’ère spatiale l’unique source de recrutement. Sous la pression de la communauté scientifique, la NASA avait commencé à former des scientifiques pour les missions lunaires du programme Apollo. Le premier d’entre eux, le géologue Harrison Schmitt devait voler dans le cadre de la mission Apollo 18 annulée en 1970. Pour la communauté scientifique il n’était pas admissible qu’autant d’argent ait été dépensé pour explorer la Lune sans qu’un seul spécialiste du domaine ne participe à une mission ; un pilote formé à la géologie ne pouvait en aucun cas se substituer à un géologue professionnel. La NASA a décidé donc de remplacer Joe Engle par Harrison Schmitt qui avait par ailleurs démontré au cours des entraînements qu’il pouvait parfaitement exercer les fonctions de copilote du module lunaire. À la suite de ce changement, l’équipage d’Apollo 17 est constitué de :

Eugene Cernan est un vétéran qui a déjà accompli deux missions spatiales. Après un cursus universitaire scientifique, il devient pilote d’avion de chasse de la marine de guerre américaine. Il est recruté en 1963 par la NASA. Cernan est un des deux astronautes de la mission Gemini 9 au cours de laquelle il effectue la deuxième sortie extravéhiculaire américaine. Il est copilote à bord du module lunaire de la mission Apollo 10 qui effectue une répétition en grandeur réelle de l’atterrissage sur la Lune en s’approchant à moins de 14 km de sa surface. Il est le commandant de la mission Apollo 17 et pilote le module lunaire. Cernan a 38 ans lors de son séjour sur la Lune.

Harrison Schmitt qui a 37 ans au moment de la mission Apollo 17, est le premier scientifique à participer à une mission de la NASA. Il a décroché un doctorat en géologie en 1964 et a travaillé dans les services géologiques américains. Il est recruté en 1965 avec le premier groupe des astronautes scientifiques et se forme au pilotage durant un an. Il joue un rôle-clé dans la formation de ses camarades astronautes au domaine de la géologie et participe à la mise au point des méthodes d’investigation et de navigation sur le sol lunaire. Schmitt s’associe également aux activités d’analyse des roches ramenées de la Lune. En 1970, il est le premier scientifique à être affecté à une mission et sera le seul à voler dans le cadre du programme Apollo. Lors de la mission Apollo 15, il est l’un des membres de l’équipage de réserve et, pour la mission Apollo 17, il est copilote du module lunaire.

Ronald Evans a suivi un cursus universitaire scientifique avant de devenir pilote d’avion de chasse dans la marine de guerre américaine. Il est sélectionné par la NASA en 1966 et effectue sa première mission dans le cadre d’Apollo 17. Il est l’un des astronautes de soutien de l’équipage principal lors des missions Apollo 7 et Apollo 11 puis fait partie de l’équipage de réserve de la mission Apollo 14. Il est le pilote du module de commande et de service Apollo et à ce titre restera en orbite lorsque ses deux camarades descendront sur le sol lunaire. Evans a 39 ans en 1972.

L’équipage qui doit remplacer les astronautes titulaires de la mission en cas de maladie, accident ou autre événement imprévu est constitué de John Young (commandant), Charles Duke et Stuart Roosa (pilote du module de commande). Initialement l’équipage de rechange devait être constitué par les astronautes de la mission Apollo 15 mais celui-ci a été disqualifié à la suite de la découverte d’un trafic de timbres emportés clandestinement dans l’espace puis revendus à un marchand allemand spécialisé dans la philatélie.

L’entraînement de l’équipage titulaire et de celui de remplacement pour la mission Apollo 17 débute en septembre 1971 et se poursuit jusqu’à quelques jours du lancement. Il comprend des formations théoriques et pratiques sur les différents sous-systèmes et équipements scientifiques, le travail en simulateur, des formations sur les sciences lunaires ainsi que des cours dans différents domaines (médecine, photographie…). Les trois astronautes passent entre 1 500 et 1 700 heures à se former spécifiquement pour la mission. Cernan et Schmitt passent notamment 300 à 350 heures dans le simulateur du module lunaire et plus de 600 heures à se préparer à leurs excursions sur le sol lunaire à travers des formations théoriques et pratiques (prospection géologique sur Terre, simulations), tandis qu’Evans passe plus de 600 heures dans le simulateur du module de commande et de service. Par ailleurs les deux équipages sont astreints à un entraînement physique et à un certain nombre d’heures de pilotage de leurs avions d’entraînement à réaction T-33.

Les missions spatiales robotiques et habitées lancées au cours de la décennie qui précède la mission Apollo 17 ont fait progresser les connaissances sur la Lune dans de nombreux domaines : composition chimique du sol, origine des cratères, caractéristiques du champ magnétique, date de formation des mers, activité sismique. Mais beaucoup d’interrogations subsistent notamment sur la structure interne de la Lune, sa formation et l’histoire de son évolution, l’existence d’une activité volcanique récente. Les scientifiques ne disposent toujours pas d’échantillon de roche de la croûte originale. Pour répondre aux interrogations qui subsistent, les scientifiques souhaitent étudier en priorité les régions de hauts plateaux et le manteau sombre qui pourrait être d’origine volcanique. Les processus concernés sont la surrection des hauts plateaux, le remplissage des zones situées à basse altitude et la formation du manteau volcanique. La mission Apollo 17 doit :

  • Recueillir des échantillons de la croûte originelle et de dépôts volcaniques ;
  • Déterminer l’âge et la composition des hauts plateaux et des zones de remplissage situées en basse altitude ;
  • Déterminer la composition et l’âge du manteau sombre ;
  • Déterminer la nature des roches composant le glissement de terrain.

Les résultats scientifiques de la mission sont étroitement liés au site d’atterrissage retenu. Apollo 17 étant la dernière mission permettant l’étude in situ de la Lune, le comité de la NASA chargé de la sélection du site d’atterrissage n’a pris en considération que les sites ayant la plus haute priorité d’un point de vue scientifique et répondant aux critères suivants :

  • Fournir des échantillons de roches de la région des hauts plateaux qui soient plus anciens que ceux à l’origine de l’impact de la mer des Pluies. Le site doit être donc aussi éloigné que possible de cette mer ;
  • Permettre la récupération de matériau d’origine volcanique datant de moins de 3 milliards d’années, afin de comprendre l’évolution thermique de la Lune et d’étudier la nature de son volcanisme ;
  • Faire en sorte que les caractéristiques de l’orbite du module de commande et de service, qui reste en orbite durant le séjour sur la Lune, permettent de survoler de nouvelles régions par rapport à celles qui avaient été déjà étudiées par les instruments des missions Apollo 15 et Apollo 16. Mais dans la mesure où le vaisseau Apollo 17 embarque de nouveaux instruments, les responsables de la mission souhaitent également que les zones survolées soient en partie identiques à celles des deux missions précédentes pour pouvoir comparer les données collectées.

Contrairement aux missions précédentes, l’emplacement des instruments ALSEP n’est pas considéré comme un facteur déterminant pour le choix du site.

Plusieurs sites candidats sont écartés successivement : un site situé sur la face cachée de la Lune qui, du fait de sa localisation, pose des problèmes de communications entre la mission et la Terre ; un autre présente un risque durant la phase d’atterrissage et un troisième site puisqu’il est à portée des futures missions de retour d’échantillon du programme Luna soviétique. Trois zones d’atterrissage sont l’objet d’une étude plus poussée.

À l’époque de la sélection du site d’atterrissage d’Apollo 16 le cratère Alphonsus est considéré comme le site favori pour Apollo 17 : les spécialistes pensent y trouver des échantillons de roches antérieures à la formation des mers, et la présence de matériau volcanique sur le plancher du cratère relativement récent semble probable. Mais le site est éliminé par la suite car le matériau ancien, présent sur les parois du cratère, pourrait être enfoui sous des couches plus récentes le rendant inaccessible aux astronautes. Le cratère Gassendi est un site favorable pour l’obtention de roches anciennes et il donne la possibilité de dater à la fois le cratère et le bassin d’impact occupé par la mer des Humeurs. Mais aucune trace de volcanisme a été observée près de la zone d’atterrissage et le terrain, au relief difficile, pourrait constituer un obstacle aux déplacements des astronautes.

Taurus-Littrow est une vallée étroite située dans les monts Taurus qui bordent la mer de la Sérénité. En prélevant des échantillons sur les parois nord et sud de la vallée, on doit à la fois pouvoir obtenir des roches des hauts plateaux et dater l’impact à l’origine de la mer de la Sérénité. Un glissement de terrain sur la paroi sud doit en particulier placer à portée des astronautes les échantillons des roches convoitées. Par ailleurs Al Worden, membre de l’équipage d’Apollo 15, a remarqué au cours d’observations effectuées depuis l’orbite plusieurs cratères entourés d’un matériau particulièrement sombre que certains spécialistes attribuent à d’anciens cônes volcaniques. Un de ces cratères, baptisé Shorty, proche du glissement de terrain, constitue un objectif majeur d’une éventuelle mission. Par ailleurs, bien que le site soit situé dans une vallée étroite entourée de part et d’autre de montagnes qui culminent entre 1,5 et 2 km, les photos prises par Apollo 15 montrent que la zone d’atterrissage est dégagée. La vallée est assez large pour que la marge d’erreur acceptable à l’atterrissage atteigne 4 km dans le sens longitudinal et 3 km par le travers ; or durant les précédentes missions l’écart entre le site d’atterrissage et le lieu visé a toujours été inférieur à 500 mètres. Par ailleurs, dans l’éventualité où le rover lunaire serait victime d’une défaillance, les distances sont assez faibles pour que les astronautes puissent atteindre à pied les zones géologiques permettant de remplir les objectifs principaux de la mission. C’est finalement le site de Taurus-Littrow qui est choisi au cours d’une séance du comité de sélection qui a lieu le 11 février 1972 : le risque couru par les astronautes à l’atterrissage est légèrement supérieur à ce qui était envisagé mais le retour scientifique potentiel est beaucoup plus important que celui du cratère Alphonsus également finaliste.

La vallée de Taurus-Littrow est située sur la bordure sud-est de la Mer de la Sérénité. Il y a environ 3,8 à 3,9 milliards d’années un astéroïde ou un noyau de comète de grande taille s’est abattu à l’emplacement actuel de la Mer en creusant une cuvette d’environ 700 km de diamètre. De nombreux blocs de rochers arrachés par l’impact ont été projetés sur le pourtour du cratère d’impact où par ailleurs des pans du sol se sont soulevés en réaction ; le tout a formé des chaines de montagnes qui bordent la Mer. À certains endroits les blocs qui s’étaient relevés se sont affaissés immédiatement après leur surrection et ont créé un réseau de vallées radiales dont fait partie la vallée de Taurus-Littrow. Celle-ci se situe dans la partie sud-ouest des Monts Taurus immédiatement au sud du cratère Littrow. Environ 100 ou 200 millions d’années après l’événement qui a donné naissance à la Mer de la Sérénité, de grandes quantités de lave fluide ont surgi de l’intérieur de la Lune et ont rempli les régions basses telles que les mers créées par les impacts d’astéroïdes. L’éruption des laves fluides s’est souvent produite au niveau des fractures situées sur les marges des mers. Parfois ce volcanisme effusif s’est accompagné d’éruptions explosives donnant naissance à un matériau formé de petites perles de verre. Celui-ci peut être orangé ou très sombre comme ce qui avait été observé avant la mission à quelques endroits, en bordure de la Mer de la Sérénité soulevant l’espoir d’un volcanisme récent.

La vallée de Taurus-Littrow s’étire sur un axe nord-ouest/sud-est. L’extrémité nord-ouest débouche sur la partie centrale de la Mer de la Sérénité : à cet endroit la vallée qui est en partie obstruée par une colline haute d’un kilomètre (Family Mountain) a une largeur d’environ 7 kilomètres. L’autre extrémité est fermée par une montagne de grande taille baptisée Massif Est. Au sud, une passe étroite, partiellement coupée par un grand cratère, permet d’atteindre une autre vallée. À l’ouest de cette passe, le Massif Sud forme la paroi sud-ouest de la vallée. Au nord du Massif Est se trouve une passe qui débouche sur une autre vallée puis, vers l’ouest, deux massifs : les Collines Sculptées et le Massif Nord qui forment la deuxième paroi de la vallée. Un escarpement baptisé Lee-Lincoln, haut parfois de 80 mètres, barre la vallée du nord au sud.

Le site d’atterrissage retenu est situé au centre de la vallée à bonne distance des massifs et à environ 6 km avant l’escarpement qui coupe la vallée. Le site a été choisi de manière à ce que le module lunaire durant la phase d’atterrissage survole les Collines Sculptées à une altitude suffisante pour aboutir dans la vallée, sans être trop éloigné du massif sud pour permettre un retour à pied en cas de panne du rover lunaire. Le terrain visé est une zone relativement plate située au milieu d’une série de cratères de grande taille. Le plus important est le cratère Camelot de 600 mètres de diamètre qui doit fournir des échantillons de roches représentatifs du matériau de la vallée. Situé à un kilomètre à l’ouest du site visé, il doit fournir un repère pour le pilote du Module Lunaire. Trois cratères de plus petite taille, baptisés Punk, Rudolph et Poppie sont situés à proximité immédiate du site d’atterrissage et fournissent les repères pour la phase terminale de la descente du module lunaire.

La mission Apollo 17 embarque, comme les précédentes missions, de nombreuses expériences scientifiques. Certaines sont montées dans le Module de commande et de service Apollo, qui reste en orbite autour de la Lune. Les autres se répartissent entre l’ensemble instrumental ALSEP, déployé sur le sol lunaire par les astronautes et destiné à collecter des données transmises en continu vers la Terre après leur départ, et des instruments à déployer au cours des sorties extravéhiculaires pour des mesures ponctuelles. La mission comprend également plusieurs expériences médicales et biologiques, nécessitant dans certains cas la participation de l’équipage.

Les principaux instruments scientifiques du Module de commande et de service Apollo, formant le Scientific instrument module (SIM), sont installés dans la baie n°1 du module de service. Ces instruments, qui sont activés peu avant la mise en orbite lunaire, comprennent :

  • Le sondeur lunaire (Lunar Sounder) est un radar à synthèse d’ouverture qui doit permettre d’étudier la structure géologique de la Lune jusqu’à une profondeur de 1,3 km. Ses principaux composants sont le radar CSAR (Coherent Synthetic Aperture Radar), un enregistreur optique et deux antennes, qui sont déployées une fois que l’ensemble Apollo est en orbite : une antenne HF, constituée par un dipôle de 24,4 mètres, et une antenne Yagi VHF ;
  • Le radiomètre infrarouge à balayage ISR (Infared Scanning Radiometer) doit permettre de mesurer la température du sol lunaire avec une précision de 1 kelvin et une résolution spatiale de 2 km, nettement accrue par rapport aux mesures effectuées jusque-là depuis la Terre. La partie optique du capteur pivote de 162° perpendiculairement à l’axe de progression du vaisseau spatial pour balayer les zones survolées. Cet instrument doit détecter des lieux anormalement froids ou chauds permettant de localiser d’éventuels évents de gaz chauds, des indices d’activité volcanique et des différences dans les structures de surface ;
  • Le spectromètre en ultraviolet lointain FUS (Far Ultraviolet Spectrometer) est chargé d’analyser la composition atomique et la densité de l’atmosphère très ténue qui entoure la Lune. En analysant les longueurs d’ondes comprises entre 1 175 et 1 675 Angstrœms, l’instrument doit permettre de détecter la présence des atomes d’hydrogène, de carbone, d’azote, d’oxygène, de krypton et de xénon. Le spectromètre doit permettre également de mesurer les radiations de la partie du spectre électromagnétique réfléchie par le sol lunaire et émise par les sources galactiques ;
  • Le spectromètre rayons gamma est une expérience déjà embarquée sur Apollo 15 et 16. Un cristal de iodure de sodium sensible aux rayons gamma doit fournir des informations complémentaires permettant de calibrer les résultats fournis par les missions précédentes ;
  • La caméra panoramique, dotée d’un objectif de 610 mm, fournit des photos en noir et blanc ou en couleurs, mono ou stéréo, de la surface de la Lune avec une résolution de 2 mètres couvrant une surface de 28 × 334 km (angle de vue de 11° sur 108° perpendiculaire à l’axe de progression). La cassette du film photographique, d’une capacité de 1 650 photos (masse 33 kg), est récupérée en orbite par un astronaute au cours d’une sortie extra-véhiculaire ;
  • La caméra utilisée pour cartographier la Lune utilise un objectif de 76 mm et restitue des photos couvrant une surface de 170 × 170 km à une altitude de 11,5 km. Une seconde caméra, dont l’axe optique forme un angle de 96° avec la précédente, fournit des photos du champ d’étoiles permettant de situer les photos de la surface de la Lune. Comme la caméra panoramique, il s’agit d’un équipement développé pour les satellites de reconnaissance américains de l’époque, notamment les satellites Corona ;
  • L’altimètre laser permet de mesurer l’altitude du vaisseau avec une précision de 2 mètres. Il est couplé avec les deux caméras pour fournir une altitude de référence au centre des zones photographiées.

Comme les missions lunaires Apollo précédentes, Apollo 17 emporte l’ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package), une suite d’instruments scientifiques qui doivent être installés sur le sol lunaire. Disposant d’une source d’énergie et d’un émetteur ils permettent la collecte et la transmission des données après le départ des astronautes. L’ALSEP embarqué par Apollo 17 comprend cinq instruments, dont quatre n’ont jamais été déployés au cours des missions précédentes :

  • Le détecteur de micrométéorites et éjectats LEAM (Lunar Ejecta And Meteorites) est conçu pour détecter les micrométéorites et les matériaux lunaires éjectés par l’impact de ceux-ci. L’objectif est de déterminer les variations sur le long terme des flux de poussière cosmique et leurs origines. Il s’agit notamment de déterminer la corrélation entre ces évolutions et la traversée des plans orbitaux des comètes, des nuages de météorites, de la contribution des particules interstellaires et d’un phénomène nommé “focalisation des particules de poussières par la Terre” ;
  • Le sismomètre LSPE (Lunar Seismic Profiling Experiment) est utilisé pour déterminer la composition du sous-sol lunaire sur plusieurs kilomètres de profondeur, en analysant les ondes sismiques générées par des charges explosives. Il comprend trois sous-ensembles : 4 géophones déployés par les astronautes de manière à former un triangle équilatéral (le quatrième étant positionné au centre), une antenne chargée de transmettre un signal aux charges explosives, et 8 charges explosives d’une masse comprise entre 50 g et 4 kg. Les charges sont installées à des distances comprises entre 150 et 2 500 m des capteurs par les astronautes, durant leurs excursions en rover lunaire ;
  • Le spectromètre de masse LACE (Lunar Atmospheric Composition Experiment) a comme objectif de déterminer la composition de l’atmosphère lunaire pour les particules dont la masse atomique est comprise entre 1 et 110. LACE est capable de détecter des gaz dont la pression est supérieure à 1 milliardième de milliardième de celle de l’atmosphère terrestre ;
  • Le gravimètre LSG (Lunar Surface Gravimeter) effectue des mesures très précises de la gravité lunaire et de son évolution dans le temps. Les scientifiques espéraient que les données recueillies puissent être utilisées pour confirmer l’existence des ondes gravitationnelles ;
  • L’instrument de mesure des flux thermiques HFE (Heat Flow Experiment) a déjà été installé lors des missions Apollo 15 et 16. Il mesure les variations thermiques du sous-sol pour déterminer à quel rythme la chaleur interne de la Lune s’évacue vers l’extérieur. Ces mesures doivent permettre d’estimer la radioactivité interne et permettre de comprendre l’évolution thermique de la Lune. L’instrument comporte un boîtier électronique et deux sondes. Chaque sonde est placée dans un trou de 2,5 mètres de profondeur foré par les astronautes.

L’énergie permettant aux instruments de fonctionner est fournie par un générateur thermoélectrique à radioisotope (RTG) de 70 watts : l’électricité est produite par des thermocouples qui utilisent la chaleur dégagée par la radioactivité d’une capsule de plutonium 238. Un boîtier central muni d’un émetteur/récepteur radio contrôle l’ensemble des instruments : il reçoit les instructions de la Terre et les transfère aux instruments, ainsi que l’énergie fournie par le RTG. Il recueille les données scientifiques transmises par les instruments avant de les envoyer vers la Terre.

Durant leur séjour à la surface de la Lune, les astronautes utilisent d’autres instruments scientifiques pour recueillir des données :

  • Le rover lunaire emporte un gravimètre (Traverse Gravimeter) qui doit permettre de mesurer les variations du champ de gravité lunaire sur les différents sites étudiés au cours des excursions des astronautes. Cet instrument est susceptible de fournir un éclairage sur la structure interne de la Lune. L’utilisation de l’instrument nécessite que le rover soit à l’arrêt ;
  • L’instrument SEP (Surface Electrical Properties) permet de mesurer les propriétés électriques du sol lunaire à différentes profondeurs. Elles sont compilées avec les données fournies par le gravimètre et le sismomètre actif, ces informations permettant de fournir une modélisation géologique des couches supérieures de la Lune. L’instrument comprend un émetteur envoyant successivement des ondes sur plusieurs fréquences comprises entre 1 et 32 MHz. L’émetteur est déployé sur le sol de la Lune à une centaine de mètres du module lunaire ; un récepteur embarqué sur le rover lunaire enregistre les ondes transmises directement et indirectement via le sol. Ces données et la localisation des différentes mesures en réception sont enregistrées et ramenées sur Terre pour être exploitées ;
  • La sonde à neutrons lunaires est chargée de déterminer le volume de neutrons captés par le régolite lunaire. Il comprend une tige de 2,4 mètres de long pour 2 cm de diamètre, qui doit être enfoncée dans le sol durant la première sortie extravéhiculaire. Elle doit être retirée et ramenée sur Terre pour être analysée ;
  • Le détecteur de rayons cosmiques LSCRE (Lunar Surface Cosmic Ray Experiment) est destiné à mesurer le nombre et l’énergie des particules lourdes ou très énergétiques du vent solaire. Cet équipement de petite taille (encombrement total 22,5 x 6,3 x 1,1 cm, pour une masse de 163 grammes) comprend deux capteurs composés d’une feuille de mica, installés par l’équipage au début de la première sortie extravéhiculaire, l’un sur le flanc exposé au Soleil du module lunaire, l’autre à l’ombre. Ils sont récupérés par les astronautes à la fin de la dernière sortie pour pouvoir être examinés sur Terre ;
  • Les observations des astronautes et les photographies prises durant les sorties extravéhiculaires doivent contribuer à déterminer les caractéristiques mécaniques et physiques du sol lunaire à proximité de la zone d’atterrissage du module lunaire.

Trois des expériences de la mission Apollo 17 ont pour objectif d’analyser l’impact des rayons cosmiques sur la matière vivante ; ils sont constitués en majorité de protons expulsés par des événements astronomiques violents, et contenant suffisamment d’énergie pour bousculer la structure atomique de la matière :

  • Les équipages des missions Apollo précédentes avaient observé des flashs lumineux, généralement lorsqu’ils se reposaient dans le module de commande avec les lumières éteintes. L’origine de ces phénomènes était attribuée aux rayons cosmiques. La génération des flashs lumineux pouvait relever de deux mécanismes : la génération de phosphènes ou l’effet Vavilov-Tcherenkov. Durant le transit entre la Terre et la Lune il est prévu plusieurs expériences permettant de confirmer le lien existant entre les rayons cosmiques et les flashs lumineux. Lors de l’expérience, un des astronautes doit porter sur sa tête un dispositif nommé ALFMED comportant des détecteurs capables de caractériser les rayons cosmiques incidents (date/heure, quantité d’énergie et trajectoire), tandis que les autres astronautes qui portent des masques sur les yeux signalent l’apparition de flash lumineux ;
  • Biocore est une expérience qui cherche à déterminer si les rayons cosmiques peuvent endommager les cellules non régénératives tels que les nerfs contenus dans l’œil et le cerveau. Cinq souris à poche, une espèce originaire du désert de Californie et donc très résistante, sont équipées de détecteurs de rayons cosmiques qui permettent, après la mission, de reconstituer le trajet des rayons cosmiques qui ont traversé leur crâne. Les souris sont placées dans des tubes individuels, eux-mêmes insérés dans un cylindre de 33,8 cm de long et de 17,8 cm de diamètre qui leur fournit nourriture et oxygène sans aucune intervention de l’équipage :
  • Biostack comprend 6 soucoupes contenant différents organismes vivants (spores, bactéries, œufs), entre lesquelles s’intercalent des détecteurs de rayons cosmiques. L’ensemble est contenu dans un cylindre en aluminium d’une masse de 2,4 kg. Biostack a déjà volé sur Apollo 16 et ne nécessite également aucune intervention des astronautes.

D’autres expériences biologiques sont effectuées :

  • Le pilote du module de commande doit tester une combinaison anti-G qu’il doit porter durant la rentrée atmosphérique, au retour de la mission sur Terre. Son efficacité doit être déterminée par le biais d’examens médicaux pratiqués sur l’astronaute immédiatement après l’amerrissage (“Splash down”) du module ;
  • Tout au long de la mission Apollo 17, sauf durant leur séjour sur le sol lunaire, les astronautes sont soumis à une expérience portant sur les gains et les pertes métaboliques. À cet effet, ils doivent notamment prélever quotidiennement un échantillon de leur urine qui est analysé au retour sur Terre.

D’autres expériences ou recueils de données à objectif scientifique sont réalisés dans le module de Commande :

  • Le radiomètre infrarouge et le spectromètre ultraviolet sont utilisés, après l’éjection d’une certaine quantité d’eau par le vaisseau, pour étudier l’incidence de la contamination de l’environnement proche du vaisseau sur les observations réalisées avec des instruments optiques, en prévision de la mise en œuvre de l’observatoire installé à bord de la station spatiale Skylab ;
  • Les émissions du transpondeur en bande S du vaisseau sont utilisées pour mesurer les anomalies du champ de gravité de la Lune. Les modifications de l’orbite induites par ces irrégularités sont détectées depuis la Terre par mesure de l’effet Doppler découlant des variations du vecteur vitesse du vaisseau ;
  • Dans le module de commande, les astronautes disposent d’un appareil photographique moyen format Hasselblad équipé d’un objectif Zeiss 80 mm qui peut être remplacé par un objectif Zeiss Sonnar de 250 mm pour les photos de la Lune ou de la Terre à grande distance, d’un Nikon F (format 35 mm) équipé d’un objectif Nikkor de 55 mm et d’une caméra 16 mm. Le module de commande est également équipé avec une caméra de télévision ;
  • Analyse de la cratérisation du hublot du module de commande. La surface de celui-ci est analysée après le retour à Terre pour détecter les impacts de micrométéorites d’une masse supérieure à un trillionième de gramme ;
  • Des expériences de physique portant sur l’écoulement des fluides utilisant un équipement scientifique dédié sont réalisées durant le transit entre la Terre et la Lune, pour analyser les effets de l’absence de gravité dans différents cas de figure.

La fusée Saturn V emportant le vaisseau Apollo 17 décolle du Centre spatial Kennedy le 7 décembre 1972 à 0h33min51s (heure locale), après une première interruption du compte à rebours à 30 secondes du lancement qui s’avère dû à un problème technique mineur. Malgré l’heure tardive, un demi million de personnes font le déplacement pour observer le lancement. Ce sera le seul décollage nocturne d’une mission Apollo. La mise en orbite terrestre se déroule sans incident. Environ trois heures plus tard, le troisième étage de la fusée Saturn est rallumé pour injecter le vaisseau Apollo et le module lunaire sur une trajectoire de transit vers la Lune. Une demi-heure plus tard, le Module de commande et de service Apollo effectue la manœuvre consistant à s’amarrer tête bêche au Module lunaire ; le troisième étage de la fusée Saturn V est largué et inséré sur une trajectoire de collision avec la surface de la Lune. L’étage s’écrase le 10 décembre 1972 sur le sol lunaire à la vitesse de 2,55 km/s sous un angle de 55° par rapport à l’horizontale en dégageant une énergie de 4,71 × 10 ergs ; l’impact, détecté par les sismomètres déposés par les missions précédentes, fournit des indications précieuses sur la structure du sous-sol lunaire. Deux heures après le début du transit vers la Lune, un des astronautes, sans doute Schmitt, réalise une photo de l’hémisphère visible de la Terre parfaitement éclairée car le vaisseau se trouve exactement sur l’axe joignant le Soleil et la Terre. Cette photo, nommée “La Bille bleue” pour la ressemblance de la Terre avec un élément du jeu de bille, devient très rapidement populaire au point d’être, selon certaines sources, la photo la plus diffusée dans le monde.

Une correction de la vitesse d’environ 3 m/s est effectuée à mi-distance entre la Terre et la Lune pour parfaire la trajectoire. Le 10 décembre, le moteur principal SPS du vaisseau Apollo est allumé pour réduire la vitesse de 908 m/s, afin de l’insérer sur une orbite lunaire de 315 × 95 km ; celle-ci est abaissée à 109 × 28 km environ 4 heures plus tard en modifiant à nouveau la vitesse de 61 m/s. Par rapport aux missions précédentes les différents manœuvres aboutissant à l’atterrissage ont été optimisées pour permettre au module lunaire de se poser dans la vallée au plus près du point visé : les orbites ont été modifiées pour augmenter la marge de carburant disponible à l’approche du sol, et une connaissance plus précise du champ de gravité lunaire a été affinée pour réduire les manœuvres de correction de vitesse. Après avoir séjourné durant 17 heures sur cette orbite, Cernan et Schmitt embarquent dans le module lunaire Challenger puis déclenchent la séparation avec le module de Commande et de Service. Ce dernier remonte sur une orbite plus circulaire de 100 × 81 km. De son côté, Cernan déclenche 5 minutes après la séparation un changement d’orbite qui abaisse le périgée de celle-ci à 11,5 km. Une heure plus tard, alors que le vaisseau se situe à son point bas par rapport au sol, Cernan, qui pilote le module lunaire, déclenche la propulsion principale pour annuler la vitesse du vaisseau spatial. L’équipage corrige d’un kilomètre la trajectoire qui a été calculée automatiquement par l’ordinateur du bord. L’atterrissage se déroule sans incident notable et le module lunaire se pose exactement à l’endroit prévu, alors qu’il reste une marge confortable de 117 secondes d’ergols dans les réservoirs.

Cernan et Schmitt séjournent trois jours complets sur la Lune, ce qui est le maximum autorisé par les réserves de consommables emportés par le module lunaire. Ils vont effectuer au cours de cette période trois sorties extravéhiculaires sur le sol lunaire d’une durée totale de 22 heures et 4 minutes. Apollo 17 est la troisième et dernière mission consécutive à faire usage du rover lunaire mis au point dans le cadre du programme Apollo pour le déplacement des astronautes. Le rover va parcourir une distance cumulée de 35,9 km en 4h26min, établissant un nouveau record dans ce domaine. Cernan et Schmitt s’éloignent jusqu’à 7,6 km du module lunaire.

Les astronautes d’Apollo 17 disposent de trois jours terrestres (75 heures) pour explorer la vallée de Taurus Littrow. Cette contrainte de temps résulte de la quantité de consommables que le module lunaire peut emporter : oxygène, énergie fournie par des batteries non rechargeables et eau destinée à l’alimentation mais également à la régulation thermique de la cabine. Durant ce laps de temps ils effectuent trois sorties d’une durée d’environ 7 heures soit une par tranche de 24 heures. Le reste du temps est consacré à l’entretien de leurs équipements, l’alimentation et le repos. La durée d’une sortie est limitée par l’autonomie de leur combinaison spatiale de type Apollo A7LB qui avec le système de survie leur permet d’effectuer des séjours de 8 heures : cet ensemble qui pèse 111 kg (mais dont le poids équivaut à seulement à 18 kg sur la Lune dont la gravité est un sixième de celle de la Terre), les protège du vide, leur fournit l’oxygène, absorbe la vapeur d’eau et l’oxyde de carbone et contient un émetteur/récepteur radio.

Le séjour sur la Lune se déroule durant la première moitié de la journée lunaire (durée 14 jours terrestres) pour bénéficier de l’éclairage du Soleil et ne pas subir les rigueurs de la nuit lunaire. Afin d’accélérer leurs déplacements sur le sol lunaire et accroître leur rayon d’action sans augmenter les risques, les astronautes disposent du rover lunaire : ce véhicule rustique tous-terrains à propulsion électrique est alimenté par des batteries non rechargeables d’une capacité totale de 230 A-h ; il dispose d’une autonomie de 92 km, peut atteindre la modeste vitesse de 14 km/h et a une capacité d’emport de 490 kg qui permet de charger des outils et les échantillons de roches et de sol.

S’orienter sur la Lune est plus difficile que sur Terre car l’absence de magnétisme naturel ne permet pas d’avoir recours à une boussole ou un compas dont le fonctionnement repose sur l’influence du champ magnétique sur un aimant ; de plus la taille réduite de la Lune rapproche l’horizon ; celui-ci se situe à environ 3 km en terrain plat rendant plus difficile les repérages à partir des reliefs environnants. Aussi le rover est doté d’un système de navigation relativement sophistiqué composé d’un gyroscope (DG), de 4 odomètres placés sur chaque roue. Un petit ordinateur embarqué (SPU) alimenté par les données fournies par ces deux types de capteur, recalcule périodiquement la position du rover par rapport au module lunaire et alimente un compas artificiel. Les astronautes disposent par ailleurs pour les guider de dessins, établis à partir des photos effectuées depuis l’orbite au cours des missions précédentes, montrant les reliefs environnants tels qu’ils devraient leur apparaître depuis différents points situés sur leurs parcours. Les astronautes communiquent entre eux grâce à leur émetteur-récepteur radio VHF et restent en permanence en contact avec le centre de contrôle sur Terre à Houston via un relais de télécommunications installé sur le rover ; celui-ci utilise une antenne hélicoïdale omnidirectionnelle (donc qu’il n’est pas nécessaire de pointer vers la Terre) et communique en bande S. À chaque arrêt prolongé, les astronautes modifient le pointage d’une antenne parabolique grand gain ; celle-ci est utilisée pour retransmettre les images d’une caméra de télévision qui est également installée sur le rover. Le pointage et les réglages de cette caméra peuvent être télécommandés depuis la Terre.

Pour collecter les échantillons les astronautes disposent de plusieurs outils :

  • Une écope, dont l’angle d’incidence peut être réglé pour creuser une tranchée, est utilisée pour les échantillons les plus fins et les petites roches de moins de 1,3 cm de diamètre.
  • Un râteau muni d’un magasin est utilisé pour les échantillons de roches allant de 1,3 à 2,5 cm.
  • Une pince permet de ramasser les échantillons dont la taille peut aller jusqu’à celle d’un poing.

L’astronaute est handicapé dans ses mouvements par la rigidité de sa combinaison, car celle-ci est pressurisée. Aussi tous ces outils peuvent être fixés sur un manche amovible de 76 cm de long qui permet d’atteindre l’échantillon convoité. Un quatrième outil de collecte, qui inclut à son extrémité un sachet à échantillon, permet à l’astronaute de ramasser une roche ou prélever un peu de sol lunaire sans descendre du rover. Les échantillons sont placés dans des sachets individuels ou dans de rares cas dans de petits containers cylindriques étanches pour les préserver de toute contamination. Les astronautes peuvent également prélever des carottes de sol à l’aide de tubes enfoncés dans le sol à coups de marteau. Une balance utilisée pour peser les roches et un gnomon permettant de donner l’échelle ainsi qu’une référence colorimétrique d’un échantillon de roche photographié complètent cet équipement. Plusieurs appareils photographiques sont utilisés pour documenter les sites sur lesquels sont prélevés les échantillons et effectuer des panoramas : deux appareils moyen format Hasselblad 70 mm équipés d’un objectif Zeiss de 60 mm, un Hasselblad comportant un téléobjectif de 500 mm et une caméra Maurer équipé d’un objectif 10 mm. Les Hasselblad disposent d’un système d’accrochage leur permettant d’être fixés sur la combinaison des astronautes au niveau de leur poitrine ce qui libère leurs mains pour leurs travaux géologiques.

Environ 4 heures après avoir atterri, les astronautes entament la première sortie extravéhiculaire. Celle-ci est d’abord consacrée au montage du rover lunaire et à l’installation de l’ensemble instrumental ALSEP sur le sol lunaire. Le site retenu pour le déploiement de l’ALSEP est situé à 185 mètres à l’ouest/nord-ouest du module lunaire. Selon le planning ces deux tâches doivent prendre 4 heures. Mais Cernan a du mal à effectuer les forages nécessaires pour l’installation des sondes de l’instrument HFE sans doute à cause des caractéristiques mécaniques du sol (la même opération avait été effectuée au cours de la mission Apollo 16, sans rencontrer de problèmes) ; cet incident entame l’heure et demie allouée durant cette sortie à la prospection géologique. Schmitt, de son côté, ne parvient pas à mettre en marche le gravimètre, qui doit détecter les mythiques ondes gravitationnelles. Il renonce après de nombreuses tentatives ; on découvrira par la suite que le problème provient d’une erreur de conception de l’instrument. Alors qu’il contourne le rover lunaire, le marteau, que Cernan porte sur le côté, arrache la partie amovible du garde-boue de la roue arrière droite du rover lunaire qui protège ses occupants des projections de particules du sol lunaire au cours des déplacements. La poussière lunaire, qui a la finesse et la consistance du graphite, s’insinue partout et adhère, au point que les astronautes ont la plus grande difficulté à s’en débarrasser. Elle bloque les articulations mécaniques, contribue à l’échauffement des appareils (la poussière absorbe la chaleur solaire), rend inopérantes les attaches velcro et les rubans adhésifs. La poussière voile les optiques des caméras et obscurcit les visières mais si on tente de l’enlever de manière trop énergique ses caractéristiques abrasives peuvent être à l’origine de rayures. Elle peut également diminuer l’étanchéité des joints (combinaison spatiale, sas du module lunaire). Cernan tente d’effectuer une réparation du pare poussière avec un morceau de ruban adhésif mais à la fin de la sortie, alors que les astronautes sont sur le trajet du retour, la partie amovible se détache et par la suite les deux astronautes et leurs équipements sont recouverts de poussière soulevée par les roues du rover.

L’installation de l’ALSEP ayant pris beaucoup plus de temps que prévu, l’excursion géologique programmée vers le cratère Emory, à 2,5 km du module lunaire, est remplacée par une étude du cratère Steno situé à faible distance, au milieu de la vallée Taurus-Littrow. Sur ce site, nommé Station 1, des échantillons de roche éjectée au moment de l’impact qui a créé le cratère sont collectés, une charge explosive pour l’expérience sismique est déposée et un relevé de la gravité locale est effectué à l’aide du gravimètre portatif. À la fin de la sortie les astronautes installent l’émetteur de l’instrument SEP non loin du module lunaire. Mais la poussière lunaire couvre par la suite le récepteur du SEP, qui est installé sur le rover lunaire pour effectuer des relevés sur différents sites. Son électronique est très sensible à l’échauffement ; or le radiateur qui doit évacuer la chaleur est régulièrement recouvert de poussière durant les déplacements malgré les séances de dépoussiérage de Cernan ; finalement, à la suite d’une surchauffe l’instrument ne fonctionnera plus. À l’issue de cette première journée Schmitt, le géologue de l’équipage, est frustré par les résultats obtenus : faute de temps l’équipage n’a pas trouvé de roches réellement représentatives des couches géologiques les plus profondes de la zone de hauts plateaux.

Après l’équivalent d’une nuit de repos l’équipage entame une deuxième sortie extravéhiculaire qui doit être, cette fois-ci, entièrement dédiée aux investigations géologiques. Au cours de cette sortie qui va durer 7h37 l’équipage va parcourir 20,4 km dans des régions situées au sud et à l’ouest de la zone d’atterrissage et explorer de manière détaillée quatre sites distincts. Durant la période de repos Cernan s’est concerté avec le centre de contrôle à Houston sur la manière de remplacer le “garde-boue” manquant. Il bricole un “garde-boue” de remplacement avec quatre cartes lunaires assemblées par des pinces prélevées sur un des équipements du module lunaire.

Après avoir embarqué dans le rover lunaire, les astronautes se dirigent d’abord vers le cratère Nansen et le pied du Massif Sud. Ils parcourent 6 km vers l’ouest jusqu’à un endroit, nommé “Trou dans le mur” où la pente est suffisamment faible pour permettre au rover lunaire de franchir l’escarpement Lee-Lincoln de 80 mètres de haut qui barre la vallée selon un axe nord sud. Ce type de formation géologique présent à de nombreux endroits sur la Lune, résulte de la contraction de la Lune à la suite du refroidissement progressif de son noyau. Une fois arrivé à son sommet, les deux astronautes parcourent encore un kilomètre avant d’arriver au pied du massif Sud pour leur premier arrêt de la journée nommé Station 2. Le massif Sud, qui borde la Mer de la Sérénité, a été formé selon les théories en vigueur à l’époque par le soulèvement du socle lunaire d’origine au moment de l’impact qui a créé la Mer ; il devrait donc être composé de roches antérieures à la formation de la Mer dont la collecte est un des objectifs majeurs de la mission. Sur le site qu’ils viennent d’aborder, un éboulement de terrain a mis à leur portée des blocs de roches provenant du sommet du massif. Le lieu se révèle effectivement très riche sur le plan géologique et les responsables de la mission à Houston acceptent d’accorder plus de temps aux astronautes pour l’exploration de la zone en restant toutefois dans les limites de sécurité définies pour faire face à une panne du rover lunaire. Deux types de roche semblent être typiques du lieu mais il est aujourd’hui certain que le Massif Sud est constitué de brèches. Après avoir achevé la collecte des échantillons et effectué des mesures de gravité, les astronautes reprennent la route en sens inverse pour un arrêt qui aura duré 64 minutes mais qui leur a semblé bien court compte tenu de l’intérêt du site. Juste avant de franchir à nouveau l’escarpement les astronautes effectuent un bref arrêt à 600 mètres au nord-est du cratère Nansen pour mesurer la gravité à l’aide du gravimètre portatif. Cette mesure impose un temps d’attente de plusieurs minutes. Schmitt en profite pour effectuer des prélèvements du sol depuis le siège du rover tandis que Cernan réalise des photos après être descendu du rover. Lorsque ce dernier veut remonter dans le véhicule, il procède comme habituellement : compte tenu de la rigidité de la combinaison spatiale et de la faiblesse de la gravité, l’astronaute se tient d’une main à la console centrale, effectue un saut en l’air en donnant une poussée latérale et en levant les jambes pour retomber sur le siège. Mais Cernan manque sa manœuvre et chute par terre sans gravité. En tombant il retourne en partie la couche superficielle du sol lunaire et fait apparaître un matériau très clair. Comme il s’agit sans doute de sol inaltéré en provenance du glissement de terrain qui recouvre cette partie de la vallée, un échantillon est prélevé. Les astronautes remettent en marche le rover et entament la descente de l’escarpement ; Cernan en profite pour pousser une pointe de vitesse à 18 km/h qui constitue le nouveau record de vitesse officieux sur la Lune.

Le site d’exploration suivant est atteint après un parcours de quelques centaines de mètres : la station 3 est située au pied de l’escarpement à 50 mètres de la paroi est du cratère Lara. Il a été décidé que la durée de cet arrêt serait raccourcie (20 minutes au lieu des 45 planifiées) pour compenser le temps passé à la station 2. Les scientifiques sur Terre ont demandé le prélèvement d’une carotte du sol de 60 cm, une photographie panoramique et une mesure du champ de gravité. Cernan prend en charge le prélèvement de la carotte qui lui prend 20 minutes car on lui a demandé de stocker la partie inférieure de l’échantillon dans un container étanche tandis que Schmitt collecte des échantillons de roches. Mais ce dernier a le bras engourdi et ne maîtrise pas encore complètement les techniques permettant de compenser la rigidité de sa combinaison et la faiblesse de la gravité. À sa grande frustration il effectue une chute spectaculaire mais sans gravité et doit se faire aider par Cernan pour ramasser les sachets contenant les échantillons déjà collectés qui sont tombés du sac et se sont éparpillés sur le sol. L’arrêt a finalement duré 37 minutes lorsque Cernan et Schmitt reprennent le rover pour atteindre leur prochaine destination, le cratère Shorty (station 4).

Le cratère Shorty est une destination importante car les photos prises depuis l’orbite, ont mis en évidence un matériau sombre qui pourrait, selon certains scientifiques, être la manifestation d’un phénomène volcanique plus ou moins récent. Certains espèrent même qu’il s’agit d’un évent volcanique. Dès son arrivée sur place, Schmitt constate avec enthousiasme qu’une bande de matériau de couleur orangée fait le tour du cratère. En creusant une petite tranchée, l’astronaute découvre que le matériau sous-jacent est rouge, manifestation probable d’un événement volcanique. Pour bien mettre en évidence les nuances de couleur ces photos sont réalises avec le gnomon dans le champ de la caméra : ce dispositif fournit un référentiel pour estimer la taille des objets photographiés mais également une palette de couleurs et de gris qui permet de corriger les couleurs des photos en laboratoire en étant fidèle à l’original. Plusieurs échantillons du sol rouge sont prélevés ainsi qu’une carotte de 60 cm à la demande des scientifiques présents au centre de contrôle de Houston. Les analyses postérieures montreront que le sol rouge, mais également le sol très sombre également présents sur le site, sont effectivement du verre volcanique ; mais contrairement aux espoirs de certains scientifiques qui pensaient voir là la manifestation d’un volcanisme récent, le verre s’est formé il y a des milliards d’années et a été enfoui par la suite sous la lave. La couche de verre est restée préservée jusqu’à ce qu’elle soit mise à jour, il y a 19 millions d’années, par l’impact de la météorite à l’origine du cratère Shorty. Les deux astronautes ont pris beaucoup de retard sur le planning et ne disposent que d’une trentaine de minutes pour travailler : ils sont encore à 4 km de leur base c’est-à-dire deux heures de marche en cas de panne du rover lunaire et leurs réserves d’oxygène ne leur accordent pas beaucoup de marge dans ce scénario. Cernan prend néanmoins le temps de réaliser un panorama du site depuis le rebord sud-est du cratère (Panorama 2).

Les deux astronautes prennent ensuite la direction du module lunaire ; après avoir effectué des arrêts brefs pour déposer une charge sismique puis collecter des roches sans descendre du rover, ils arrivent à proximité du cratère Camelot, le dernier site du jour (station 5). Selon les planificateurs de la mission ce cratère de grande taille (600 mètres de diamètre) doit être suffisamment récent pour qu’on puisse trouver parmi les éjectas, des roches expulsées par l’impact depuis une profondeur de 150 mètres. En passant devant le cratère à l’aller sur le chemin de la station 2 les astronautes ont repéré un vaste champ de rochers de grande taille au sud-ouest du cratère. Ils se dirigent donc immédiatement vers cette zone. Il s’agit bien de la roche dominante dans la vallée et l’absence énigmatique de basalte à grain fin (refroidi rapidement), qui devrait normalement être également présent, se confirme. Schmitt et Cernan collectent durant une vingtaine de minutes au milieu des éboulis des échantillons de roches et de sol avec une grande efficacité puis reviennent en chantant au rover. Les roches ramassées se révèlent du même type que celles collectées à la station 1 et sur le site où l’ALSEP a été déployé : il s’agit toujours d’un basalte à gros grain qui s’est formé en se refroidissant très lentement.

Le programme de la troisième et dernière sortie extravéhiculaire est tout aussi ambitieux que le précédent et les résultats des investigations géologiques effectuées vont être également très satisfaisants. Les astronautes mettent cette fois le cap vers le massif Nord dont ils vont explorer les marges.

Les astronautes se dirigent d’abord vers la base du massif Nord à environ 3 km au nord du module lunaire puis traversent une pente sur environ 400 mètres vers le nord est pour atteindre un gros rocher en partie éclaté qui a été repéré sur des photos prises depuis l’orbite par Apollo 15 et qui constitue le premier arrêt de la journée (station 6). Une fois descendu du rover, la pente s’avère beaucoup plus forte que prévu et les astronautes doivent parfois se pencher en avant pour se maintenir debout durant leur travail de collecte. Sur place, les astronautes constatent que comme d’autres gros rochers observés précédemment, celui qui est leur cible du moment, a dévalé la montagne en laissant une trace très nette avec parfois des cuvettes aux endroits où il a rebondi. Il s’est arrêté à un endroit où la pente s’adoucit après avoir éclaté en 5 morceaux dont le plus important fait 6 à 10 mètres de côté. Il est constitué en grande partie de brèches (débris de roches agglomérés par un matériau formant du ciment) dont la genèse semble initialement énigmatique. Au bout d’une heure d’exploration Schmitt avance une explication quant à l’origine des roches : l’impacteur qui a créé la Mer de la Sérénité a fracassé des couches rocheuses profondes constituées elles-mêmes de brèches nées d’impacts antérieurs ; la surrection des massifs due à l’impact s’est accompagnée de flots de roches fondues qui se sont infiltrées dans les fractures donnant naissance aux types de roche observés. Alors que Schmitt continue son travail de collecte, Cernan réalise la fameuse photo panoramique du rocher auprès duquel se tient Schmitt avec en arrière plan la vallée de Taurus-Littrow (panorama 3) ; mais il n’a pas le temps d’inscrire le prénom de sa fille Tracy dans la poussière lunaire, comme il en avait l’intention, pour baptiser le rocher. Les astronautes sont arrivés au bout du temps qu’ils peuvent consacrer à l’exploration du site et regagnent le rover. Celui-ci est arrêté à mi-pente et Schmitt qui se trouve du côté de l’à-pic n’ose pas sauter sur son siège car il craint de manquer sa manœuvre et de chuter jusqu’au pied de la colline. Il décide de descendre la pente à pied où il est rejoint par Cernan au volant du rover. Le contrôle de mission à Houston décide d’abréger l’exploration du site suivant (station 7) pour gagner du temps : le rocher de Tracy a fourni de nombreuses informations sur la géologie du lieu et ce site, situé à quelques centaines de mètres à l’est, ne devrait pas apporter de grande nouveauté. Par rapport à la station précédente, la pente du site est moins accentuée et elle ne pose aucun problème aux astronautes. Schmitt prélève quelques échantillons de roche puis le rover se dirige vers le site de Sculptured Hills.

Scuptured Hills (“les Collines Sculptées”) est un relief situé au nord est du module lunaire. Aucune formation géologique intéressante n’a pu être repérée sur les photos prises depuis l’orbite et le choix de la zone d’exploration est laissé à l’appréciation de Schmitt et Cernan. Sur place les astronautes ne découvrent que quelques rochers qui pour la plupart proviennent manifestement de la vallée. Toutefois un rocher situé à une cinquantaine de mètres au-dessus de l’endroit où stationne le rover attire l’attention de Schmitt qui commence à escalader le relief suivi peu après par Cernan. La pente est rude mais les deux astronautes parviennent à leur but sans avoir dépassé la limite des 130 battements cardiaques par minute. Le rocher est un morceau du vieux socle lunaire enrobé d’une couche vitrifiée : il a manifestement été projeté sur la colline depuis un autre lieu à la suite d’un impact. Après avoir prélevé quelques échantillons les deux astronautes redescendent joyeusement la pente en effectuant des bonds les jambes jointes à la manière d’un kangourou.

Le petit cratère de Van Serg a été sélectionné pour les mêmes raisons que le cratère Shorty : les photos prises depuis l’orbite montrent un matériau sombre qui pourrait avoir une origine volcanique. Lorsqu’il arrivent à proximité du cratère les astronautes constatent que le sol est parsemé de roches ayant la taille d’un ballon de football. Compte tenu de la garde au sol du rover (35 cm), Cernan doit zigzaguer pour se rapprocher du cratère. Une fois arrêté Cernan s’attelle au dépoussiérage du rover rendu d’autant plus nécessaire que le garde-boue de substitution ne joue plus son rôle. Sur le site il n’y a aucune trace d’un matériau rouge similaire à celui de Shorty ce qui exclut l’hypothèse d’une origine volcanique. Les rochers éparpillés, contrairement à ce qui est attendu, ne sont pas du basalte issu du socle rocheux sous-jacent. Les éjectas semblent avoir subi un choc violent. Ils sont généralement constitués de fragments de couleur claire noyés au sein d’un matériau plus sombre ; ils sont fragiles et peuvent être facilement brisés en morceaux. Schmitt émet l’hypothèse que l’impacteur a frappé une zone de la surface où le socle basaltique sous-jacent était remplacé par de la brèche. Schmitt et Cernan ramassent quelques échantillons de roches et effectuent deux panoramas.

Les astronautes comme le contrôle au sol sont désorientés par ce puzzle géologique et ne savent pas si le site nécessite finalement de plus amples investigations. Par ailleurs le dernier arrêt qui avait été programmé avant le lancement de la mission et qui est situé près du cratère Sherlock (station 10) présente un intérêt scientifique réduit du fait des découvertes réalisées sur les autres sites en plaine et le contrôle au sol décide de l’abandonner. Schmitt commence à effectuer des prélèvements d’échantillons systématiques sur une ligne qui va du cratère Van Serg au rover. Il manque de tomber sur les roches qui parsèment le sol en tentant de ramasser un de ses instruments. Les astronautes travaillent depuis 5 heures de manière intensive sur des zones pentues nécessitant un effort accru et la fatigue commence à se faire sentir. En ramassant un échantillon du sol, Schmitt découvre un matériau très blanc à quelques centimètres de profondeur. Cette découverte remotive les deux astronautes qui commencent à creuser une tranchée malgré l’opposition de Houston qui s’inquiète de leur fatigue et souhaiterait interrompre la sortie. Finalement les géologues à Houston décident de prolonger l’investigation et demandent à Schmitt et Cernan de prélever une carotte du sol sur 60 cm de profondeur et de ramasser quelques-unes des roches de la taille d’un ballon. L’analyse de ces roches permettra de déterminer par la suite qu’il s’agit de régolite compressé par l’impact. La météorite à l’origine du cratère a sans doute heurté le sol en un lieu où s’étaient superposées plusieurs couches de régolite à la suite d’impacts antérieurs.

Avant de réintégrer pour la dernière fois le module lunaire, une petite cérémonie a lieu pour commémorer l’achèvement des missions lunaires du programme Apollo. Cernan dévoile une plaque fixée sur le train d’atterrissage du module lunaire : sur celle-ci figurent des représentations des deux hémisphères de la Terre ainsi que de la face visible de la Lune avec l’emplacement des différents sites d’atterrissage accompagnés d’un message signé des trois astronautes et du président Nixon. Celui-ci est lu par Cernan : “Ici l’homme a achevé sa première exploration de la Lune, décembre 1972. Que l’esprit de paix dans lequel nous sommes venus s’étende à l’ensemble de l’humanité”. Après avoir effectué des photos des équipements de l’ALSEP, extrait la sonde à neutrons du sol qui doit être ramenée sur Terre et s’être quelque peu défoulés en lançant le plus loin possible le marteau et le gravimètre portable désormais inutiles, les deux astronautes réintègrent le module lunaire. Cernan est le dernier à fouler le sol lunaire ; en 2016 il est toujours le dernier homme à avoir marché sur la Lune.

Après un séjour de 75 heures sur le sol lunaire les astronautes redécollent à bord de l’étage de remontée du Module lunaire Apollo le 14 décembre à 16 h 55. Juste avant le décollage, ils ont dépressurisé une dernière fois la cabine pour évacuer sur le sol lunaire les équipements dont ils n’ont plus besoin afin d’alléger au maximum l’étage de remontée. Pour permettre la manœuvre de rendez-vous orbital Evans à bord du module de Commande et de Service a de son côté réalisé successivement deux corrections de son orbite pour modifier l’altitude qui passe à 124,6 × 115,8 km et le plan orbital. Le décollage est filmé par la caméra du rover lunaire dont le pointage est télécommandé depuis le centre de contrôle de Houston. Après avoir fait fonctionner sa propulsion principale durant 7 minutes et 18 secondes le module lunaire réussit à se placer sur l’orbite lunaire visée de 92 km (apolune) sur 17 km (périlune) ; les caractéristiques de l’orbite ont été calculées pour que le rendez-vous en orbite lunaire avec le Module de commande et de service Apollo piloté par Evans ait lieu après avoir bouclé une orbite lunaire complète. Une fois en orbite et pour parfaire sa trajectoire, Cernan effectue une correction de vitesse avec les RCS d’environ 2 m/s ; celle-ci est minime puisque la mise en orbite a nécessité un delta-v de 1 676 m/s. Les deux vaisseaux sont désormais sur une trajectoire convergente avec le LEM à 200 km en arrière mais à une altitude plus basse. Les deux vaisseaux passent derrière la Lune et durant 45 minutes les communications avec la Terre sont coupées. Lorsque les vaisseaux sont de nouveau en vue de la Terre ils ne sont plus qu’à un peu plus de 1 km de distance l’un de l’autre et ils se rapprochent à une vitesse de 10 mètres par seconde. Cernan marque un arrêt total par rapport à sa cible à 30 mètres de distance pour contrôler visuellement la baie du module de service qui contient les instruments scientifiques puis il entame la manœuvre d’amarrage. Après une première tentative qui échoue car la vitesse relative des deux vaisseaux est trop faible pour déclencher les verrous qui sécurisent l’amarrage, le LEM parvient à s’amarrer correctement à 18 h 10 min. Quelques minutes après l’amarrage, le CapCom (l’interlocuteur privilégié des astronautes au Centre de Contrôle à Houston) leur lit un message du président Richard Nixon sur la signification du programme Apollo. Schmitt retient surtout à sa grande fureur que le président y annonce en filigrane que l’homme ne retournera sans doute pas sur la Lune au cours du siècle en cours.

Comme c’était le cas pour les missions Apollo précédentes, la poussière lunaire transportée par les combinaisons spatiales a envahi le module lunaire au fil des sorties extravéhiculaires. À la fois abrasive et volatile elle irrite le nez et les yeux des astronautes. Aussi la première tache après l’amarrage est de passer l’aspirateur dont dispose le module de commande pour éliminer le plus gros de la poussière. Les astronautes transfèrent ensuite dans le module de commande les gants et les casques qui doivent servir durant la sortie extravéhiculaire d’Evans ainsi que les boites contenant les roches lunaires. Pour faire de la place dans le module de commande désormais bien encombré, différents équipements et déchets sont entassés dans un sac qui est transféré dans le module lunaire. Après avoir enfilé leur combinaison spatiale et effectué une vérification d’étanchéité les astronautes referment les deux écoutilles reliant le LEM et CSM puis les verrous assurant l’amarrage sont relâchés. Le module lunaire s’éloigne à faible vitesse du CSM puis une demi-heure plus tard les RCS du LEM sont mis à feu de manière à ce que celui-ci aille s’écraser précisément sur le massif Sud de la vallée de Taurus-Littrow : l’objectif est d’obtenir via le sismomètre installé par l’équipage d’Apollo 17 des informations supplémentaires sur la nature du sous-sol de la vallée. Les 2 260 kg du module lunaire chutent à une vitesse de 1,67 km/s et s’écrasent comme prévu quelques heures plus tard sur le flanc de la montagne à 8,7 km au sud-ouest du site d’atterrissage en dégageant une quantité d’énergie un peu inférieure à 3/4 tonnes de TNT fournissant un signal sismique riche en informations.

Le vaisseau continue à orbiter autour de la Lune durant 40 heures pour prolonger le temps d’observation des caméras et des autres instruments installés dans le module de service. Schmitt et Cernan profitent de ce répit dans le planning pour se décrasser, ce qu’ils n’avaient pu faire dans le module lunaire. Le reste du séjour en orbite lunaire est occupé essentiellement par des observations visuelles de la surface de la Lune. L’équipe au sol fait détoner à deux heures d’intervalle les deux premières charges explosives déposées sur le sol lunaire par Cernan et Schmitt ; le sismomètre fournit en retour les informations attendues. Au cours des trois jours suivants, l’équipe au sol fera détonner les 6 autres charges de manière séquentielle. Après une dernière nuit de repos, l’équipage se prépare à quitter l’orbite lunaire. Le propulseur principal SPS du vaisseau Apollo est mis à feu alors que celui-ci se trouve du côté de la face cachée de la Lune. La manœuvre qui place le vaisseau sur le trajet de retour vers la Terre est tellement précise que le contrôle au sol évalue la correction de vitesse à effectuer à mi-course à 10 cm/s.

Le 17 décembre l’équipage se prépare pour la sortie extravéhiculaire d’Evans. Celui-ci doit récupérer les cassettes des instruments (caméras, …) installés dans le module de service car celui-ci doit être largué avant que le vaisseau ne pénètre dans l’atmosphère terrestre. La couchette centrale dans la cabine est démontée pour permettre à Evans de sortir du vaisseau et Schmitt de se tenir debout dans l’écoutille afin d’effectuer des photos. Les déchets sont placés dans un sac qui sera expulsé au cours de la sortie et les membres de l’équipage enfilent leur combinaison, leur casque et leurs gants pour pouvoir faire le vide dans la cabine. La cabine est dépressurisée et Evans après avoir monté une caméra sur un pied fixé à l’extérieur pour filmer sa sortie, se déhale le long de la coque du vaisseau en utilisant des poignées disposées à cet effet. Comme les autres membres de l’équipage il est relié par un cordon ombilical au vaisseau qui lui fournit l’oxygène et sert également de sécurité. Il effectue trois allers-retours pour ramener les cassettes de film. Tout se déroule sans incident et Evans manifeste son contentement en chantonnant durant sa sortie avant de réintégrer la cabine après avoir démonté la caméra. Le 19 décembre, trois heures avant de pénétrer dans l’atmosphère terrestre une ultime correction de vitesse de moins d’1 m/s est effectuée. Le module de service est largué 15 minutes avant d’entamer la rentrée atmosphérique. Le vaisseau pénètre dans l’atmosphère à environ 11 km/s et amerrit 15 minutes plus tard à 19 h 24 min 59 s TU dans l’Océan Pacifique à 2 km du point visé : l’amerrissage a lieu à 560 km au sud-ouest des Samoa et à 4 km du porte-avion USS Ticonderoga chargé de récupérer l’équipage. Il s’est écoulé 301 heures et 52 minutes depuis que le vaisseau a décollé.

Apollo 17 a été la plus productive des missions lunaires Apollo sur le plan scientifique et s’est déroulée pratiquement sans incident technique. L’équipage Apollo 17 a fait mieux que les missions précédentes en ramenant 110,40 kg d’échantillons lunaires et a battu quatre records : le temps passé à l’extérieur d’un vaisseau spatial (21 heures 19 minutes), le nombre d’heures passés en orbite lunaire (147 heures 41 minutes), l’éloignement du module lunaire (7,37 km) et la durée d’une mission spatiale (301 heures 51 minutes). Par ailleurs Schmitt a démontré qu’il n’était pas nécessaire d’être un pilote d’avion professionnel pour devenir un bon astronaute. Les instruments scientifiques de l’ALSEP comme ceux des autres missions Apollo transmettront des données jusqu’au 10 septembre 1977 ; la décision d’arrêter la récupération des données fournies par les instruments installés sur la Lune est essentiellement liée aux contraintes budgétaires que la NASA subit à l’époque. Le module de Commande de la mission est désormais exposé dans la partie ouverte au public (le Space Center Houston) du Centre spatial Lyndon B. Johnson à Houston au Texas.

Aucun des trois astronautes de la mission ne volera plus par la suite. En 2009 puis en septembre 2011, la sonde LRO de la NASA survole à basse altitude le site d’atterrissage et effectue des photographies montrant clairement à la fois le module lunaire et les traces laissées par le rover sur le sol lunaire.

Les deux objectifs géologiques principaux de la mission d’Apollo 17 étaient d’une part de ramener des roches anciennes des hauts plateaux de la Lune et d’autre part de rechercher et étudier les traces d’une activité volcanique récente. Pour répondre à ces objectifs l’équipage d’Apollo 17 a collecté au cours de son séjour sur la Lune 741 roches et échantillons de sol lunaire distincts (111 kg) dont une carotte du sol prélevée jusqu’à une profondeur de 3 mètres.

Les roches anciennes collectées par Cernan et Schmitt au nord et au sud du site d’atterrissage au pied des massifs sont essentiellement des brèches formées de roches expulsées lors des impacts ayant créé les mers : les brèches sont constituées d’un agglomérat de fragments de roches cimentées par la chaleur générée par l’impact. Contrairement aux hypothèses formulées avant la mission, les hauts plateaux ne sont donc pas constitués de matériaux intacts de la croûte primitive. On considère aujourd’hui que tous les hauts plateaux de la Lune sont recouverts par des brèches. Certaines de ces roches ont subi une fusion lors de l’impact qui a créé la Mer de la Sérénité ce qui a permis de dater cet événement : il s’est produit il y a 3,89 milliards d’années. Les brèches contiennent des échantillons de norite, de troctolite et de dunite, qui se sont formées entre 4,2 et 4,5 milliards d’années dans la partie inférieure de la croûte lunaire dont ils ont été expulsés par l’impact. À titre de comparaison le début de la formation du système solaire remonte à 4,56 milliards d’années.

La plupart des roches collectées à la surface de la vallée, issues du sous-sol rocheux de la vallée (sous la couche de régolite) sont des basaltes. Celui-ci a fondu à une profondeur comprise entre 130 et 220 km puis s’est frayé un chemin jusqu’à la surface de la Lune avant de se solidifier. La vallée est un graben qui s’est formé après la création de la Mer de la Sérénité puis a été comblé par le basalte remonté des profondeurs il y a 3,7 et 3,8 millions d’années selon le même mécanisme mis en œuvre lors du comblement des mers lunaires. Les mesures de la gravité réalisées avec le gravimètre portatif ainsi que les données recueillies par le sismomètre actif indiquent que le sous-sol de la vallée de Taurus-Littrow est constitué par une couche de basalte dont l’épaisseur est comprise entre 1 et 1,4 km. À quelques exceptions près, le basalte de la vallée comme celui collecté par l’équipage d’Apollo 11, contiennent des proportions particulièrement importantes de titane alors que les analyses effectuées par les instruments du satellite Clementine semblent indiquer une teneur beaucoup plus faible de ce métal dans la Mer de la Sérénité toute proche.

Les mers lunaires comme le sous-sol de la vallée sont le résultat d’un volcanisme effusif producteur de lave fluide mais certains géologues, au vu des photos réalisées depuis l’orbite de quelques cratères comme Shorty, avaient émis l’hypothèse avant la mission que les mers avaient pu connaitre des épisodes de volcanisme explosif. Mais l’analyse du matériau orange trouvé près du cratère Shorty par l’équipage d’Apollo 17 a démontré que celui-ci avait été formé il y 3,64 milliards d’années à une profondeur d’environ 400 km. Le cratère Shorty n’est donc pas une manifestation volcanique récente mais un cratère d’impact ordinaire.

Certains échantillons de roches collectées par l’équipage d’Apollo 17 ont subi un choc violent il y a 100 millions d’années, ce qui semble coïncider avec l’impact qui a créé le cratère Tycho situé à environ 2 000 kilomètres du site d’atterrissage. On sait que cet événement a éjecté des matériaux sur toute la surface visible de la Lune et les roches collectées pourraient contribuer à une datation plus précise de cet événement.

La caméra panoramique installée dans la baie d’équipement du Module de service a pris 1 580 photographies de la surface lunaire depuis l’orbite lunaire à une altitude moyenne de 110 km. Celles-ci couvrent la zone éclairée à l’aplomb de l’orbite du vaisseau Apollo dont l’inclinaison a dérivé au cours de son séjour de 20° à 23°. Chaque photo couvre une surface de 21 × 330 (largeur) km et utilise une surface de pellicule de 11 ×114,8 cm. Des images stéréo restituant le relief ont été obtenues en basculant périodiquement et de manière automatique l’axe optique de 12,5°. De son côté la caméra utilisée pour cartographier la Lune a réalisé 2 350 photos de la surface lunaire ; chacune couvre une surface de 150 × 150 km.

Le gravimètre transporté à bord du rover lunaire a été utilisé pour mesurer le champ de gravité de la Lune à 12 emplacements répartis sur toute la largeur de la vallée de Taurus-Littrow. Les variations observées de la valeur de la gravité, qui atteignent au maximum 25 mGal, sont interprétées comme la manifestation d’une couche de basalte plus dense d’une épaisseur de 1 km qui serait située immédiatement sous la couche de sol superficiel et qui s’interromprait à l’aplomb des versants nord et sud. Les huit charges explosives (masse comprise entre 57 et 2 722 grammes) déployées à une distance comprise entre 100 et 2700 mètres du module lunaire ont généré en détonnant des ondes sismiques qui ont été mesurées par le sismomètre de l’ALSEP. La mesure de la vitesse de propagation de ces ondes recoupent les informations précédentes : elles seraient dues à la présence d’une couche de basalte située sous le plancher de la vallée d’une épaisseur de 1,2 km. À une échelle plus large les mesures effectuées depuis la Terre de l’effet Doppler sur les ondes radio émises en bande Spar le vaisseau Apollo sur son orbite lunaire ont permis de déterminer les variations de vitesse dues aux variations du champ gravitationnel en particulier au-dessus de la Mer de la Sérénité.

La Lune est entourée d’une atmosphère très peu dense qui a été étudiée par les instruments emportés par la mission Apollo 17 :

  • Les éléments les plus abondants détectés dans l’atmosphère lunaire par l’instrument LACE situé à la surface de la Lune sont l’argon-40 et l’hélium-4. La concentration de l’argon, qui est créé par désintégration du potassium-40 à l’intérieur de la Lune, décroit au cours de la nuit au point de devenir indétectable car ce gaz gèle et est absorbé par les grains de la surface du sol. Peu avant le lever du jour sur la surface de la Lune, on observe un accroissement de la concentration qui peut atteindre 3×10⁴ atomes par cm³ au niveau du terminateur. Sa concentration fluctue par ailleurs selon une périodicité de 6/7 mois qui suggère que ce gaz provient d’une source localisée qui pourrait être le cœur semi-fondu dont la dimension est estimée à 750 km de diamètre. De son côté l’hélium, qui ne gèle pas, a une concentration qui atteint 3×10⁴ atomes par cm³. Il est apporté essentiellement par le vent solaire mais 10 % proviendrait de l’intérieur de la Lune. On trouve également dans l’atmosphère lunaire des traces très faibles notamment d’argon-36 (2×10³), de méthane, d’ammoniac et de dioxyde de carbone (10³ atomes par cm³ pour chacun de ces éléments).
  • Le sondeur ultraviolet installé dans la baie du module de Commande était chargé de détecter les constituants de l’atmosphère de la Lune depuis l’orbite. Aucun composant n’a pu être détecté par cet instrument : en particulier le nombre d’atomes d’hydrogène est inférieur à 10 atomes/cm³ (limite de sensibilité de l’appareil).
  • Les rayons cosmiques émis par le Soleil et captés par le détecteur installé sur la face exposée du module lunaire montrent que la distribution énergétique des particules durant le séjour de l’expédition Apollo 17, caractérisé par une absence d’activité solaire, est identique à celle mesurée durant la mission Apollo 16 qui avait coïncidé avec une éruption solaire. Par ailleurs le deuxième détecteur, bien qu’il ait été placé à l’ombre, a été frappé par des rayons cosmiques à priori d’origine solaire ce qui semble indiquer que le champ magnétique interplanétaire a la capacité de réfléchir ce type de rayonnement.
  • L’expérience de mesure des micrométéorites et éjectas LEAM faisant partie de l’ALSEP a fourni des résultats qui reflètent, du fait d’une erreur de conception, essentiellement le transport de la poussière à la surface de la Lune et non les événements qu’il était censé mesurer. Le gravimètre LSG n’a pas fourni d’informations utilisables.

La mesure du flux thermique par les sondes de l’expérience HFE indique une température moyenne en surface sur le site, mesurée sur 4 ans, de 216 kelvins. La valeur du flux thermique (16 mW/m²) et les relevés des températures à différentes profondeurs permettent de déduire la présence d’une couche de régolite d’une épaisseur de 2 à 3 cm, peu dense (1,1 à 1,2 g/cm3) qui surmonte une couche plus dense (1,75 à 2,1 g/cm3). Les données fournies par l’instrument corrélées avec celles d’un instrument identique installé par l’équipage d’Apollo 15 permettent d’extrapoler avec une bonne fiabilité la température interne et la quantité d’isotopes radioactifs contenus dans la Lune.

En ce qui concerne la sonde à neutrons lunaires chargée de déterminer le volume de neutrons thermiques (énergie < 1eV) captés par le régolite lunaire, les données obtenues confirment les travaux théoriques qui prévoient que la pénétration est fonction de la profondeur. Or ce constat n’est pas en accord avec les analyses effectuées en laboratoire sur les échantillons de sol. Les résultats de cette expérience ne permettent donc pas de lever cette contradiction.

Plusieurs expériences embarquées avaient pour objectif de mesurer le risque constitué par les rayons cosmiques lorsque les équipages sortaient de la protection du champ magnétique terrestre.

L’objectif de l’expérience ALFMED était d’établir l’origine du phénomène des flash lumineux observés par les astronautes des missions Apollo à l’extérieur de la protection du champ magnétique terrestre. Sur le trajet Terre-Lune, un des astronautes a porté le casque de l’expérience ALFMED, au cours de deux séances d’une heure. Ce casque permet de tracer la trajectoire des rayons cosmiques frappant la tête du cobaye et d’évaluer approximativement le poids atomique ainsi que l’énergie de la particule associée. La même expérience avait été mise en œuvre au cours de la mission Apollo 16 mais n’avait fourni aucun résultat exploitable du fait d’un trop grand nombre d’impacts dus à une activité solaire particulièrement importante (la plus importante de toutes les missions Apollo). Le casque utilisé pour Apollo 17 a enregistré 2 360 impacts de rayons cosmiques susceptibles d’avoir traversé les yeux de l’astronaute dont 483 ont interagi avec les tissus biologiques. Compte tenu de leur angle d’arrivée, seul 15 de ces rayons cosmiques sont susceptibles d’avoir déclenché un phénomène de flash lumineux. Or l’heure de survenue de deux de ces impacts coïncident avec deux des onze flash lumineux observés par l’astronaute porteur du casque. En conclusion et compte tenu des limites de l’équipement, il est probable que le phénomène des flash lumineux résulte de l’impact direct d’un rayon cosmique sur la rétine de l’œil.

L’expérience BIOSTACK, qui avait été également embarquée sur Apollo 16, a permis de mesurer l’effet des rayons cosmiques sur six types d’organismes vivants : spores de la bactérie Bacillus subtilis,kystes du protozoaire Colpoda Cuculus, graines du crucifère Arabidopsis thaliana, œufs de crevette Artemia Salina, œufs de ténébrions Tribolium confusum et œufs de phasmes Carausius morosus. Les échantillons sont situés dans la cabine du module de Commande et ont passé 304 heures dans l’espace. On estime qu’environ 50 % des rayons cosmiques sont parvenus à traverser les parois de la cabine et du récipient contenant l’expérience. La dose totale reçue durant le vol est évaluée à une dizaine de millisieverts (en France la dose moyenne que reçoit une personne durant un an est proche de 2,4 millisieverts). Les résultats ont montré que les spores de bactéries sont insensibles aux rayons cosmiques, la germination des graines est faiblement impactée par ceux-ci tandis que le développement des œufs est fortement affecté. Les résultats de l’expérience confirment que les dommages occasionnés par les particules à haute énergie des rayons cosmiques peuvent détruire un nombre significatif de cellules non remplaçables. Dans le cadre du vol spatial habité, les cellules concernées en premier plan sont celles du système nerveux central qui sont hautement différenciées. Il reste à déterminer le nombre de cellules détruites par chaque impact par rapport au nombre total de cellules formant une unité fonctionnelle. Selon les conclusions des scientifiques, il est probablement nécessaire qu’un très grand nombre d’impacts touchent la région du cerveau affectée à une fonction pour détruire celle-ci et que par conséquent les rayons cosmiques ne constituent pas une menace pour les activités spatiales envisagées à l’époque.

Des cinq souris à poche de l’expérience BIOCORE destinée à analyser l’incidence des rayons cosmiques sur leurs cerveaux et yeux, quatre ont survécu au stress de la mission. Les détecteurs de rayons cosmiques implantés sous la peau de leur crâne ont recensé l’impact de 80 particules. L’analyse au microscope des tissus des souris a mis en évidence des lésions au niveau de la peau du crâne et des tissus olfactifs sans qu’une relation puisse être établie de manière certaine avec les rayons cosmiques. Par ailleurs aucune lésion n’a pu être détectée au niveau du cerveau. Compte tenu des capacités limitées des capteurs utilisés pour l’expérience, aucune conclusion ne peut être tirée de ces résultats.

Source : Wikipédia France

T1

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T+1 check

Vérification que le Module Lunaire est sain et sauf et peut rester (d’où la séquence “Stay” suivante) ou doit redécoller.

Source : Genius

ALARMES 1201/02

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Le CAPCOM Charlie Duke relaie l’une des nombres alarmes 1201 et 1202 aux directeurs de vol.

Les erreurs 1201 et 1202 indiquent à l’équipage que l’ordinateur de navigation et de guidage du module lunaire est surchargé. Ce que personne ne sait, c’est que le radar de rendez-vous – non nécessaire à l’atterrissage – est resté allumé et envoie de faux signaux à l’ordinateur.

Dans un exemple de bonne prévoyance, cependant, l’ordinateur a été programmé pour reconnaître cela et pour prioriser les processus les plus importants nécessaires à l’atterrissage du Module Lunaire, ce qui a permis au Guidance Steve Bales de prendre les bonnes décisions et permettre le succès de la mission Apollo 11.

Sources : Genius et Max Q

APOLLO 11

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Apollo 11 est une mission du programme spatial américain Apollo au cours de laquelle, pour la première fois, des hommes se sont posés sur la Lune, le lundi . L’agence spatiale américaine, la NASA, remplit ainsi l’objectif fixé par le président John F. Kennedy en 1961 de poser un équipage sur la Lune avant la fin de la décennie 1960. Il s’agissait de démontrer la supériorité des États-Unis sur l’Union soviétique qui avait été mise à mal par les succès soviétiques au début de l’ère spatiale dans le contexte de la guerre froide qui oppose alors ces deux pays. Ce défi est lancé alors que la NASA n’a pas encore placé en orbite un seul astronaute. Grâce à une mobilisation de moyens humains et financiers considérables, l’agence spatiale rattrape puis dépasse le programme spatial soviétique.

Apollo 11 est l’aboutissement d’une série de missions qui permettent la mise au point des techniques spatiales nécessaires, des vaisseaux spatiaux et d’un lanceur géant ainsi que la reconnaissance des sites d’atterrissage sur la Lune. C’est la troisième mission avec équipage à se placer sur une orbite lunaire après Apollo 8 et Apollo 10. Le vaisseau spatial emportant l’équipage est lancé depuis le Centre spatial Kennedy le 16 juillet 1969 par la fusée géante Saturn V développée pour ce programme. Elle emporte un équipage composé de Neil Armstrong, commandant de la mission et pilote du module lunaire, d’Edwin “Buzz” Aldrin, qui accompagne Armstrong sur le sol lunaire, et de Michael Collins, pilote du module de commande et de service qui restera en orbite lunaire. Armstrong et Aldrin, après un atterrissage comportant quelques péripéties, séjournent 21 heures et 36 minutes à la surface de la Lune et effectuent une sortie extravéhiculaire unique d’une durée de 2 heures et 31 minutes. Après avoir redécollé et réalisé un rendez-vous en orbite lunaire avec le module de commande et de service, le vaisseau Apollo reprend le chemin de la Terre et amerrit sans incident dans l’océan Pacifique à l’issue d’une mission qui aura duré 8 jours, 3 heures et 18 minutes.

Au cours de cette mission, 21,7 kilogrammes de roche et de sol lunaires sont collectés et plusieurs instruments scientifiques sont installés sur la surface de notre satellite. Bien que l’objectif scientifique d’Apollo 11 ait été limité par la durée du séjour sur la Lune et la capacité d’emport réduite des vaisseaux spatiaux utilisés, la mission fournit des résultats substantiels. Son déroulement, en particulier les premiers pas sur la Lune filmés par une caméra vidéo et retransmis en direct, constituent un événement suivi sur toute la planète par des centaines de millions de personnes.


Contexte

Course à l’espace

Durant les années 1950, la guerre froide bat son plein entre les États-Unis et l’Union soviétique, les deux superpuissances de l’époque. Celle-ci se traduit par des affrontements militaires indirects (guerre de Corée) mais également par une course aux armements. L’Union soviétique prend de l’avance en mettant au point un missile balistique intercontinental, la R-7 Semiorka, ancêtre direct de la fusée Soyouz. La R-7 est une fusée particulièrement puissante, car les ingénieurs soviétiques ne sont pas parvenus à miniaturiser la bombe nucléaire qu’elle emporte. Le responsable du programme, Sergueï Korolev, parvient à convaincre les dirigeants soviétiques de l’utiliser pour lancer le premier satellite artificiel. La mise en orbite de Spoutnik 1 le 4 octobre 1957, qui a un retentissement mondial, est une énorme surprise pour le public américain et est vécue comme une atteinte symbolique à la supériorité américaine par les responsables politiques de ce pays.

À cette époque le programme spatial américain souffre d’une dispersion des efforts bien que plusieurs programmes ambitieux de missiles balistiques soient bien avancés. Réagissant au défi soviétique, le président américain Dwight D. Eisenhower décide, le 29 juillet 1958, de créer une agence spatiale civile, la NASA, qui doit permettre de fédérer les efforts américains : la course à l’espace est lancée. Mais les Soviétiques, qui disposent d’une avance importante et d’un lanceur beaucoup plus puissant que les fusées américaines, continuent au cours des années suivantes de multiplier les premières.


Lancement du programme Apollo

Lorsqu’il arrive au pouvoir, en janvier 1961, le président américain John F. Kennedy est, comme son prédécesseur, peu enclin à donner des moyens importants au programme spatial civil. Mais le lancement du premier homme dans l’espace par les Soviétiques (Youri Gagarine, 12 avril 1961) le convainc de la nécessité de disposer d’un programme spatial ambitieux pour récupérer le prestige international perdu. L’échec du débarquement de la baie des Cochons (avril 1961) destiné à renverser le régime de Fidel Castro installé à Cuba, qui écorne un peu plus l’image des États-Unis auprès des autres nations, contribue également sans doute à son changement de position.

Après avoir consulté le vice-président Lyndon B. Johnson pour qu’il lui indique des objectifs qui permettraient aux États-Unis de reprendre le leadership à l’Union soviétique, le président annonce le 25 mai 1961, devant le Congrès des États-Unis, lors du Special Message to the Congress on Urgent National Needs, le lancement d’un programme qui doit amener des astronautes américains sur le sol lunaire “avant la fin de la décennie”. Il confirme sa décision dans un autre discours resté célèbre, “we choose to go to the Moon”, le 12 septembre 1962.

L’objectif fixé par le président Kennedy semble d’une ambition inouïe. L’astronaute américain Alan Shepard vient tout juste d’effectuer un premier vol le 5 mai 1961, soit seulement vingt jours avant l’annonce du programme Apollo. Et sa mission Mercury 3) est en fait un simple vol suborbital car la fusée Mercury-Redstone utilisée (il n’y a pas d’autre lanceur disponible) n’a pas une puissance suffisante pour placer en orbite la petite capsule spatiale Mercury, d’une masse un peu supérieure à une tonne. Le programme lunaire nécessite de pouvoir placer en orbite basse une charge utile de 120 tonnes. Le changement d’échelle qui en résulte est particulièrement important : la NASA va passer de la fusée de 30 tonnes qui a lancé Shepard aux 3 000 tonnes de Saturn V, qui nécessitera de développer des moteurs d’une puissance aujourd’hui inégalée, ainsi que des technologies nouvelles comme l’utilisation de l’hydrogène liquide. Par ailleurs on ignore tout à l’époque des impacts des séjours prolongés dans l’espace sur la physiologie humaine, de la menace éventuelle des micro-météorites et des rayons cosmiques au-delà de l’orbite basse. Les manœuvres nécessaires pour atteindre l’objectif lunaire, comme le rendez-vous spatial, les amarrages dans l’espace ainsi que les sorties extra-véhiculaires, doivent être mises au point. Le déroulement des opérations permettant d’amener des hommes sur la Lune, qui conditionne les caractéristiques du lanceur et des vaisseaux spatiaux, est l’objet de débats d’autant plus intenses qu’on ne sait pas pondérer les risques et difficultés associés. Enfin les caractéristiques de la surface de la Lune, en particulier sa consistance, sont inconnues.


Les missions de préparation du débarquement sur la Lune

Acquisition de la maitrise des opérations en orbite

Lorsque le programme Apollo est lancé, la NASA vient tout juste de lancer son premier astronaute dans l’espace dans le cadre du programme Mercury. John Glenn effectue le premier vol orbital américain (mission Mercury-Atlas 6) le 20 février 1962. Trois autres vols Mercury ont lieu en 1962 et en 1963. Mais les apports techniques de ce programme sont limités car la capsule Mercury, de très petite taille, n’a aucune capacité de manœuvre. À l’issue du programme Mercury, des aspects importants du vol spatial, qui ne peuvent être simulés au sol, ne sont toujours pas maîtrisés. Sans attendre la mise au point du vaisseau très sophistiqué prévu pour la mission lunaire, les responsables de la NASA lancent un programme destiné à acquérir ces techniques avec le programme Gemini qui est chargé de remplir trois objectifs :

  • maîtriser les techniques de localisation, manœuvre et rendez-vous spatial ;
  • mettre au point les techniques permettant de travailler dans l’espace au cours de sorties extra-véhiculaires ;
  • étudier les conséquences de l’impesanteur sur la physiologie humaine au cours de vols de longue durée.

Le vaisseau spatial Gemini, qui devait initialement être une simple version améliorée de la capsule Mercury, se transforme au fur et à mesure de sa conception en un vaisseau complètement différent de 3,5 tonnes (contre environ une tonne pour le vaisseau Mercury), capable de voler avec deux astronautes durant deux semaines. Le vaisseau est placé en orbite par une fusée Titan II, missile balistique intercontinental de l’Armée de l’air américaine reconverti en lanceur. Le programme rencontre des problèmes de mise au point. Le lanceur souffre d’effet pogo, les piles à combustible utilisées pour la première fois fuient et la tentative de mise au point d’une aile volante pour faire atterrir la capsule sur le sol ferme échoue. Au prix de nouveaux travaux faisant passer le coût du programme de 350 millions de dollars à un milliard de dollars, deux vols sans équipage ont lieu en 1964 et au début de l’année 1965. Le premier vol habité Gemini 3 emporte les astronautes Virgil Grissom et John Young le 23 mars 1965. Au cours de la mission suivante, l’astronaute Edward White a réalisé la première sortie dans l’espace américaine. Huit autres missions, émaillées d’incidents sans conséquence, s’échelonnent jusqu’en novembre 1966 : elles permettent de mettre au point les techniques de rendez-vous spatial et d’amarrage, de réaliser des vols de longue durée (Gemini 7 reste près de 14 jours en orbite) et d’effectuer de nombreuses autres expériences.


Opérations de reconnaissance

Parallèlement au programme Apollo, la NASA lance plusieurs programmes pour affiner sa connaissance du milieu spatial et des caractéristiques de la Lune. Ces informations sont nécessaires pour la conception des engins spatiaux et la préparation des atterrissages.

  • En 1965, trois satellites Pegasus sont placés en orbite par une fusée Saturn I pour évaluer le danger représenté par les micrométéorites ; les résultats seront utilisés pour dimensionner la protection des vaisseaux Apollo.
  • Les sondes Ranger (1961–1965), après une longue série d’échecs, ramènent à compter de fin 1964, une série de photos de bonne qualité de la surface lunaire qui permettent d’identifier des sites propices à l’atterrissage.
  • Le programme Lunar Orbiter, composé de cinq sondes qui sont placées en orbite autour de la Lune en 1966–1967, complète ce travail : une couverture photographique de 99 % du sol lunaire est réalisée, la fréquence des micrométéorites dans la banlieue lunaire est déterminée et l’intensité du rayonnement cosmique est mesurée. Le programme permet également de valider le fonctionnement du réseau de télémesure. Les mesures effectuées indiquent que le champ gravitationnel lunaire est beaucoup moins homogène que celui de la Terre rendant dangereuses les orbites à basse altitude. Le phénomène, sous-estimé par la suite, réduira à 10 km l’altitude de l’orbite du LM d’Apollo 15 dont l’équipage était endormi, alors que la limite de sécurité avait été fixée à 15 km pour disposer d’une marge suffisante par rapport aux reliefs. Le 2 juin 1966, la sonde Surveyor 1 effectue le premier atterrissage en douceur sur la Lune, fournissant des informations précieuses et rassurantes sur la consistance du sol lunaire (le sol est relativement ferme), ce qui permet de dimensionner le train d’atterrissage du module lunaire.

Mise au point des engins spatiaux du programme

Les caractéristiques des engins spatiaux qui vont emporter les astronautes américains à la surface de la Lune sont figées très tardivement car le scénario d’atterrissage n’est défini que fin 1962 après d’intenses débats. C’est le scénario du rendez-vous en orbite lunaire (LOR) préconisé par John Houbolt qui l’emporte. Celui-ci nécessite de développer outre le vaisseau qui transporte l’équipage durant la majeure partie de la mission, un vaisseau indépendant, le module lunaire, qui est chargé de déposer deux des trois astronautes sur le sol lunaire et de les ramener en orbite après leur séjour avant de s’amarrer au vaisseau principal. Le choix du scénario permet de fixer les capacités du lanceur géant Saturn V chargé de lancer les deux vaisseaux sur leur trajectoire lunaire.

Le développement des trois engins, dont les caractéristiques sont sans précédent et qui sont particulièrement complexes, est réalisé dans un calendrier particulièrement serré puisqu’il s’écoule à peu près trois ans entre la fin des spécifications et le premier vol destiné à tester le vaisseau Apollo. Le 27 janvier 1967, trois semaines avant le lancement d’Apollo 1, une répétition du lancement tourne au drame. Un incendie se déclare dans le vaisseau où se trouvent les astronautes Gus GrissomEd White et Roger B. Chaffee qui doivent effectuer le premier vol. Le feu se propage rapidement dans l’atmosphère d’oxygène pur et les astronautes, qui ne parviennent pas à ouvrir l’écoutille pour s’échapper, périssent asphyxiés. L’enquête qui suit met en cause à la fois la NASA et le constructeur du vaisseau North American. La conception du vaisseau doit être revue sur de nombreux points : modification de l’écoutille, remplacement des matériaux inflammables, etc. L’ensemble de ces modifications diffère le premier vol du vaisseau Apollo de 18 mois et entraîne un alourdissement important de plus d’une tonne du vaisseau Apollo.

Le respect de la date butoir de l’atterrissage des premiers hommes à la surface de la Lune (fin 1969 au plus tard) parait compromis. Pourtant les responsables du programme vont réussir à mettre au point en sept vols l’ensemble des composants et des procédures nécessaires :

  • Apollo 4, lancé en novembre 1967, inaugure les vols du programme Apollo. Il est destiné à tester le fonctionnement du lanceur Saturn V. Le développement de la fusée a pris du retard du fait de nombreux problèmes touchant en particulier le deuxième étage S-II : excès de poids, phénomènes de vibration (effet pogo), etc.. Traditionnellement, les nouveaux lanceurs étaient testés en vol étage par étage et le lancement de la fusée Saturn V du fait de sa taille et de sa complexité constituait un risque particulièrement important. Pour tenir les objectifs George Mueller qui supervise le développement du lanceur au siège de la NASA impose le choix audacieux de lancer dès son premier vol la fusée Saturn V complète (procédure de test All-up). Le vol est un succès total.
  • Apollo 5, lancé en janvier 1968 a pour objectif de tester dans l’espace une version non définitive du module lunaire Apollo. Il est placé sur une orbite terrestre par une fusée Saturn 1B.
  • Apollo 6 (4 avril 1968) est le deuxième lanceur Saturn V. Le test est peu satisfaisant : deux des moteurs J-2 du 2ème étage cessent prématurément de fonctionner ce qui ne peut être compensé que par une durée de fonctionnement prolongée des autres moteurs de l’étage. Alors que la fusée est sur son orbite de parking, l’unique moteur J-2 du 3ème étage refuse de se rallumer pour simuler l’injection sur une trajectoire lunaire. En sollicitant le moteur du vaisseau Apollo, les équipes de la NASA parviennent malgré tout à effectuer les tests attendus. Malgré ces péripéties, la NASA estime que désormais la fusée Saturn V et les véhicules Apollo peuvent embarquer des équipages en toute sécurité.
  • Apollo 7, en octobre 1968, est la première mission avec équipage du programme Apollo. Son but est de valider les modifications apportées au vaisseau Apollo à la suite de l’incendie d’Apollo 1. Une fusée Saturn IB est utilisée. Au cours de la mission, l’équipage répète les manœuvres de changement d’orbite qui seront effectuées lors des missions lunaires.
  • Apollo 8, en décembre 1968, est le premier vol habité à quitter l’orbite terrestre et à se diriger vers la Lune. À ce stade d’avancement du programme, il s’agit d’une mission risquée car une défaillance du moteur du vaisseau Apollo au moment de sa mise en orbite lunaire ou de son injection sur la trajectoire de retour aurait pu être fatale à l’équipage, d’autant que le module lunaire est remplacé par une maquette. Mais les dirigeants de la NASA redoutent un coup d’éclat des Soviétiques pour la fin de l’année et décident de courir le risque. Les astronautes font au total 10 révolutions autour de la Lune. Durant ce vol, ils réalisent de nombreux clichés de la Lune dont le premier lever de Terre. Apollo 8 permet pour la première fois à un homme d’observer directement la “face cachée” de la Lune. L’une des tâches assignées à l’équipage consiste à effectuer une reconnaissance photographique de la surface lunaire, notamment de la mer de la Tranquillité où doit se poser Apollo 11.
  • Apollo 9, lancé en mars 1969, constitue le premier essai en vol de l’ensemble des équipements prévus pour une mission lunaire : la fusée Saturn V, le module lunaire et le vaisseau Apollo. Les astronautes effectuent toutes les manœuvres de la mission lunaire tout en restant en orbite terrestre. Le module lunaire simule un atterrissage puis réalise le premier rendez-vous réel avec le vaisseau Apollo. Les astronautes effectuent également une sortie extravéhiculaire de 56 minutes pour simuler le transfert d’équipage du module lunaire au vaisseau Apollo en passant par l’extérieur (manœuvre de secours mise en œuvre en cas d’amarrage infructueux entre les deux vaisseaux). En outre, ils testent l’utilisation du module lunaire comme “canot de sauvetage” dans la perspective d’une défaillance du vaisseau Apollo.
  • Apollo 10 est lancé en mai 1969. Les dirigeants de la NASA envisageaient initialement que cette mission soit celle du premier atterrissage, car l’ensemble des véhicules et des manœuvres étaient testés sans qu’aucun problème majeur ne soit détecté. Mais, dans la mesure où les Soviétiques ne semblent pas préparer de mission d’éclat, ils préférèrent opter pour une dernière répétition au réalisme encore plus poussé. Une fois le train spatial placé en orbite autour de la Lune, le module lunaire, surnommé “Snoopy”, entame la descente vers le sol lunaire, qui est interrompue à 15,6 km de la surface. Après avoir largué l’étage de descente non sans quelques difficultés dues à une erreur de procédure, le LM réalise le premier rendez-vous en orbite lunaire avec le vaisseau Apollo.

Concurrence soviétique

Depuis le lancement de Spoutnik 1, les dirigeants de l’Union soviétique et les responsables du programme spatial soviétique avaient toujours fait en sorte de maintenir leur avance sur le programme américain. Il ne faisait aucun doute, dans l’esprit des dirigeants américains comme dans celui de l’opinion publique, que l’URSS allait lancer son propre programme de vol habité vers la Lune et tenter de réussir avant les États-Unis, pour conserver le prestige associé à leur domination durant la première phase de la course à l’espace. Néanmoins, après une déclaration publique en 1961 d’un dirigeant soviétique semblant relever le défi, aucune information officielle ne filtrera plus sur l’existence d’un programme lunaire habité soviétique, au point de susciter le doute sur son existence chez certains représentants du congrès américain qui commencèrent, pour cette raison, à contester le budget alloué au programme Apollo à compter de 1963. Cependant, pour les dirigeants de la NASA, la menace d’une réussite soviétique a exercé une pression constante sur le calendrier du programme Apollo : la décision de lancer la mission circumlunaire Apollo 8, alors que le vaisseau spatial Apollo n’était pas complètement qualifié, constituait une certaine prise de risque, qui avait été largement motivée par la crainte de se faire devancer par les Soviétiques. En septembre 1968, les Soviétiques avaient en effet lancé un vaisseau (mission Zond 5) sans équipage qui avait contourné la Lune avant de revenir sur Terre. Certains indices ont contribué par la suite à diminuer la pression sur les décideurs de la NASA, qui ont requalifié la mission Apollo 10, initialement prévue pour atterrir sur la Lune, en une répétition générale (le LM rebroussant chemin à 15 km du sol), afin de fiabiliser la mission finale d’atterrissage qui serait réalisée par l’équipage d’Apollo 11.


Caractéristiques techniques des engins spatiaux

L’équipage d’Apollo 11 embarque à bord d’un vaisseau composé de deux parties distinctes : d’une part le vaisseau Apollo (CSM, pour “Command/Service Module”, soit Module de Commande et de Service), qui reste en orbite lunaire d’autre part le module lunaire Apollo (LM, soit “Lunar Module”, soit Module Lunaire), prévu pour permettre à deux des trois membres d’équipage de se poser sur le sol lunaire et d’en revenir pendant que le troisième les attend en orbite à bord du CSM. L’ensemble de ces deux engins est transporté vers la Lune par une fusée géante Saturn V.


Vaisseau Apollo

Le module de commande et de service Apollo (CSM, acronyme de Command and Service Module), de plus de 30 tonnes, qui transporte les astronautes à l’aller et au retour, et qui est lui-même composé du module de commande (CM, Command module), dans lequel les trois astronautes séjournent durant la mission, sauf lorsque deux d’entre eux descendent sur la Lune, et du module de service (SM, Service Module) dans lequel sont regroupés presque tous les équipements nécessaires à la survie de l’équipage : moteur de propulsion principal, sources d’énergie, oxygène, eau…

Le module de commande Apollo est la partie dans laquelle les trois astronautes séjournent durant la mission, sauf lorsque deux d’entre eux descendent sur la Lune au moyen du module lunaire. Pesant 6,5 tonnes et de forme conique, sa structure externe comporte une double paroi : une enceinte constituée de tôles et de nid d’abeilles à base d’aluminium qui renferme la zone pressurisée et un épais bouclier thermique qui recouvre la première paroi et qui permet au module de résister à la chaleur produite par la rentrée atmosphérique et qui lui permet d’y survivre. C’est le seul élément de l’ensemble de la fusée Saturn V qui revient à la surface de la Terre. L’espace pressurisé dans lequel doivent vivre les astronautes est très exigu car son volume habitable est de 6 m3. Les astronautes sont installés sur trois sièges, côte à côte, parallèles au fond du cône et suspendus à des poutrelles partant du plancher et du plafond (la pointe du cône). En position allongée, les astronautes ont en face d’eux, suspendu au plafond, un panneau de commandes large de deux mètres et haut de un mètre présentant les principaux interrupteurs et voyants de contrôles. Les cadrans sont répartis en fonction du rôle de chaque membre d’équipage. Sur les parois latérales se trouvent des baies réservées à la navigation, d’autres panneaux de commande ainsi que des zones de stockage de nourriture et de déchets. Pour la navigation et le pilotage, les astronautes utilisent un télescope et un ordinateur qui exploite les données fournies par une centrale inertielle. Le vaisseau dispose de deux écoutilles : l’une située à la pointe du cône comporte un tunnel et est utilisée pour passer dans le module lunaire lorsque celui-ci est amarré au vaisseau Apollo. L’autre placée sur la paroi latérale est utilisée à Terre pour pénétrer dans le vaisseau et dans l’espace pour d’éventuelles sorties extra véhiculaires (le vide est alors effectué dans la cabine car il n’y a pas de sas). Les astronautes disposent par ailleurs de cinq hublots pour effectuer des observations dont deux dédiés aux manœuvres de rendez-vous avec le module lunaire. Le module de commande dépend pour les principales manœuvres comme pour l’énergie et le support-vie du module de service.

Le module de service est un cylindre d’aluminium non pressurisé de 5 mètres de long et 3,9 mètres de diamètre pesant 24 tonnes. Il est accouplé à la base du module de commande et la longue tuyère du moteur-fusée principal de neuf tonnes de poussée en dépasse de 2,5 mètres. Le module est organisé autour d’un cylindre central qui contient les réservoirs d’hélium servant à pressuriser les réservoirs d’ergols principaux ainsi que la partie haute du moteur principal. Autour de cette partie centrale, l’espace est découpé en six secteurs en forme de parts de gâteau. Quatre de ces secteurs abritent les réservoirs d’ergol (18,5 tonnes). Un secteur contient trois piles à combustible qui fournissent la puissance électrique et en sous-produit l’eau ainsi que deux réservoirs d’hydrogène et deux réservoirs d’oxygène qui les alimentent. L’oxygène est également utilisé pour renouveler l’atmosphère de la cabine. Le module de service contient aussi les radiateurs qui dissipent l’excédent de chaleur du système électrique et qui régulent la température de la cabine. Quatre grappes de petits moteurs de contrôles d’attitude sont disposées sur le pourtour du cylindre. Une antenne grand gain comportant cinq petites paraboles, assurant les communications à grande distance.


Module lunaire

Le module lunaire est un vaisseau conçu uniquement pour descendre sur la Lune, y séjourner et en remonter. Il comporte deux étages : l’étage de descente permet d’atterrir sur la Lune et sert par ailleurs de plate-forme de lancement au deuxième étage tandis que l’étage de remontée ramène les astronautes au vaisseau Apollo en orbite à la fin de leur séjour sur la Lune. La structure du module lunaire est, pour l’essentiel, réalisée avec un alliage d’aluminium choisi pour sa légèreté. Les pièces sont généralement soudées entre elles mais parfois également rivetées.

L’étage de descente du module lunaire qui pèse plus de dix tonnes, a la forme d’une boîte octogonale d’un diamètre de 4,12 mètres et d’une hauteur de 1,65 mètre. La fonction principale de l’étage de descente est d’amener le LM sur la Lune. À cet effet, l’étage dispose d’un moteur fusée à la fois orientable et à poussée variable de 4,7 et 43,9 kN. Le comburant, du peroxyde d’azote (cinq tonnes), et le carburant, de l’aérozine 50 (trois tonnes), sont stockés dans quatre réservoirs placés dans les compartiments carrés situés aux quatre coins de la structure. Le moteur se trouve dans le compartiment carré central. Le deuxième rôle de l’étage de descente est de transporter tous les équipements et consommables qui peuvent être abandonnés sur la Lune à la fin du séjour, ce qui permet de limiter le poids de l’étage de remontée.

L’étage de remontée du module lunaire pèse environ 4,5 tonnes. Sa forme complexe, qui résulte d’une optimisation de l’espace occupé, lui donne l’allure d’une tête d’insecte. Il est essentiellement composé de la cabine pressurisée qui héberge deux astronautes dans un volume de 4,5 m3 et du moteur de remontée avec ses réservoirs d’ergol. La partie avant de la cabine pressurisée occupe la plus grande partie d’un cylindre de 2,34 mètres de diamètre et de 1,07 mètre de profondeur. C’est là que se tient l’équipage lorsqu’il n’est pas en sortie extra-véhiculaire sur la Lune. Sur la cloison avant, chaque astronaute a devant lui un petit hublot triangulaire (0,18 m2) ainsi que les principales commandes de vol et cadrans de contrôle regroupés par panneaux généralement dédiés à un sous-système. Les commandes et contrôles communs sont placés entre les deux astronautes (par exemple la console d’accès à l’ordinateur de navigation), certaines commandes sont doublées (commandes pilotant l’orientation et la poussée des moteurs), les autres commandes sont réparties en fonction des tâches assignées à chaque astronaute. Les panneaux de commandes et coupe-circuit se prolongent sur les parois latérales situées de part et d’autre des astronautes. L’arrière de la cabine pressurisée est beaucoup plus exigu (1,37 × 1,42 × 1,52 m). Son plancher est plus haut de 48 cm et, de plus, encombré par un capot recouvrant le sommet du moteur de remontée. Les parois latérales sont occupées par les rangements et à gauche, par une partie du système de contrôle environnemental. Au plafond se trouve l’écoutille utilisée pour passer dans le module de Commande derrière laquelle se trouve un tunnel court (80 cm de diamètre pour 46 cm de long) comportant un système de verrouillage utilisé pour solidariser les deux vaisseaux.


Lanceur Saturn V

Les deux vaisseaux du programme Apollo sont envoyés vers la Lune par le lanceur géant Saturn V. Lourde d’un peu plus de 3 000 tonnes, haute de 110,6 m et large de 10,1 m à sa base, cette fusée est capable de placer 140 tonnes en orbite terrestre basse et une charge utile de 45 tonnes vers la Lune, soit le poids cumulé du module lunaire et du module de commande et de service.

Dernier représentant de la famille de fusées Saturn développée à compter de 1960, Saturn V est le troisième lanceur (après l’Atlas-Centaur et la Saturn 1) mettant en œuvre des moteurs brûlant le mélange cryogénique performant d’hydrogène et d’oxygène liquides. Cinquante ans après avoir été utilisé, il demeure le plus puissant jamais développé au monde, malgré les efforts développés en secret par les Soviétiques avec la fusée N-1, alors qu’ils cherchaient à envoyer l’un des leurs sur la Lune avant leurs rivaux américains.

La Saturn V résulte en grande partie des travaux menés par le motoriste Rocketdyne sur la propulsion cryotechnique oxygène/hydrogène et les moteurs de forte puissance. Son développement est placé sous la responsabilité du Centre de vol spatial Marshall (MSFC) à Huntsville, en Alabama, dirigé par Wernher von Braun, avec une forte implication des sociétés Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft Company et IBM.


Sélection de l’équipage et entraînement

Équipage principal

L’affectation du commandant de mission Neil Armstrong, du pilote du module de commande et de service (CSM) Jim Lovell et du pilote du module lunaire (LM) Buzz Aldrin au sein de l’équipage de réserve d’Apollo 9 est officiellement annoncée le 20 novembre 1967. Lovell et Aldrin ont déjà volé ensemble sur Gemini 12. En raison des retards de conception et de fabrication du LM, Apollo 8 et Apollo 9 échangent leurs équipages et celui d’Armstrong devient remplaçant sur Apollo 8. Sur la base du schéma normal de rotation des équipages, Armstrong doit alors commander Apollo 11.

Michael Collins, le pilote du CSM de l’équipage d’Apollo 8, commence à avoir des problèmes avec ses jambes. Les médecins diagnostiquent le problème comme une excroissance osseuse entre sa cinquième et sa sixième vertèbre, nécessitant une opération. Lovell prend sa place dans l’équipage d’Apollo 8, et lorsque Collins se remet, il rejoint l’équipage d’Armstrong en tant que pilote du CSM. Pendant la convalescence de Collins, Fred Haise est pilote réserviste du module lunaire d’Apollo 8, et Aldrin du module de commande. Apollo 11 est la deuxième mission américaine où tous les membres de l’équipage ont une expérience préalable de vol spatial, la première étant Apollo 10. La suivante est la mission STS-26 en 1988.

Deke Slayton donne à Armstrong la possibilité de remplacer Aldrin par Lovell, car certains pensent qu’il est difficile de travailler avec lui. Armstrong n’a aucun problème à travailler avec Aldrin, mais il y réfléchit pendant un jour avant de décliner. Il pense que Lovell mérite de commander sa propre mission (finalement Apollo 13).

L’équipage d’Apollo 11 est finalement annoncé le 9 janvier 1969 et se compose de Neil Armstrong, commandant, Buzz Aldrin, pilote du module lunaire, et Michael Collins, pilote du module de commande.

Neil Armstrong, diplômé de l’université Purdue commence sa carrière comme pilote de chasseur dans la Marine américaine entre 1949 et 1952 et participe à la guerre de Corée. Il entre en 1955 comme pilote d’essai au NACA (l’ancêtre de la NASA) où il vole sur de nombreux prototypes dont l’avion fusée X-15. Il est recruté comme astronaute par la NASA en 1962. Il est le commandant de la mission Gemini 8 qui réussit le premier amarrage avec un autre vaisseau spatial. Gemini 8 révèle également le sang-froid d’Armstrong qui réussit à stabiliser la capsule partie dans un mouvement de rotation incontrôlable.

Buzz Aldrin, après des études à l’académie militaire de West Point, devient pilote de chasse dans l’Armée de l’air. Il participe à la guerre de Corée. En 1959, il entame un cycle d’études supérieures en Ingénierie spatiale au MIT et décroche en 1963, un doctorat en sciences astronautiques avec une thèse sur les “techniques de rendez-vous orbital entre vaisseaux avec équipage”. Il est sélectionné en 1963 par la NASA dans le groupe 3 des astronautes. En 1966 il est le commandant et le pilote de la mission Gemini 12 dont le principal objectif est de démontrer qu’un astronaute peut travailler dans l’espace.

Michael Collins, après des études à l’académie militaire de West Point, devient pilote de chasse dans l’Armée de l’air. Il est sélectionné comme astronaute par la NASA en 1963 dans le même groupe qu’Aldrin. Il participe à la mission Gemini 10 au cours de laquelle il effectue deux sorties extravéhiculaires.

PositionAstronauteVol spatiaux
Commandant de la missionNeil A. ArmstrongDeuxième et dernière mission spatiale. Mission précédente : Gemini 8
Pilote du module de commande et de serviceMichael CollinsDeuxième et dernière mission spatiale. Mission précédente : Gemini 10
Pilote du module lunaireEdwin “Buzz” E. Aldrin Jr.Deuxième et dernière mission spatiale. Mission précédente : Gemini 12

Équipage de réserve

L’équipage de réserve, composé de Jim Lovell, commandant, William Anders, pilote du module de commande, et Fred Haise, pilote du module lunaire, serait prêt à effectuer la mission au cas où quelque chose arriverait à l’équipage principal. Le rôle de l’équipe de réserve est de s’entraîner et d’être prêt à voler en cas de problèmes pour la première escouade.

Anders a déjà volé avec Lovell sur Apollo 8. Au début de 1969, il accepte un poste au Conseil national de l’aéronautique et de l’espace à partir d’août 1969, et annonce qu’il prend sa retraite en tant qu’astronaute à ce moment-là. Ken Mattingly est transféré de l’équipe de soutien à un entraînement parallèle avec Anders comme pilote de réserve du CSM au cas où Apollo 11 serait retardé au-delà de sa date de lancement prévue en juillet, auquel cas Anders ne serait pas disponible.

Fred Haise n’a pas encore de vol spatial à son actif, il a été pilote réserve du LM pour Apollo 8. Mattingly est également un néophyte, ayant uniquement fait partie de l’équipe de soutien d’Apollo 8.

Selon la rotation normale des équipages en place durant Apollo, Lovell, Mattingly et Haise doivent voler sur Apollo 14 après avoir servi d’équipage de réserve pour Apollo 11. Plus tard, l’équipage de Lovell est forcé de changer de place avec l’équipage provisoire d’Alan Shepard pour Apollo 13 afin de donner à Shepard plus de temps d’entraînement.

PositionAstronauteMission précédente
Commandant de la missionJames A. Lovell Jr.Gemini 7, Gemini 12 et Apollo 8
Pilote du module de commande et de serviceWilliam A. AndersApollo 8
Pilote du module lunaireFred W. Haise Jr.Apollo 8 (équipe de réserve)
Pilote du module lunaireThomas Kenneth Mattingly IIApollo 8 (équipe de soutien)

Équipage de soutien

Pendant les programmes Mercury (1961-1963) et Gemini (1965-1966), chaque mission dispose d’un équipage principal et d’un équipage de réserve mais pour les vols Apollo, un troisième équipage est ajouté : l’équipage de soutien.

Sa fonction est de participer à l’élaboration du plan de vol, des listes de contrôle et des règles de base. Il veille également à ce que l’équipage principal et l’équipage de réserve soient régulièrement informés des changements et ils sont amenés à élaborer des procédures, en particulier pour les situations d’urgence, afin que celles-ci soient prêtes lorsque les deux autres équipages viennent s’entraîner dans les simulateurs, ce qui leur permet d’alléger leurs tâches.

Pour Apollo 11, l’équipe de soutien est composée de Ken Mattingly, Ronald Evans et William Pogue, auxquels se joint Jack Swigert.


CapCom

Le CapCom (Capsule Communicator) est un astronaute habilité à communiquer avec un équipage pendant une mission depuis le centre de contrôle de Houston, au Texas.

Pour Apollo 11, les CapCom principaux sont Charles Duke (actif essentiellement pendant toute la phase de descente du LM vers la Lune), Bruce McCandless II (actif pendant l’EVA sur la Lune), Owen K. Garriott (actif pendant la période qui suit l’EVA) et Ronald Evans (actif lors du décollage depuis la Lune et durant toute la phase de rendez-vous d’Eagle avec Columbia).

D’autres astronautes interviendront plus ponctuellement au cours de la mission : Jim LovellWilliam Anders et Fred Haise, les doublures de l’équipage, ainsi que Ken Mattingly, Don L. Lind et Harrison Schmitt.


Directeurs de vol

Les directeurs de vol détiennent le contrôle global de tous les postes individuels du centre de contrôle de mission. Quatre équipes, chacune désignée par une couleur, sont chargées du contrôle de mission, chacune dirigée par un directeur de vol.

Pour la mission Apollo 11, l’équipe verte est dirigée par Clifford E. Charlesworth et est responsable du lancement et des activités extra-véhiculaires. L’équipe dorée, sous la direction de Gerald D. Griffin, est réserviste de l’équipe verte. Gene Kranz est directeur de l’équipe blanche, responsable de l’atterrissage et l’équipe noire, sous la responsabilité de Glynn Lunney, se charge de la remontée du module lunaire vers le module de commande et service.

Milton Windler est à la tête d’une cinquième équipe, l’équipe marron, qui est chargée de la planification.


Objectifs de la mission

Apollo 11 est la première mission Apollo à poser des hommes sur le sol lunaire et même si une partie de son déroulement a fait l’objet d’une répétition au cours du vol Apollo 10, des phases cruciales comme l’atterrissage et le décollage de la Lune ainsi que l’utilisation de la combinaison spatiale sur le sol lunaire n’ont encore jamais été réalisées et présentent des risques importants. Dans ce contexte la recherche scientifique joue un rôle secondaire dans la mission : l’équipage d’Apollo 11 a pour objectif principal de réaliser une sortie extravéhiculaire sur le sol lunaire et de revenir sain et sauf sur Terre. Il aura ainsi atteint le but fixé par le président John F. Kennedy dans son discours du 25 mai 1961 : déposer un homme sur la Lune et revenir sur Terre, avant la fin de la décennie.

Parmi les objectifs techniques secondaires figurent :

  • la collecte des éléments permettant de valider les solutions techniques retenues pour l’atterrissage (examen du train d’atterrissage), le séjour sur la Lune et les sorties extravéhiculaires ;
  • les tests de la résistance mécanique du sol ;
  • l’évaluation de la visibilité ;
  • l’évaluation les capacités et les limitations d’un équipage humain se déplaçant sur le sol lunaire ;
  • la détermination des coordonnées du site d’atterrissage.

Objectifs scientifiques

Les objectifs scientifiques, secondaires pour cette mission, comprennent la collecte de roches lunaire, de régolithe et de deux carottes du sol avec leur contexte documenté, le prélèvement d’échantillons de l’atmosphère, l’examen des caractéristiques du sol lunaire, l’évaluation de la visibilité. Les astronautes doivent également déployer plusieurs expériences scientifiques dont celles réunies au sein d’un coffret Apollo d’expériences scientifiques lunaires baptisé ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package). Compte tenu de la durée très brève de la sortie extra-véhiculaire d’Apollo c’est une version simplifiée de l’ALSEP baptisée EASEP (Early Apollo Scientific Experiments Package) qui est déployée et qui comprend quatre instruments scientifiques :

  • Le sismomètre passif est un des deux composants de l’EASEP. Il s’agit d’un prototype de l’instrument qui fera partie de la suite instrumentale ALSEP des quatre missions Apollo suivantes. Cet équipement d’une masse de 47,7 kg comporte 3 capteurs à longue période (15 secondes) disposés orthogonalement pour mesurer les déplacements de la surface dans le plan vertical et horizontal et un capteur à courte période pour mesurer les déplacements verticaux à haute fréquence (période de résonance de 1 seconde). L’instrument comprend un système de télécommunications qui permet de recevoir une quinzaine de types d’instruction préparés par les scientifiques sur Terre et de transmettre les données sismiques recueillies vers les stations terrestres. L’étalonnage de l’instrument (verticalité des sismomètres avec une précision de 2 secondes d’arc) est effectuée depuis la Terre en agissant sur des moteurs télécommandés. L’instrument est alimenté en énergie par deux panneaux solaires qui fournissent jusqu’à 46 watts d’électricité. Durant la longue nuit lunaire où la température chute à −170 °C, l’instrument est maintenu à une température supérieure à −54 °C grâce à la décomposition radioactive de deux pastilles de 34 grammes de plutonium 238 qui génèrent 15 watts de chaleur.
  • Le réflecteur laser est le deuxième composant de l’EASEP. Il s’agit d’un dispositif optique passif qui permet de réfléchir une impulsion lumineuse dans la direction exacte de sa source. Un faisceau laser est émis vers l’emplacement du rétroréflecteur ; en mesurant le temps mis par ce rayon pour revenir vers sa source, on peut déterminer avec une grande précision la distance entre l’émetteur et le réflecteur. En mesurant la distance Terre-Lune avec une précision qui devrait atteindre 15 cm au lieu des 500 mètres à la date de l’expérience, les scientifiques devraient obtenir de manière indirecte de nombreuses informations sur la Terre telles que l’évolution de sa vitesse de rotation, le déplacement des pôles ainsi que sur la physique de la Lune (libration, déplacement du centre de masse, taille et forme). Le réflecteur installé par l’équipage d’Apollo 11 comporte 100 coins de cube en quartz de 3,8 cm de diamètre disposés en 10 rangées de 10.
  • Un collecteur de particules du vent solaire SWC (Solar Wind Collector), récupérée en fin d’EVA.
  • Un détecteur de rayons cosmiques.

Site d’atterrissage

Le 8 février 1968, le comité de sélection du site Apollo de la NASA annonce cinq sites d’atterrissage potentiels, après en avoir passé en revue trente. Ceux-ci sont le résultat de deux années d’études basées sur des photographies à haute résolution de la surface lunaire réalisées par les cinq sondes lunaires du programme Lunar Orbiter ainsi que les informations sur les conditions de surface fournies par les atterrisseurs lunaires du programme Surveyor. Les meilleurs télescopes terrestres n’ont pas pu fournir les données avec la résolution requise par le projet Apollo.

Le site d’atterrissage sur la Lune devait répondre à un grand nombre de contraintes :

  • Il doit être proche de l’équateur lunaire car la quantité de carburant consommée par les vaisseaux Apollo durant les manœuvres est d’autant plus importante que la latitude du site d’atterrissage est élevée. Celle du site retenu est pour cette raison inférieure à 5°, soit très proche de l’équateur lunaire.
  • La zone d’atterrissage ne doit pas être cernée de falaises, de reliefs trop élevés ou de cratères profonds qui pourraient fausser les mesures du radar d’atterrissage du module lunaire chargé de déterminer l’altitude du vaisseau
  • La zone d’atterrissage ne doit pas comporter un trop grand nombre de cratères, ni de rochers
  • La pente doit être inférieure à 2 % pour limiter le risque d’un atterrissage violent qui pourrait interdire le décollage et être donc fatal à l’équipage.
  • Le site d’atterrissage doit également se situer sur la face de la Lune visible depuis la Terre pour permettre les échanges radio entre l’expédition et le contrôle au sol et sur la partie éclairée de celle-ci.
  • Il est indispensable que le site sélectionné fournisse au vaisseau spatial Apollo une trajectoire de retour libre, qui lui permettrait de faire le tour de la Lune et de revenir sur Terre en toute sécurité sans avoir à mettre à feu les moteurs si un problème survenait sur le chemin de la Lune.

Pour que le pilote du module lunaire puisse repérer le site retenu pour l’atterrissage, il doit bénéficier de conditions d’éclairage très particulières : le Soleil doit éclairer le sol depuis l’est sous un angle compris entre 4° et 14° pour que les ombres des cratères permettent à l’équipage d’identifier ceux-ci. Un atterrissage juste après l’aube est choisi pour limiter les températures extrêmes que les astronautes pourraient connaître. La fenêtre de lancement résultante est de 16 heures tous les 29,5 jours pour un site d’atterrissage donné (l’élévation du Soleil change à une vitesse de 0,5° par heure). Les responsables du programme souhaitent disposer de plusieurs fenêtres de lancement par mois, pour limiter le décalage du calendrier de lancement en cas de report du tir pour des raisons techniques.

Les zones qui semblent prometteuses sur les photographies prises depuis Terre sont souvent jugées totalement inacceptables. L’exigence initiale selon laquelle le site doit être exempt de cratères doit être assouplie, car aucun site de ce type n’est trouvé. Cinq sites sont finalement pris en considération : Les sites 1 et 2 se trouvent dans la mer de la Tranquillité (Mare Tranquilitatis) ; le site 3 est dans la baie centrale (Sinus Medii) ; et les sites 4 et 5 sont dans l’océan des tempêtes (Oceanus Procellarum). Le comité de sélection du site d’Apollo choisit le site 2, les sites 3 et 5 étant des sites de secours en cas de retard du lancement. En mai 1969, le module lunaire d’Apollo 10 s’approche à moins de 15 kilomètres du site 2, et l’équipage déclare qu’il est acceptable.


Décision sur le premier pas

Lors de la première conférence de presse qui suit l’annonce de l’équipage d’Apollo 11, la première question est : « Lequel d’entre vous, messieurs, sera le premier homme à fouler la surface lunaire ? »[81],[82]Deke Slayton, chef du bureau des astronautes, répond au journaliste que cela n’a pas été décidé, et Armstrong ajoute que cela n’est « pas basé sur un désir individuel »[81].Deke Slayton (ici à droite, accompagné de Michael Collins), quelques jours avant le décollage d’Apollo 11.

L’une des premières versions de la liste de contrôle pour la sortie fait sortir le pilote du module lunaire avant le commandant, ce qui correspond à ce qui a été fait lors des missions Gemini[83], où le commandant n’a jamais effectué de sortie dans l’espace[84]. Les journalistes écrivent au début de 1969 qu’Aldrin serait le premier homme à marcher sur la Lune, et l’administrateur associé George Mueller affirme la même chose aux journalistes. Aldrin entend dire qu’Armstrong serait le premier parce qu’il est civil, ce qui rend Aldrin furieux. Il tente de persuader d’autres pilotes de modules lunaires qu’il devrait être le premier, mais ils répondent avec cynisme à ce qu’ils perçoivent comme une campagne de lobbying. Tentant d’endiguer les conflits, Slayton dit à Aldrin qu’Armstrong serait le premier puisqu’il est le commandant de la mission. La décision est annoncée lors d’une conférence de presse le 14 avril 1969[85].

Pendant des décennies, Aldrin croit que la décision finale est largement dictée par l’emplacement de l’écoutille du module lunaire. Comme les astronautes portent leur combinaison spatiale et que le vaisseau est petit, il est difficile de manœuvrer pour en sortir. L’équipage fait une simulation dans laquelle Aldrin quitte d’abord le vaisseau spatial, mais il endommage le simulateur en tentant de sortir. Bien que cela suffise pour que les planificateurs de la mission prennent leur décision, Aldrin et Armstrong restent dans l’ignorance de la décision jusqu’à la fin du printemps[86]. Slayton dit alors à Armstrong que le plan est de le faire sortir du vaisseau spatial en premier, s’il est d’accord. Armstrong répond : « Oui, c’est comme ça qu’il faut faire »[87].

Les médias accusent Armstrong d’avoir exercé la prérogative de son commandement pour quitter le vaisseau spatial en premier[88]Chris Kraft révèle dans son autobiographie de 2001 qu’une rencontre a eu lieu entre Gilruth, Slayton, Low et lui-même pour s’assurer qu’Aldrin ne serait pas le premier à marcher sur la Lune. Ils ont fait valoir que la première personne à marcher sur la Lune devrait être comme Charles Lindbergh, quelqu’un de calme et tranquille. Ils ont pris la décision de modifier le plan de vol afin que le commandant soit le premier à sortir du vaisseau spatial[89].

Noms de baptême des vaisseauxModifier

Le projectile Columbia conçu par Jules Verne en 1865.

Après que l’équipage d’Apollo 10 a nommé leurs vaisseaux Charlie Brown et Snoopy, le directeur adjoint des affaires publiques Julian Scheer écrit à George M. Low, directeur du bureau du programme des vaisseaux spatiaux Apollo au Manned Spacecraft Center (MSC), pour suggérer à l’équipage d’Apollo 11 d’être moins désinvolte dans le choix du nom de leurs vaisseaux, vue la portée symbolique de leur mission.

Provisoirement, lors de la planification de la mission et lors de communications internes, les noms Snowcone et Haystack sont utilisés respectivement pour le module de commande et le module lunaire [90].

Plus tard, les vaisseaux seront baptisés Columbia et Eagle. Le CSM est nommé Columbia à la suite de plusieurs suggestions : c’est le nom de la figure allégorique qui personnifie les États-Unis comme l’est Marianne pour la France[91],[92], c’est aussi le nom du canon géant qui a lancé un vaisseau spatial (également de Floride) dans le roman de Jules Verne de 1865 intitulé De la Terre à la Lune (suggéré par Scheer), et c’est enfin en référence à Christophe Colomb, comme l’indique Collins dans son livre de 1976[93]. Le LM est nommé Eagle d’après le motif qui figure en bonne place sur l’insigne de la mission.

Insigne de missionModifier

L’insigne de la mission d’Apollo 11 est conçu par Collins, qui veut un symbole pour « l’atterrissage pacifique par les États-Unis ». À la suggestion de Lovell, il choisit comme symbole l’aigle à tête blanche, l’oiseau national des États-Unis. Tom Wilson, un instructeur de simulateur, suggère un rameau d’olivier dans son bec pour représenter leur mission pacifique. Une image retient son attention : une illustration du peintre animalier Walter A. Weber parue dans le livre, « l’Eau, la Proie et le Gibier à plume de l’Amérique du Nord », lui-même publié en 1965 par la National Geographic Society[94].

Collins ajoute un fond lunaire avec la Terre au loin. La lumière du soleil sur l’image vient de la mauvaise direction ; l’ombre aurait dû se trouver dans la partie inférieure de la Terre au lieu de la gauche. Aldrin, Armstrong et Collins décident que l’Aigle et la Lune seraient dans leurs couleurs naturelles, et optent pour une bordure bleue et dorée. Armstrong craignant que le mot « eleven » ne soit pas compris par les non-anglophones, ils optent donc pour « Apollo 11 »[95], et ils décident de ne pas mettre leurs noms sur l’écusson, afin qu’il soit « représentatif de tous ceux qui ont travaillé à l’atterrissage »[96].

Un illustrateur du Manned Spacecraft Center (MSC) réalise le dessin, qui est ensuite envoyé aux responsables de la NASA pour approbation[95]. Le dessin est rejeté, Bob Gilruth, le directeur du MSC, trouvant que les serres de l’aigle ont l’air « trop guerrières »[97]. Après discussion, la branche d’olivier est déplacée dans les serres[97].

Le à 13h32 UTC (h 32 heure locale) le lanceur Saturn V, pesant plus de 3 000 tonnes, décolle du complexe de lancement 39 de Cap Canaveral. Près de un million de personnes ont fait le déplacement pour assister à cet événement. Après une phase propulsée sans incident le troisième étage de la fusée Saturn le Module de commande et de service (CSM) et le Module Lunaire (LEM) se placent en orbite basse autour de la Terre pour attendre que le positionnement relatif de la fusée, de la Terre et de la Lune permettent d’arriver à proximité de la Lune à la distance et au moment prévus. Deux heures trente plus tard conformément au planning et alors que le vaisseau Apollo a effectué une révolution et demi autour de la Terre, le troisième étage est rallumé durant six minutes (manœuvre de TLI Translunar Injection) pour permettre au “train spatial” de s’arracher à l’attraction terrestre et le placer sur une trajectoire qui doit le conduire à proximité de la Lune.

Environ une demi-heure après cette manœuvre, le Module de Commande et de Service (CSM) se détache du reste du train spatial puis pivote de 180° pour venir repêcher le module lunaire Eagle (le LEM) dans son carénage. Après avoir vérifié l’arrimage des deux vaisseaux et pressurisé le LEM, les astronautes déclenchent par pyrotechnie la détente des ressorts situés dans le carénage du LEM : ceux-ci écartent le LEM et le CSM du troisième étage de la fusée Saturn à une vitesse d’environ 30 cm/s. Le troisième étage va alors entamer une trajectoire divergente qui le place en orbite autour du Soleil. Après un périple de près de trois jours, le vaisseau Apollo se place en orbite lunaire. Le module lunaire Eagle, après avoir réalisé treize révolutions autour de la Lune, se sépare du CSM désormais occupé par le seul Collins et entame sa descente vers le sol lunaire.

Le module lunaire Eagle se pose dans la mer de la Tranquillité, après une phase d’approche finale plus longue que prévu. Le site sélectionné pour l’atterrissage est dépassé de 7 km à la suite de problèmes rencontrés durant la descente. Neil Armstrong a été gêné par des alarmes de l’ordinateur de bord qui gère le pilote automatique et assure la navigation. L’ordinateur, qui a une puissance équivalente à celle d’une calculatrice bas de gamme des années 2000, est saturé par des signaux en provenance du radar de rendez-vous, conséquences d’une erreur de conception.

Accaparé par ces alarmes, Neil Armstrong laisse passer le moment où, selon la procédure, il aurait dû exécuter une dernière manœuvre de correction de la trajectoire. Le LEM s’approchant d’un site encombré de rochers, Armstrong doit prendre le contrôle manuel du module lunaire et survoler à l’horizontale le terrain afin de trouver un site adapté à l’atterrissage. Cette manœuvre entame dangereusement la faible réserve de carburant qui subsiste : il ne reste plus que 45 secondes du propergol réservé à l’atterrissage lorsque l’appareil se pose à 7 km du lieu prévu à l’origine, le dimanche 20 juillet 1969 à 20:17:40 UTC (15h17min40s CDST, heure de Houston).

S’ensuit alors une longue séquence avant la sortie des astronautes : listes de vérification, pose des combinaisons spatiales et vérifications, dépressurisation du LEM.

Dans les premiers plans établis pour cette première mission sur la Lune, la sortie extravéhiculaire devait durer 4 heures soit la durée maximale autorisée par les réserves d’oxygène et d’énergie électrique des combinaisons spatiales A7L. Ce temps était nécessaire notamment pour installer l’ensemble des instruments scientifiques de la station ALSEP. Le développement de celle-ci ayant pris du retard, elle avait été remplacée pour Apollo 11 par l’ensemble EALSEP limité à deux instruments et la durée de la sortie avait été ramenée à deux heures même si les combinaisons spatiales permettaient une durée double. Armstrong effectue ses premiers pas sur la Lune le lundi  à 2h56min20s UTC (3h56min20s heure française ; le 20 juillet 21h56min20s (CDST) à Houston), devant des millions de téléspectateurs écoutant les premières impressions de l’astronaute. Celui-ci, en posant le pied sur le sol lunaire, lance son message resté célèbre : “That’s one small step for [a] man, one giant leap for mankind” (“C’est un petit pas pour [un] homme, mais un pas de géant pour l’humanité”).

La consistance du sol lunaire avait été la source de beaucoup d’interrogations depuis le lancement du programme Apollo. Toutefois, les observations effectuées par les sondes lunaires du programme Surveyor avaient fourni des indications importantes sur sa consistance et avaient en particulier permis d’écarter a priori le scénario d’un engloutissement des engins spatiaux par une épaisse couche de poussière. Néanmoins, une part d’inconnu subsistait. Armstrong avant de poser son pied sur le sol lunaire constate que celui-ci semble poudreux. Après avoir posé son pied tout en se tenant fermement à l’échelle, il observe que l’empreinte de sa semelle s’est parfaitement moulée dans le sol. En grattant celui-ci avec sa chaussure il constate que le matériau lunaire adhère sur celle-ci comme du charbon de bois pulvérisé. Armstrong fixe ensuite sur son torse un appareil photo Hasselblad qu’Aldrin lui a descendu à l’aide d’une corde depuis l’intérieur du module lunaire puis, après s’être éloigné de quelques mètres du LEM, il collecte rapidement un peu de régolithe et quelques petites roches lunaires en utilisant une petite pelle pliable munie d’un sac à échantillons : le prélèvement est effectué en grattant superficiellement la surface car le sol est très ferme à quelques centimètres de profondeur. L’objectif de cette collecte rapide est que les scientifiques à Terre soient certains de disposer d’échantillons de sol au cas où les astronautes auraient à décoller prématurément. Armstrong tente d’enfoncer le manche de son instrument dans le sol mais il est stoppé dans ses efforts à environ 15 cm de profondeur. Quinze minutes après son coéquipier, Buzz Aldrin descend à son tour l’échelle du module lunaire. Sa sortie est photographiée par Armstrong. Alors qu’il pose le pied sur le sol lunaire, il s’exclame “Belle vue” avant de préciser son sentiment par un “Magnifique désolation”. Armstrong se joint alors à lui pour dévoiler une plaque commémorative apposée sur un des pieds de l’étage de descente qui doit rester sur la Lune après le départ des astronautes. Sur celle-ci figure le dessin des deux hémisphères terrestres, un texte avec le nom et la signature des trois astronautes et du président Richard Nixon. Armstrong lit le texte à haute voix : “Ici des hommes de la planète Terre ont pris pied pour la première fois sur la Lune, juillet 1969 apr. J.-C. Nous sommes venus dans un esprit pacifique au nom de toute l’humanité”. Armstrong enlève ensuite la caméra de télévision de son support sur l’étage de descente d’où elle avait filmé les premiers pas sur la Lune ; il l’installe sur un pied tripode à 20 mètres au nord ouest du module lunaire pour que les activités de l’équipage puissent être filmés.

Les astronautes disposent de relativement peu de temps pour accomplir le volet scientifique de leur mission. Aldrin déploie le capteur de particules du vent solaire SWC qui se présente sous la forme d’une feuille d’aluminium tendue par une hampe. Malgré la fermeté du sol, Aldrin parvient à planter le dispositif à la verticale en orientant la feuille vers le Soleil. Pendant ce temps, Armstrong déroule et plante dans le sol le drapeau américain qui en l’absence d’atmosphère et donc de vent est maintenu tendu par une baguette. Cet acte ne reflète pas une revendication territoriale mais a pour objectif de marquer cette “victoire” américaine dans la course à l’espace engagée avec l’Union soviétique. Tandis qu’Armstrong déballe les deux petites valises qui doivent être utilisées pour stocker les échantillons de sol lunaire, Aldrin réalise conformément au programme un ensemble d’exercices destinés à tester sa mobilité sur le sol lunaire. Il effectue plusieurs allers et retours devant la caméra vidéo en courant : il ne ressent aucune gêne pour se déplacer mais lorsqu’il change de direction il doit prendre en compte que son centre de gravité se situe plus haut que sur Terre. Les astronautes doivent interrompre leurs tâches à 23h45 (heure de Washington) pour un échange téléphonique de quelques minutes avec le président des États-Unis Richard Nixon qui suivait la retransmission télévisée de l’atterrissage sur la Lune depuis la Maison-Blanche.

Les astronautes reprennent leur travail : tandis qu’Armstrong collecte rapidement des échantillons avec sa pelle, Aldrin effectue une série de photos : une empreinte de botte sur le sol lunaire, des images du train d’atterrissage du module lunaire pour permettre d’évaluer son comportement ainsi que plusieurs photos panoramiques du site. L’équipage a accumulé à ce stade 30 minutes de retard par rapport à l’horaire prévu. Armstrong effectue des prises de vue stéréoscopiques de la surface avec un appareil dédié tandis qu’Aldrin décharge les deux instruments scientifiques de l’Early Apollo Scientific Experiments Package (EALSEP qui sont stockés dans la baie arrière gauche de l’étage de descente du LEM baptisée MESA (Modularized Equipment Stowage Assembly) Il les transporte rapidement à 20 mètres au sud-ouest du module lunaire et commence à installer le sismomètre tandis qu’Armstrong le rejoint pour mettre en place le réflecteur laser. Ce dernier, complètement passif, doit simplement être orienté vers la Terre avec une précision de 5°. L’installation du sismomètre nécessite par contre plus de manipulations : Aldrin doit d’abord orienter les panneaux solaires correctement vers le Soleil puis placer l’appareil parfaitement à l’horizontale ce qu’il réalise avec quelques difficultés. Le fonctionnement de l’appareil est immédiatement vérifié par les opérateurs sur Terre : ceux-ci constatent que le sismomètre est suffisamment sensible pour détecter le déplacement des deux astronautes.

Normalement, les deux astronautes devaient disposer ensuite de 30 minutes pour effectuer une collecte d’échantillons de sol et de pierres lunaires dans leur contexte géologique c’est-à-dire en les photographiant sur le sol avant de les ramasser. Mais avec le retard pris sur l’horaire, McCandless, leur interlocuteur au centre de contrôle, ne leur accorde que 10 minutes. Aldrin a la charge de prélever une carotte du sol mais, malgré les vigoureux coups de marteau assénés sur le tube prévu à cet effet, il ne parvient pas à enfoncer celui-ci. Les ingénieurs ont conçu l’instrument en partant de l’hypothèse que le sol serait peu compact et un renflement à l’intérieur du tube, qui est destiné à empêcher la carotte de retomber, gêne l’enfoncement dans le sol ferme rencontré. Aldrin effectue une nouvelle tentative trois mètres plus loin avec le même résultat. Finalement il renonce à enfoncer le tube jusqu’au bout. Aldrin ramène ensuite la carotte obtenue ainsi que la feuille d’aluminium du collecteur de particules jusqu’à la MESA pour qu’Armstrong puisse les inclure dans le paquetage. Après avoir été rappelé à l’ordre à plusieurs reprises par McCandless, Aldrin réintègre l’habitacle du module lunaire. Durant ce temps, Armstrong décide d’aller voir de plus près le cratère qu’il a dû éviter immédiatement avant l’atterrissage et qui se situe à seulement 45 mètres du module lunaire. Il se dirige rapidement vers le rebord du cratère sans commenter sa décision. Parvenu sur le rebord du cratère, il constate que celui-ci est suffisamment profond pour que des morceaux du socle rocheux situé sous la couche de régolithe aient été arrachés par l’impact. Il ne ramasse aucune de ces pierres mais effectue un panorama du cratère avec le module lunaire en arrière-plan. Il collecte ensuite rapidement plusieurs rochers qu’il place dans une des deux valises à échantillons qu’il cale en ajoutant 6 kg de régolithe. Il hisse ensuite les deux valises d’échantillons avec un système à poulie jusqu’au niveau du sas de l’habitacle où celles-ci sont récupérées par Aldrin. Puis Armstrong réintègre sans un mot l’habitacle.

Les astronautes ont récolté 21,7 kg d’échantillons de sol lunaire et la sortie extravéhiculaire a duré 2h31 durant laquelle ils ont parcouru 250 mètres. Alors que Buzz Aldrin réintègre le module lunaire, il casse par inadvertance dans l’habitacle étroit le disjoncteur d’armement de la mise à feu du moteur de l’étage de remontée du LEM. Comme il s’agit d’un bouton poussoir, il se servira de la pointe d’un stylo pour l’enclencher, et permettre aux deux astronautes de quitter la Lune.

Le décollage depuis la Lune a lieu 124h22min après le début de la mission. Le drapeau américain, planté trop près du module lunaire, est couché par le souffle du décollage. Les astronautes sont restés 21 heures et 36 minutes sur la Lune. Le LEM effectue avec succès la manœuvre de rendez-vous en orbite lunaire avec le module de commande et de service resté en orbite lunaire avec Collins à bord.

Le module de service est largué 15 minutes avant d’entamer la rentrée atmosphérique. Le vaisseau pénètre dans l’atmosphère à environ 11 km/s et amerrit 15 minutes plus tard à 16h50min59s TU dans l’océan Pacifique à 3 km du point visé : l’amerrissage a lieu à 2 660 km à l’est de l’atoll de Wake et à 380 km au sud de l’atoll Johnston. Le porte-avion USS Hornet chargé de récupérer l’équipage se trouve à 22 km du point d’amerrissage. Il s’est écoulé 195 heures et 19 minutes depuis que le vaisseau a décollé.

Les trois astronautes sont mis en quarantaine pendant 21 jours, une pratique qui perdura pendant les trois missions Apollo suivantes, avant que la Lune ne soit déclarée stérile et sans danger de contamination.

Le 21 juillet, la sonde soviétique Luna 15, qui devait aussi ramener des échantillons de Lune, s’écrase sur le sol lunaire après 52 révolutions autour de l’astre, témoignant de l’avance prise par les Américains dans la course à l’espace.

La mission d’Apollo 11 était considérée comme risquée. L’un des risques les plus importants concernait le décollage depuis la Lune car aucune solution de secours n’était disponible en cas de défaillance du système d’allumage du moteur. Apollo 11 était intrinsèquement plus risquée que les missions suivantes car il n’y avait eu aucune répétition de l’atterrissage proprement dit. Aussi un discours, qui devait être lu par le président Nixon, avait été préparé par William Safire pour le cas où la mission aurait échoué et l’équipage perdu (ce discours est aujourd’hui conservé à la Richard Nixon Presidential Library and Museum). Il était prévu que le président appelle chacune des épouses des astronautes.

Une caméra fixe est installée sur le hublot droit du LEM et permet de voir la plateforme de départ, l’échelle, le pied du LEM et une partie du sol lunaire. C’est cette caméra qui retransmet les premières images de la Lune. Elle est activée par Neil Armstrong pendant sa descente des neuf marches du LEM.

Retransmis en direct sur l’ensemble de la planète, on estime que 500 à 600 millions de téléspectateurs et d’auditeurs ont suivi l’atterrissage et la marche du premier homme sur la Lune. Trente-six chaînes de télévision sont présentes au centre de Houston, dont celle de la télévision publique roumaine, seul pays du bloc de l’Est présent. La salle de presse de Houston a accueilli 3 497 journalistes accrédités dont des délégations étrangères composés de 111 journalistes japonais, 80 italiens, 64 britanniques, 57 français, 44 allemands, 38 argentins, 38 mexicains, 32 canadiens, 21 australiens, 20 espagnols et 19 brésiliens. Les images et sons en provenance de l’Eagle depuis la mer de la Tranquillité sont récupérés par le Goldstone Deep Space Communications Complex.

En août 2006, la Nasa a annoncé avoir égaré les cassettes de bande magnétique contenant les vidéos et les éléments télémétriques d’origine de la mission Apollo 11 et ne plus disposer que d’enregistrements résultant des conversions dans des formats plus récents. L’agence a nommé une équipe chargée de les retrouver. La Nasa a indiqué en juillet 2009 ne pas avoir retrouvé les cassettes originales de l’enregistrement. À défaut, elle a récupéré auprès de diverses sources – chaînes de télévision notamment – des retransmissions de la mission Apollo 11, qui ont été restaurées.

Au retour de la mission les échantillons de roches et du sol lunaire ramenés par l’équipage d’Apollo 11 sont stockés et examinés dans le laboratoire LRL (Lunar Receiving Laboratory) créé à cet effet à Houston et conçu pour empêcher toute diffusion d’éventuels organismes extraterrestres. Des échantillons de roche lunaire sont confiés pour analyse à 150 spécialistes scientifiques sans distinction de nationalité. Les pierres lunaires de taille importante se révèlent être des basaltes riches en fer et en magnésium qui se sont cristallisés il y a 3,57 à 3,84 milliards d’années. Ils sont très proches dans leur composition des roches terrestres bien que plus riches en titane : cette particularité est à l’origine de la couleur plus foncée des mers lunaires. Leur existence constitue la preuve que la Lune est un corps différencié invalidant la théorie d’une Lune constituée du matériau primitif du Système solaire défendue par Urey. Une des caractéristiques les plus frappantes est l’absence de minéraux hydratés. La faible proportion en sodium a entraîné une grande fluidité des laves qui ont formé le basalte ce qui explique l’absence de relief à la surface des mers lunaires.

Le sismomètre passif a été installé le 21 juillet 1969. Il a fonctionné durant une journée lunaire complète, survécu à une nuit lunaire mais est tombé en panne le 27 août 1969 à la suite d’une défaillance du système de réception et de traitement des commandes transmises depuis la Terre. L’instrument a été opérationnel durant 21 jours (il ne fonctionnait pas durant la nuit lunaire faute d’énergie). Les données fournies ont permis de démontrer que l’activité sismique de la Lune était très faible : la composante verticale du bruit de fond sismique est de 10 à 10 000 fois plus faible que celui de la Terre. Du fait des limitations du prototype, dont la correction était planifié avant même le débarquement sur la Lune, sur le sismomètre embarqué par Apollo 12, aucune donnée exploitable n’a pu être obtenue sur la structure interne de la Lune. Plusieurs recommandations émergent du rapport scientifique rédigé quelques mois après la mission.

  • Les phénomènes de dilatation/contraction de la structure de l’étage de descente du module lunaire resté sur la Lune ont été source d’un bruit de fond qui a perturbé les mesures : il est recommandé pour les missions suivantes que le sismomètre soit disposé le plus loin possible du module lunaire.
  • Du fait de la faiblesse de la sismicité de la Lune, il est nécessaire d’augmenter la sensibilité de l’instrument.
  • Pour la même raison, il est recommandé de recourir à la génération d’ondes sismiques artificielles en faisant s’écraser sur la Lune l’étage Saturn ou le module de remontée du module lunaire.

Le réflecteur laser installé par l’équipage d’Apollo 11 est utilisé de manière continue depuis 1969. Des tirs laser sont effectués depuis plusieurs observatoires installés sur Terre en direction des réflecteurs laser déposés par la mission Apollo 11 ainsi que par les missions Apollo 14 et 15. Au cours des premières années la précision de la distance entre la Terre et la Lune est passée grâce à ces tirs d’environ 500 mètres à 25 cm. En améliorant les techniques utilisées, de nouvelles mesures ont permis de ramener cette incertitude à 16 cm en 1984. L’Observatoire McDonald (États-Unis) puis l’Observatoire de la Côte d’Azur en France se sont dotés d’équipements spécifiques qui ont permis de réduire l’imprécision à 3 cm à la fin des années 1980/début des années 1990. Enfin depuis mi 2005 l’observatoire du Point Apache au Nouveau-Mexique a pris le relais en utilisant un équipement encore plus perfectionné et effectue des mesures avec une précision inférieure au millimètre.

L’expédition d’Apollo 11 fait l’objet d’un roman de Norman Mailer, Bivouac sur la Lune.

L’extraordinaire aventure humaine et technologique qu’a constitué la mission spatiale Apollo 11 a fait l’objet d’un film documentaire, Moonwalk One, réalisé en 1969 et 1970 par Theo Kamecke et sorti de manière assez confidentielle lors de projections au Whitney Museum à New York en 1972. Restauré à l’approche du 40ème anniversaire de la première marche sur la lune, le film est diffusé en 2009 aux États-Unis et au Royaume-Uni, mais reste cependant inédit en France, où il bénéficie finalement d’une sortie le  et est salué par le quotidien Le Monde comme un “grand film”.

Source : Wikipédia France

VOSTOK 6

Mentionné sur Valentina

Vol conjoint avec Vostok 5, Vostok 6 a emmené la première femme dans l’espace, la cosmonaute soviétique Valentina Terechkova.

C’était principalement une opération de communication de la part du directeur du programme spatial soviétique Serguei Korolev (la seconde femme spationaute – soviétique elle aussi – ne volera que 19 ans plus tard), mais quelques données sur le comportement du corps féminin en impesanteur ont toutefois pu être recueillies.

La programme Vostok comportait également un vol supplémentaire avec un équipage entièrement féminin de deux personnes, mais l’arrêt du programme Vostok a empêché la réalisation de cette mission, et ce vol a été le dernier du programme.

Le module de retour est désormais exposé au RKK Energia Museum à Kalouga.

Équipage

Remplaçante

  • Valentina Ponomaryova

Paramètres de la mission

  • Masse : 4 713 kg
  • Périgée : 165 km
  • Apogée : 166 km
  • Inclinaison : 64,9°
  • Période : 87,8 minutes
  • Identifiant : Чайка (Tchaïka – “Mouette”)

Source : Wikipédia France

APOLLO 8

Mentionné sur The Other Side

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 BormanJames 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.

PositionAstronauteNombre de vols spatiaux
Commandant de la missionFrank F. Borman IISecond et dernier vol spatial
Pilote du module de commandeJames A. Lovell Jr.Troisième vol spatial
Pilote du module lunaireWilliam A. AndersSeul 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.

PositionAstronaute
CommandantNeil A. Armstrong
Pilote du module de commandeEdwin E. Aldrin Jr.
Pilote du module lunaireFred 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 1er 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 voisineo 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 , 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 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

VOSKHOD 2

Mentionné sur E.V.A.

Voskhod 2 est la deuxième mission spatiale soviétique du programme Voskhod qui a eu lieu en juin 1965. Au cours de celle-ci l’un des deux cosmonautes de l’équipage, Alexeï Leonov, a effectué la première sortie extravéhiculaire jamais réalisée par un homme, d’une durée de 12 minutes. La mission rencontre de nombreux problèmes au cours de la sortie dans l’espace et durant le reste du vol mais l’équipage parvient à revenir sur Terre sain et sauf. Il s’agit de la dernière mission habitée du programme Voskhod.

Depuis le lancement de Spoutnik 1, les États-Unis et l’Union Soviétique se livrent à une course à l’espace. Dans cette période de Guerre froide il s’agit pour chacune des deux superpuissances de prouver la supériorité de son système politique par le biais de ses succès dans le domaine spatial. Le rôle de la propagande est particulièrement important en Union Soviétique ce qui se traduit par des prises de risque importantes et la dissimulation systématique des échecs et des défaillances. L’astronautique soviétique a dans les débuts été à l’origine de toutes les premières spatiales et les dirigeants soviétiques entendent maintenir son avance. Dans ce contexte, l’objectif principal de l’équipage de Voskhod 2 est de réaliser la première Sortie extravéhiculaire dans l’espace.

Voskhod 2 est la deuxième et dernière mission avec équipage du programme Voskhod. Celui-ci a été lancé pour maintenir l’avance du programme spatial soviétique sur celui de la NASA. Alors que les soviétiques utilisent toujours pour leurs missions le vaisseau monoplace Vostok, l’agence spatiale américaine développe à la même époque un vaisseau biplace dans le cadre du programme Gemini dont le premier vol a lieu en mars 1965. Pour relever le défi américain en attendant la mise au point du vaisseau triplace Soyouz, les ingénieurs soviétiques adaptent le vaisseau Vostok pour lui permettre d’emporter 3 cosmonautes. Le siège éjectable unique est remplacé par trois couchettes fixes. Durant une mission Voskhod, contrairement aux vols Vostok, les cosmonautes ne s’éjectent plus avant l’arrivée au sol mais atterrissent avec la capsule qui est freinée par des fusées pour limiter sa vitesse à l’impact. Par ailleurs une rétrofusée de secours est montée sur le module de descente. Pour faire rentrer 3 hommes dans une capsule prévue pour un, l’équipage ne porte pas de combinaisons spatiales. Toutefois pour la mission Voskhod 2, l’équipage, limité à deux personnes, emporte des combinaisons.

Les spécifications du projet de “marche dans l’espace”, baptisé Vykhod (“Sortie”) par les ingénieurs russes sont complètement figées, courant 1964. Pour permettre la sortie dans l’espace, le vaisseau de la mission Voskhod 2 est modifié (version 3KD) et emporte un sas gonflable et amovible fixé sur le côté du module pressurisé. Ce sas est nécessaire car les capacités réduites du système de support vie et les caractéristiques de l’instrumentation ne permettent pas d’exposer l’intérieur de la cabine au vide, solution plus simple retenue pour les vaisseaux américains du programme Gemini et Apollo. Le sas, baptisé Volga, est conçu, fabriqué et testé en 9 mois. Au décollage, le sas est stocké en position repliée contre l’écoutille du vaisseau Voskhod, formant une excroissance de 74 cm d’épaisseur sur la coque du vaisseau. Le sas comprend un anneau métallique de 1,2 m de diamètre ajusté autour de l’écoutille du Voskhod, une partie cylindrique constituée d’une double paroi en caoutchouc d’une longueur de 2,5 m en position déployée, et à son extrémité un deuxième anneau métallique de 1,2 m de diamètre avec en son centre une écoutille de 65 cm de diamètre. Une fois déployé, le volume interne du sas est de 2,5 m³. L’espace entre la double paroi est cloisonné selon l’axe longitudinal en 40 compartiments étanches regroupés en trois groupes indépendants ; il suffit que les compartiments de deux de ces groupes soient gonflés pour que le sas se déploie. Quatre réservoirs d’oxygène sphériques sont utilisés d’une part pour gonfler la structure cylindrique et pressuriser le sas – une opération qui prend 7 minutes – et d’autre part en tant que réserve de secours pour le cosmonaute effectuant la sortie. L’intérieur du sas est éclairé par deux appliques. Trois caméras 16 mm doivent filmer la sortie : deux sont installées à l’intérieur du sas et une à l’extérieur et à l’extrémité d’une bôme fixée sur l’anneau supérieur. Le cosmonaute resté à l’intérieur de la cabine peut contrôler le sas mais le cosmonaute effectuant la sortie dispose également d’un boitier de commande accroché à l’intérieur du sas. Le sas tout équipé pèse 250 kg tandis que cette version du vaisseau a une masse de 5 685 kg.

Pour sa sortie extravéhiculaire Léonov utilise une combinaison spatiale “Berkut” (“aigle royal”) . Celle-ci est une évolution de la combinaison Sokol-1 utilisée pour les missions du programme Vostok. Un équipement dorsal fournit 45 minutes d’oxygène au cosmonaute stocké dans trois réservoirs sphériques de 2 litres à la pression de 220 atmosphères. L’air est pompé avec un débit de 20 litres à la seconde dans le casque puis est diffusé dans le reste de la combinaison via un régulateur de pression. Une valve permet l’évacuation de la chaleur, l’humidité et CO2. La pression de la combinaison pouvait être réglée à 40,6 kilopascals ou 27,4 kilopascals pour donner plus au moins de liberté de manœuvre au cosmonaute. La masse de la combinaison est de 20 kg et celle de l’équipement dorsal de 25 kg.

L’équipage sélectionné pour Voskhod 2 est composé de Pavel Beliaïev, 39 ans, commandant de la mission et de Alexeï Leonov, 30 ans, qui doit effectuer la sortie extravéhiculaire. Il s’agit pour tous deux de leur première mission spatiale. L’équipage assurant la doublure est composé de Ievgeni Zaikine, dans le rôle de commandant, et de Ievgueni Khrounov. Leonov, dont la sélection est pressentie bien avant son annonce officielle, doit suivre un entrainement particulièrement intense avec plus de 150 simulations de sorties extravéhiculaires menées notamment durant des vols à bord d’un Tupolev Tu-104 reproduisant l’apesanteur. Leonov effectue également 117 sauts en parachute. Les médecins lui font passer un test particulièrement sévère : il est enfermé durant un mois dans une chambre complètement coupée du monde puis immédiatement après sa sortie embarqué à bord d’un chasseur MiG-15 dont le pilote se livre à des acrobaties aériennes. Le test s’achève par l’éjection et l’atterrissage en parachute de Leonov qui prouve ainsi qu’il dispose toujours de ses réflexes après sa longue période d’isolement.

Début 1965, les Américains annoncent leur intention de réaliser une mission avec une sortie extravéhiculaire sous trois mois ce qui accroît la pression sur les équipes soviétiques. Un vaisseau Voskhod équipé de sas mais sans équipage est lancé le 22 février de la même année sous la désignation Cosmos-57 pour tester les nouveaux dispositifs. Comme d’habitude, aucune information officielle n’est diffusée sur les objectifs de ce vol. Toutes les opérations de déploiement du sas à son largage sont réalisées automatiquement et vérifiées depuis le sol. Tout se déroule de manière nominale jusqu’à ce que le vaisseau disparaisse brutalement des écrans radar. Les investigations menées par la suite montreront que si deux stations terrestres émettent au même moment un certain signal pour manœuvrer le sas, les deux signaux superposés sont interprétés comme un ordre de mise à feu de la rétrofusée. Le vaisseau Cosmos-57 ayant entamé sa rentrée atmosphérique sur une trajectoire imprévue a été détruit par le système d’autodestruction destiné à empêcher que l’engin ne tombe entre des mains étrangères. Le test étant considéré comme un succès la mission avec équipage est programmée le 18 mars.

Le 18 mars le temps est peu clément avec une pluie intermittente et un plafond nuageux bas. La fusée est lancée à la date prévue et le vaisseau est placée sur une orbite elliptique de 167 × 475 km avec une inclinaison de 64,8°. Le vaisseau parcourt cette orbite en 90,9 minutes.

Les préparatifs pour la sortie de Leonov débutent dès que le vaisseau est en orbite. Leonov enfile à grand peine dans l’espace exigu de la cabine sa combinaison spatiale et l’équipement dorsal avec l’aide de Beliaïev. Environ une heure et demie après que le vaisseau ait été placé en orbite, alors que le vaisseau boucle sa première orbite, Léonov pénètre dans le sas gonflable Volga de Voskhod 2 pour commencer sa sortie dans l’espace. L’écoutille interne est refermée par Beliaïev. Celui-ci déclenche la dépressurisation du sas puis l’ouverture de l’écoutille externe. Leonov émerge prudemment du sas relié à la capsule spatiale par un filin de 4,5 mètres. Après s’être complètement extrait du sas, il est ébloui par le Soleil. Il signale qu’il parvient néanmoins à discerner les montagnes du Caucase que le vaisseau survole. Il enlève le capuchon de l’optique de la caméra fixée à l’extérieur sur le sas qui filme l’événement. Il tente d’effectuer des photos avec son propre appareil photo attaché à sa combinaison spatiale mais ne parvient pas à appuyer sur le déclencheur.

Après avoir flotté une dizaine de minutes dans l’espace Leonov entame les manœuvres pour réintégrer le vaisseau spatial selon l’horaire programmé. Il est prévu qu’il rentre les pieds devant pour pouvoir se réinstaller dans son siège sans avoir à effectuer une culbute dans le sas car le diamètre de celui-ci ne le permet théoriquement pas. Mais il se rend alors compte que dans le vide la combinaison s’est tellement dilatée que ses pieds et ses mains ne sont plus positionnés dans les gants et les bottes comme s’il avait rétréci. Il doit faire tomber la pression dans son scaphandre à 0,27 atmosphère pour retrouver un peu de maniabilité mais est contraint, contrairement à ce qui était prévu, de s’introduire dans le sas la tête la première. Une fois dans le sas il effectue avec difficulté un retournement pour être positionné les pieds devant. Leonov est exténué, son pouls est monté à 143 battements par minute et sa température corporelle à 38 degrés Celsius. En nage Leonov ouvre son casque immédiatement après avoir déclenché la fermeture de l’écoutille externe et pressurisé le sas en violation de ses instructions. Leonov réintègre la cabine puis l’équipage de Voskhod 2 entame la suite du programme de la mission. La marche de Leonov dans l’espace a duré 12 minutes et 9 secondes tandis que l’écoutille externe est restée ouverte en tout 23 minutes.

Une fois Leonov revenu à sa place, Beliaïev déclenche la mise à feu des boulons pyrotechniques qui permettent le largage du sas. La mission rencontre d’autres problèmes par la suite. L’écoutille s’est mal refermée et l’air de la cabine fuit lentement. Pour compenser cette perte, le système de survie injecte de l’oxygène faisant monter la proportion de celui-ci à plus de 45 % (le système ne permet pas le remplacement de l’azote perdu) : à ce taux une simple étincelle suffirait à déclencher un incendie. L’équipage effectue différentes manipulations pour abaisser ce taux, apparemment couronnées de succès, puis poursuit son programme d’expériences. Toutefois alors que le vaisseau entame sa treizième orbite, Beliaïev signale que la pression dans les réservoirs d’air est tombée de manière anormale de 75 à 25 atmosphères mais le responsable du système de survie assure que l’équipage dispose de suffisamment d’air pour tenir au moins jusqu’à la 17ème orbite prévue pour la rentrée atmosphérique du vaisseau. La mise à feu des rétrofusées qui freinent le vaisseau et initie la séquence de retour sur Terre est normalement déclenchée de manière automatique. Mais, alors que le vaisseau parcourt sa 17ème orbite, rien ne se passe : apparemment le système d’orientation qui est piloté par un senseur solaire n’est pas parvenu à orienter correctement le vaisseau et un mécanisme de sécurité a bloqué la mise à feu des rétrofusées. Dans un climat de crise, Korolev, le responsable du programme spatial soviétique, décide après consultation des spécialistes que les cosmonautes utiliseront le système manuel qui repose sur le périscope Vzor. Les ingénieurs au sol calculent rapidement les coordonnées qui doivent être utilisées par l’équipage pour orienter le vaisseau dans la bonne direction. Pour pouvoir utiliser Vzor dans la cabine exiguë, Beliaïev doit se placer en travers des sièges tandis que Leonov positionné sous son propre siège le maintient fermement. Le vaisseau est réorienté correctement mais la mise à feu des rétrofusées n’est déclenchée que 46 secondes plus tard pour permettre aux deux cosmonautes de réintégrer leur siège afin que le centre d’inertie du vaisseau soit conforme aux calculs. Ce délai induit un écart dans la trajectoire et le vaisseau ne se pose pas à l’endroit prévu. Par ailleurs, comme cela a été le cas au cours de plusieurs missions précédentes, le module de service et le module de descente ne se séparent pas immédiatement. Le vaisseau suit une trajectoire différente de celle prévue et les cosmonautes subissent durant plusieurs secondes une décélération de 10 g.

Le vaisseau n’est repéré que quatre heures après son arrivée au sol par l’équipage d’un hélicoptère qui a aperçu son parachute de couleur rouge. Du fait des différentes péripéties qui ont précédé, il est à 387 km du site d’atterrissage prévu ; il se trouve entre les villages de Sorokovaya et Shchuchino, à environ 30 kilomètres au sud-ouest de la ville de Berezniki et à 180 km au nord-ouest de la ville de Perm dans les monts Oural. Le vaisseau est loin de toute zone habitée et se trouve au milieu d’une zone de forêt tellement dense qu’elle interdit la récupération de l’équipage par un hélicoptère. Il gèle et la couche de neige atteint par endroit 2 mètres d’épaisseur. Deux équipes de sauveteurs entament un périple pour joindre l’équipage mais ils n’ont pas atteint leur but lorsque la nuit tombe. Des vêtements chauds ont été parachutés à l’équipage plus tôt dans la journée pour leur permettre d’attendre les secours. Après une nuit inconfortable les cosmonautes sont rejoints par une équipe de sauveteurs partis à ski qui a mis trois heures pour couvrir 1,5 km. Les dirigeants soviétiques ne voulant prendre aucun risque interdisent une évacuation par hélitreuillage et l’équipage doit passer une deuxième nuit dans la taïga pour permettre la préparation d’une zone d’atterrissage.

Après leur retour sur Terre les deux hommes sont nommés Héros de l’Union soviétique, reçoivent 15 000 roubles, une voiture de la marque Volga et bénéficient d’un congé de 45 jours. Toutes les péripéties non prévues de la sortie extravéhiculaire et de la mission sont tues par les cosmonautes à la demande des autorités soviétiques. Elle ne seront dévoilées que bien plus tard lors de la libéralisation du régime.

Le 3 juin de la même année, l’américain Edward White réalise la première sortie américaine dans l’espace, d’une durée de 20 minutes. Voskhod 2 est la dernière mission avec équipage du programme Voskhod. Les capacités du vaisseau sont trop limitées, inférieures à celles du vaisseau américain Gemini. La mission spatiale habitée soviétique suivante sera réalisée avec le vaisseau Soyouz en 1967 après une longue mise au point.

Source : Wikipédia France

SORTIE EXTRAVÉHICULAIRE

Mentionné sur E.V.A.

Une sortie extravéhiculaire, ou activité extravéhiculaire, (désignée parfois par son acronyme anglais EVA pour Extra-Vehicular Activity) est une activité réalisée à l’extérieur d’un véhicule spatial par un astronaute revêtu d’une combinaison spatiale. Ce terme est utilisé pour des activités extravéhiculaires menées dans l’espace en orbite autour de la Terre à proximité d’un véhicule spatial (navette spatiale et/ou d’une station spatiale), à des fins d’assemblage, de maintenance ou de réparation. Il a été également utilisé dans le cadre du programme Apollo pour désigner les sorties effectuées par les astronautes sur la surface lunaire.

La rigidité de la combinaison, l’épaisseur des gants, la succession rapide du jour et de la nuit (en orbite terrestre), les difficultés de déplacement et de manipulation liés à l’absence de gravité rendent même les tâches les plus simples difficiles à exécuter durant une sortie extravéhiculaire. Aussi son exécution est précédée par un long entrainement préalable sur Terre effectué en partie en piscine pour reproduire l’absence de gravité. Dans l’espace, après un temps de préparation destiné à éviter un accident de décompression, l’astronaute utilise un sas pour sortir dans l’espace. Il dispose alors au maximum d’environ 8 heures pour mener à bien des tâches qui nécessitent un outillage adapté au port de la combinaison spatiale. Pour des raisons de sécurité les astronautes effectuent leur sortie par paire et, dans l’espace, sont attachés au véhicule spatial.

La première sortie extravéhiculaire a été effectuée par le cosmonaute russe Alexeï Leonov le 18 mars 1965, à partir du vaisseau Voskhod 2. L’américain Edward White effectue à son tour une sortie dans l’espace au cours de la mission Gemini 4 le 3 juin de la même année. Compte tenu des risques encourus peu de sorties extravéhiculaires ont été effectuées depuis le début de l’ère spatiale : un peu plus de 300 en 2015 dont près de la moitié consacrés à l’assemblage et à la maintenance de la Station spatiale internationale.

Depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, les Soviétiques et les Américains sont engagés dans un conflit idéologique qui caractérise le climat politique de la planète pendant presque toute la seconde moitié du XXème siècle. Ce conflit est symbolisé par les avancées en matière technologique, notamment ce qui concerne la conquête de l’espace. Le 4 octobre 1957, avec le lancement du premier satellite artificiel, Spoutnik 1, les Soviétiques prennent l’avantage et le consolident le 12 avril 1961 en mettant sur orbite le premier homme, Youri Gagarine. Trois semaines plus tard, le 25 mai 1961, le président Kennedy tient devant le Congrès un discours dans lequel il s’engage à faire débarquer des Américains sur la Lune avant la fin du siècle. C’est dans ce contexte de rivalité permanente est-ouest que les vols spatiaux se succèdent, notamment les premières sorties extravéhiculaires. Finalement, les soviétiques décrochent en 1965 la première EVA et, de 1969 à 1972, les Américains seront les premiers à fouler le sol lunaire, exploit qui reste à ce jour inégalé.

La première sortie extravéhiculaire est effectuée par le cosmonaute soviétique Alexeï Leonov le 18 mars 1965 lors de la mission Voskhod 2. Environ une heure et demie après que le vaisseau a été placé en orbite et alors qu’il boucle sa première orbite, Leonov pénètre dans le sas gonflable Volga pour commencer sa sortie. L’écoutille interne est refermée par Beliaïev. Celui-ci déclenche la dépressurisation du sas puis l’ouverture de l’écoutille externe. Leonov émerge prudemment du sas relié à la capsule spatiale par un filin de 4,5 mètres. Après avoir flotté une dizaine de minutes dans le vide, il entreprend de réintégrer le vaisseau. il se rend compte alors que la combinaison s’est tellement dilatée que ses pieds et ses mains ne sont plus positionnés dans les gants et les bottes comme s’il avait rétréci. Contraint de s’introduire dans le sas la tête la première, contrairement au plan de vol, il parvient, au prix de mille efforts, à repressuriser l’écoutille et refermer l’écoutille.

Moins de trois mois plus tard, le 3 juin, l’Américain Edward White “marche” dans l’espace pendant vingt minutes (mission Gemini 4), sans incident. Il est suivi l’année suivante par quatre autres astronautes (Cernan, Collins, Gordon et Aldrin, vols Gemini 9 à 12). L’objectif est de voir dans quelle mesure le corps s’adapte aux conditions extrêmes, dans la perspective du débarquement sur la Lune, que les Américains projettent pour la fin de la décennie. Or la combinaison des vols Gemini, à usage mixte (intra- et extra-véhiculaire), tend à maintenir les corps en position “assise”, correspondant à l’utilisation à l’intérieur du vaisseau. Malgré d’importants efforts, les astronautes sont donc dans l’incapacité d’effectuer des mouvements amples. À la fin de la décennie, côté russe comme côté américain, les combinaisons spatiales seront conçues de manière à corriger ce défaut. Et aucun astronaute/cosmonaute n’effectuera d’EVA sans l’assistance d’un collègue, même partielle (sortie du vaisseau à mi corps).

Le 15 janvier 1969, les Soviétiques Khrounov et Elisseïev, partis à bord du vaisseau Soyouz 5, accomplissent une EVA pour rejoindre le vaisseau Soyouz 4 (auquel ils se sont amarrés) pour revenir sur Terre. Des années plus tard, après la levée du rideau de fer, on apprendra que cette expérience visait à préparer les Russes au débarquement sur la Lune, qu’ils projetaient en secret. Leurs équipements, moins sophistiqués que ceux des Américains, n’auraient pas permis un transfert d’équipage de module à module depuis l’intérieur, en raison de l’absence d’un tunnel de communications. Il était donc prévu que le cosmonaute qui reviendrait du sol lunaire retrouverait son collègue resté en orbite en passant par l’extérieur.

Un peu plus tard, le 6 mars, lors du vol Apollo 9, l’Américain Schweickart réalise une EVA hors du LEM (qui effectue son premier vol) dans un but légèrement similaire : afin de tester les procédures de retour des futurs explorateurs lunaires, au cas où, lors de leur retour en orbite lunaire, ils ne parviendraient pas à s’arrimer au CSM. C’est également l’occasion pour Schweickart de tester le scaphandre lunaire dans les conditions réelles. Sa sortie s’effectue sous les yeux de Scott, lui-même sorti à moitié du module de commande.

En juillet 1969, précédé depuis 1966 par des engins automatiques, l’Homme marche sur la Lune. Alors que, jusqu’ici, toutes les EVAs étaient expérimentales, pendant quatre ans, elles prennent un caractère scientifique : collectes de roches lunaires, dépose d’appareillages d’observation, prise de centaines de clichés photographiques… Il faut distinguer deux catégories d’EVA :
– les sorties réalisées à six reprises sur le sol lunaire par deux des membres d’équipage, depuis le LM (14 moonwalks en tout),
– les sorties “translunaires” effectuées sur le chemin du retour par le pilote du CSM lors des trois dernières expéditions, afin de récupérer dans le module de service des clichés photographiques effectués automatiquement depuis l’orbite.

  • 21 juillet 1969 : vus en direct par des millions de téléspectateurs, les Américains Neil Armstrong et Buzz Aldrin effectuent la première sortie sur la lune (Apollo 11). Dix autres astronautes rééditent cet exploit jusqu’en décembre 1972 (missions Apollo 12 à 17). Les EVAs des trois dernières missions sont particulièrement longues et les astronautes effectuent de nombreux kilomètres en voiture, s’éloignant sensiblement du LM. Le record en la matière est la seconde des trois sorties d’Apollo 17, qui dure 7h34, où les astronautes parcourent 20,4 km et évoluent jusqu’à 7,6 km du LM. Le dernier moonwalker est un scientifique, Jack Schmitt, géologue de formation.
  • 5 août 1971 : lors du retour de la mission Apollo 15, Alfred Worden effectue la première sortie entre la Terre et la Lune, à 317 000 km de notre planète, performance rééditée ensuite à deux reprises (en avril et décembre 1972) par ses compatriotes Mattingly et Evans (missions Apollo 16 et 17).

Malgré leurs efforts, les Soviétiques n’ont jamais pu envoyer d’hommes vers et sur la Lune. Et depuis les vols Apollo, personne n’y est jamais retourné. Trois sondes automatiques seulement s’y sont posées : deux soviétiques (Luna 21 en janvier 1973 et Luna 24 en août 1976) et une chinoise (Chang’e 3 en janvier 2013).

Aucun accident mortel ne s’est encore produit lors d’une sortie extravéhiculaire mais la première et la troisième d’entre elles, celle de Leonov en mars 1965 (Voskhod 2) puis celle de Cernan en juin 1966 (Gemini 9), ont causé de réelles inquiétudes, les deux hommes éprouvant les plus grandes difficultés à regagner leurs cabines. Des années plus tard, dans un livre, Cernan décrit en détail le déroulement de cette sortie, notamment le passage où il était aveuglé par la buée recouvrant l’intérieur de son casque.

Source : Wikipédia France

APOLLO 1

Mentionné sur Fire In The Cockpit

Apollo 1 (initialement AS-204) devait être la quatrième mission du programme Apollo et la première emportant un équipage. Elle n’a jamais eu lieu car un incendie s’est déclenché dans le module de commande du vaisseau lors d’une répétition au sol en conditions réelles le 27 janvier 1967, provoquant la mort de son équipage constitué des astronautes Virgil GrissomEdward White et Roger Chaffee. Le vaisseau avait rencontré de nombreux problèmes de mise au point avant l’accident. Le déclenchement de l’incendie a été attribué par la commission d’enquête à un court-circuit dû à un fil électrique dénudé. L’enquête a révélé l’utilisation de nombreux matériaux inflammables dans la cabine et beaucoup de négligences dans le câblage électrique et la réalisation du circuit de refroidissement. Le déclenchement et l’extension de l’incendie avaient été favorisés par l’atmosphère d’oxygène pur (dépourvu d’azote, solution technique qui était déjà celle employée à bord des vaisseaux Mercury et Gemini, principalement préconisée pour des raisons de poids et de pression nécessaire inférieurs) augmentant considérablement l’inflammabilité de toutes les substances combustibles. À la suite de cet accident, de nombreuses modifications ont été apportées pour que la cabine du vaisseau offre une meilleure résistance au feu. L’écoutille a été modifiée pour pouvoir être ouverte en moins de 10 secondes. De l’azote a été ajouté à l’atmosphère de la cabine durant la première phase du vol. L’ensemble du programme Apollo a subi une revue qui a entraîné la modification de nombreux composants. Les exigences de qualité et les procédures de test ont été renforcées. Tout le programme Apollo a subi un décalage de 21 mois.


Contexte

Le premier vol avec équipage du programme Apollo

La mission AS-204 devait constituer le quatrième vol du programme Apollo et le premier à emporter un équipage. Les trois vols qui avaient précédé avaient permis de tester l’étage S-IVB, 3ème étage du futur lanceur Saturn V, ainsi que le vaisseau Apollo. Dans le cadre de cette quatrième mission, lancée comme les précédentes par une fusée Saturn IB, l’équipage devait tester le fonctionnement du vaisseau placé sur une orbite terrestre basse pour une durée de 14 jours si la mission se déroulait de manière nominale. Ce lancement devait également permettre de tester les opérations de lancements, de suivi depuis le sol et l’intégration du vaisseau avec le lanceur. La version du vaisseau utilisée n’était pas la version destinée à aller vers la Lune mais une version intermédiaire, dite Bloc I.


Mise au point difficile du vaisseau Apollo

Le vaisseau Apollo constitue le composant le plus complexe développé pour le programme Apollo. Son constructeur, la société North American Aviation, accumule les retards au point que la NASA décide de réaliser au cours de l’automne 1965 un audit sur place de l’organisation de la société et de ses activités. Le rapport résultant produit en décembre 1965 sera baptisé par la suite rapport Phillips du nom du directeur du programme Apollo également responsable de l’équipe chargée de l’audit. Le rapport révèle des problèmes au niveau des réservoirs d’oxydant du vaisseau ainsi que des difficultés techniques non résolues dans la fabrication du deuxième étage de la fusée Saturn V également confiée à North American. Plus généralement le rapport conclut qu’il y a peu d’espoir que la société parvienne dans le futur à respecter ses échéances ainsi que ses engagements. À la suite d’une inspection réalisée en avril 1966, les auditeurs maintiennent leurs conclusions tout en indiquant que North American est sur la voie de l’amélioration. De nombreuses modifications sont apportées au vaisseau notamment à la demande des astronautes.


Les équipages

L’équipage principal était composé de :

  • Virgil Grissom, commandant ayant volé sur Mercury et Gemini 3) ;
  • Edward White, pilote en chef (a volé sur Gemini 4) ;
  • Roger Chaffee, pilote, dont ce devait être le premier vol dans l’espace.

Deux équipages de remplacement ont été successivement désignés sur Apollo 1, d’ à  :

  • James McDivitt, commandant ;
  • David Scott, pilote en chef (senior pilot), qui sera le commandant de la mission Apollo 15, et le 7ème marcheur lunaire en 1971 ;
  • Rusty Schweickart, pilote, qui est devenu l’équipage de Apollo 9.

Et de à  :

  • Walter Schirra, commandant ;
  • Donn Eisele, pilote en chef (senior pilot) ;
  • Walter Cunningham, pilote, qui est devenu l’équipage de Apollo 7.

L’accident

Le l’équipage composé de Grissom, White et Chaffee débute un test destiné à s’assurer que le vaisseau est capable de fonctionner de manière autonome. Le vaisseau Apollo placé dans la tour de service au sommet de son lanceur est fermé de manière hermétique avec son équipage à l’intérieur entièrement équipé, les liaisons avec l’extérieur sont physiquement débranchées tandis que les communications ne se font plus que par radio. Comme il s’agit d’une répétition de lancement, les réservoirs de la fusée ne sont pas remplis. Ce test est une étape essentielle avant le lancement planifié pour le 21 février. Dès le début du test, plusieurs problèmes surgissent, dont une odeur âcre et irritante pour la gorge et des grésillements sur la radio rendant indiscernables les voix des trois astronautes.

Cinq heures après le début des tests, ceux-ci se poursuivent encore car ils ont été interrompus à plusieurs reprises pour résoudre différents incidents. Une surtension dans le circuit électrique est constatée vers 18h 30min 54s (heure locale). 10 secondes plus tard Chaffee pousse un cri puis White annonce qu’il y a le feu dans le cockpit. Certains témoins racontent qu’ils ont vu sur les moniteurs de télévision White tenter d’atteindre la manette permettant d’ouvrir l’écoutille interne. Six secondes après l’intervention de White, on entend Chaffee s’exclamer qu’il y a un incendie vraiment dangereux. Immédiatement après la coque pressurisée cède car la combustion des gaz a porté la pression interne à 2 bars : des flammes et des gaz de combustion se répandent dans les deux étages de la tour de service. On entend un dernier cri, “Je suis en train de brûler !”, puis les communications sont interrompues. Il ne s’est écoulé que 15 secondes depuis que White a signalé le début de l’incendie.

Les personnes situées à proximité du vaisseau ont évacué la plateforme au moment où la fumée et les flammes ont envahi celles-ci car elles supposent initialement que le module a explosé ou est sur le point d’exploser. Mais un peu plus d’une minute plus tard elles sont de retour et tentent d’ouvrir l’écoutille. Elles sont gênées par l’épaisse fumée qui a envahi les installations. Il faut près de 5 minutes pour qu’ils parviennent à ouvrir les trois trappes successives qui forment l’écoutille du vaisseau. Une fois le vaisseau ouvert les personnes présentes constatent que deux des astronautes se sont libérés des fixations de leur siège tandis Chaffee est resté attaché car c’est son rôle de maintenir les communications. Les combinaisons en nylon ont partiellement fondu et il faut près de 90 minutes pour que les corps des trois astronautes puissent être extraits de la cabine.


Le rapport de la commission d’enquête

Immédiatement après l’incendie, Robert Seamans, l’administrateur adjoint de la NASA, nomme une commission d’enquête composée de l’astronaute Frank Borman, de Maxime Faget et de six autres personnes placées sous la direction de Floyd L. Thompson, responsable du centre de recherche Langley. Des photos tridimensionnelles sont prises de l’intérieur de la cabine du vaisseau incendié puis celui-ci est démonté tandis qu’un vaisseau identique, le CM-014, subit en parallèle les mêmes opérations. Chacune des pièces est alors examinée. Par ailleurs une autopsie des corps des trois astronautes est réalisée : les trois hommes sont décédés d’un arrêt cardiaque lié aux concentrations élevées de monoxyde de carbone. Leurs corps présentent des brûlures au troisième degré mais celles-ci se sont sans doute produites après leur décès. L’incendie en brûlant les combinaisons des astronautes et les tubes d’arrivée d’oxygène les a plongés dans l’atmosphère hautement toxique de la cabine.

L’enquête menée montre que plusieurs erreurs ont été commises en partie liées à la complexité du projet, au planning très tendu découlant de l’objectif fixé par le président Kennedy (poser un homme sur la Lune avant la fin de la décennie) et la compétition dans laquelle la NASA pensait être engagée avec ses homologues soviétiques. Des problèmes de conception (entraînant l’utilisation de mauvais composants ou encore de matériaux inflammables) mais également d’organisation (les risques n’étaient pas assez pris en compte).

Le déclenchement de l’incendie sera attribué, sans être clairement identifié, à un court-circuit dû à un fil électrique dénudé. Il se serait produit sous le siège de Virgil Grissom. À cause de l’oxygène pur sous pression, la cabine s’est rapidement embrasé, tuant les astronautes en moins de neuf secondes. L’enquête révèle l’utilisation de nombreux matériaux inflammables dans la cabine.

La cabine était tapissée de bandes de velcro, afin de permettre aux astronautes de coincer tout ce qui risquerait de flotter au milieu de la cabine, en apesanteur. Cependant, le Velcro explose dans une atmosphère d’oxygène. En 1966, il y avait 10 fois plus de Velcro dans la cabine que prévu à l’origine, parce que les astronautes avaient “personnalisé” leur vaisseau et en voulaient toujours plus partout.

Le système d’ouverture de la capsule nécessitait une longue procédure de plus de deux minutes, là où les trappes des capsules Mercury s’ouvraient en moins d’une seconde à l’aide de boulons explosifs.

Beaucoup de négligences dans le câblage électrique et la plomberie sont également soulignées.


Les auditions devant le Sénat

Immédiatement après l’accident, la gestion par la NASA du programme Apollo est fortement remise en cause dans le public. De nombreux journalistes écrivent que les problèmes réels à l’origine de l’accident ne seront jamais complètement connus car la plupart des membres de la commission d’enquête sont des employés de la NASA. D’autres pronostiquent un report du programme. Pour faire face à ces critiques les responsables de la NASA demandent que le comité du Sénat pour les sciences aéronautiques et spatiales mène ses propres investigations. Le comité décide d’interroger les principaux responsables du programme dans le cadre de séances publiques pour faire taire les rumeurs concernant le manque d’objectivité des enquêteurs. Le rapport Phillips de 1965-1966, qui met en évidence les difficultés rencontrées par North American Aviation dans la mise au point du vaisseau Apollo, est révélé au cours de ces auditions. Les problèmes mis en évidence par le rapport ne seront finalement pas retenus comme une des sources de l’accident. Les représentants de North American comme de la NASA reconnaissent que le risque d’incendie a été traité au niveau de chaque composant mais que le risque global à l’échelle du vaisseau a été négligé. Les deux entités énoncent devant les représentants du Sénat les mesures prises pour remédier aux problèmes de qualité et de sécurité, notamment le renforcement des effectifs consacrés aux vérifications et la désignation dans les équipes de responsables chargés de réduire les risques pour l’équipage.


Impact sur le programme Apollo

Dès le lundi suivant la tragique catastrophe, Gene Kranz réunit l’équipe de contrôle en vol. Il en résulte une déclaration (“Gene Kranz dictum”) résumant les engagements que doit prendre chaque membre de cette équipe, individuellement et collectivement. “Dur et compétent” (“Tough and competent”) ressortent comme deux valeurs fondamentales du succès, dans un environnement exigeant.

Durant 21 mois, les fusées Saturn V et Apollo sont revues de fond en comble et plusieurs modifications importantes sont effectuées :

  • Remplacement de l’oxygène pur par un mélange d’azote (60%) et d’oxygène (40%)
  • les combinaisons sont améliorées pour les rendre moins inflammables
  • les câbles électriques sont mieux isolés
  • l’écoutille est modifiée pour s’ouvrir en moins de 10 secondes. L’écoutille, qui était composée initialement de deux panneaux distincts et ne s’ouvrait que de l’intérieur est remplacée par une écoutille unique à ouverture rapide montée sur des charnières qui assurent à la fois l’étanchéité et la protection thermique.

Ce réexamen complet du programme Apollo a été bénéfique pour la suite, à tel point que Donald Slayton, chef des équipes d’astronautes a déclaré :

“Je suis persuadé que nous aurions fini par nous casser la figure à plusieurs reprises avant d’arriver sur la Lune, peut-être même n’y serions-nous jamais arrivés s’il n’y avait pas eu Apollo 1. Nous sommes tombés sur un nid de vipères qui nous aurait donné bien du fil à retordre par la suite. Les problèmes auraient été traités petit à petit, sur plusieurs vols, en zigouillant plusieurs personnes au passage. L’incendie nous a obligés à arrêter tout le programme et à faire le grand nettoyage”.

L’accident entraîne également le remplacement des responsables directement impliqués dans le développement du vaisseau Apollo. Notamment à la NASA George Low remplace Joseph Francis Shea comme responsable du programme de développement des vaisseaux Apollo malgré le rôle clé joué par celui-ci dans l’avancement du programme. Chez le constructeur aérospatial North American William D. Bergen remplace Harrison Storms au poste de responsable de la division des systèmes d’information et spatiaux.


Hommages

L’astronaute David Scott a déposé une plaque commémorative et une petite sculpture sur la lune lors de la mission Apollo 15, en l’honneur des victimes de la conquête spatiale, toutes nationalités confondues.

La mémoire de Roger Chaffee est honorée par l’attribution de son nom à un cratère sur la face cachée de la Lune, et de son prénom (épelé à l’envers) à l’étoile Gamma des Voiles (baptisée “Regor”).

Les noms de Gus Grissom, Ed White et Roger Chaffee ont également été donnés à des collines entourant le site d’atterrissage sur Mars du rover Spirit lors de la mission MER.

Le complexe de lancement où a eu lieu l’accident, LC-34, abrite désormais un mémorial à la mémoire des astronautes d’Apollo 1.

Source : Wikipédia France