Les missions Apollo 1

En 1961, après la promesse du Président Kennedy, la machine industrielle américaine se met en branle. Le programme Apollo permet progressivement de distancer l’Union Soviétique. Mais le premier drame se produit, avec la mort des astronautes d’Apollo 1. L’arrivée en force des américains est flagrante lors de la mission Apollo 8 qui contourne la Lune avec à son bord trois américains. Puis vient l’apothéose du programme Apollo, le 21 juillet 1969, avec Neil Armstrong et Buzz Aldrin qui foulent le sol lunaire, réalisant ainsi un rêve millénaire.

Mais comment expédier un vaisseau vers la Lune ? La question se pose et dès 1959, la toute jeune NASA entreprend des études dans une perspective à long terme. Pour ce, trois scénarios sont progressivement élaborés.

• Le premier est le mode direct qui prévoit d’employer une seule fusée surpuissante pour la totalité du train spatial, l’ensemble atterrissant sur la Lune et revenant ensuite sur Terre. Un peu comme la fusée de Tintin. C’est dans cette optique que le lanceur Nova est envisagé. La plus puissante configuration de cette fusée aurait permis de développer jusqu’à 9 000 tonnes de poussée et de d’envoyer jusqu’à 75 tonnes vers la Lune. Ce qui aurait relégué la fusée Saturn V avec ses 3500 tonnes de poussée, au rang de petite fusée !
• La seconde option était le rendez-vous en orbite terrestre (EOR). Ici, le train spatial est assemblé autour de la Terre avec au moins deux fusées moins puissantes que Nova, avec un profil de vol similaire à celui du premier scénario. Pour l’anecdote, Werner von Braun était partisan de cette option.

John Houbolt
10 avril 1919-15 avril 2014

Le troisième choix était celui du rendez-vous en orbite lunaire (LOR). Le train spatial était assemblé pendant le trajet Terre-Lune, avant de s’insérer en orbite lunaire. Cette solution permettait d’optimiser l’ensemble de la masse à envoyer autour et sur notre satellite. Surtout, elle ne nécessitait qu’une seule fusée pour l’intégralité des éléments.

Ce fut le LRO qui a été retenu, grâce à la ténacité d’un ingénieur de la NASA, John Houbolt, qui sut convaincre les responsables du programme Apollo, et surtout Wernher von Braun, que le rendez-vous en orbite lunaire était la meilleure et la plus économe des méthodes. Le LRO, fut donc définitivement adopté en juillet 1962. Bien des années plus tard, un des administrateurs de la NASA écrivit que : » si le mode LOR n’avait pas été choisi, Apollo n’aurait pas réussi. »

Un changement d’échelle

Le programme Apollo 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 3000 tonnes de la Saturn V qui nécessitera de développer des moteurs d’une puissance aujourd’hui inégalée ainsi que des technologies nouvelles comme l’utilisation d’hydrogène liquide. Pour ce faire, les américains vont faire sortir de Terre des infrastructures gigantesques, en rapport avec la démesure du projet.

Cap Canaveral / Kennedy Space Center

La base de lancement de Cap Canaveral/Kennedy Space Center

A l’étroit sur la base de lancement de Cap Canaveral avec ses 6000 ha, La NASA a décidé la construction d’un nouveau site de lancement, beaucoup plus grand, 35’000 ha, en rapport avec le gigantisme des fusées Saturn V qui décolleront de cette nouvelle base. Située de l’autre côté de la Banana River, sur Merrit Island, cette base accueillera le site d’assemblage des fusées ainsi que les complexes de lancement n° 39 A et B.

L’ensemble des installations sera regroupé sous le nom de Kennedy Space Center. 

Le VAB

Le VAB

Les fusées lunaires étaient lancées à partir du complexe de lancement n°39 A et B sur Merritt Island. Ce complexe comprenait le fameux VAB (Vehicle Assembly Building), bâtiment construit pour l’assemblage de la fusée Saturn V. Ses dimensions gigantesques, en font le bâtiment à un étage le plus grand du monde, avec 218 mètres de longueur, 158 de largeur et 160 de hauteur, soit un volume de 5’500’000 m³. Constitué d’une ossature métallique d’une masse de 89’000 tonnes et avec des piliers de fondations enfoncées à 60 mètres dans le sol, le bâtiment a une masse totale approximative de 225000 tonnes. Il est conçu pour résister aux ouragans. Il est doté de deux énormes portes, plus grandes que la statue de la Liberté sur son socle qui fait 93 m et à qui il faut 45 minutes pour s’ouvrir ou se fermer. Son sol en béton était lissé avec une précision micrométrique et l’on avait dû installer un système d’air conditionné pesant au total 10’000 tonnes, qui aurait suffi à climatiser 3000 maisons particulières. Sans cette climatisation, une atmosphère autonome se serait formée et on aurait ainsi vu des nuages se développer qui auraient généré des gouttes de pluie à l’intérieur du bâtiment !

Le « Crawler »

Le Crawler transportant la fusée Saturne V et sa tour de lancement vers son pas de tir

Les fusées étaient transportées du VAB au pas de tir, séparé par une distance de 6 km sur une plateforme mobile longue de 40 mètres et large de 34, disposée sur quatre bogies à deux chenilles chacun : c’est le « Crawler ». Il est mû par 16 moteurs électriques alimentés par six moteurs Diesel de 2750 chevaux chacun, consommant 600 litres de carburant par heure. Il faut environ entre 3300 et 4000 litres de carburant pour amener le Crawler du VAB au pas de tir. Chaque chenille comporte 57 patins en acier d’une masse unitaire de 907 kg. A elle seule, la masse de tous les patins est de 413 tonnes. La masse du « Crawler » à vide est de 2700 tonnes. Avec la plateforme de lancement, la tour de servitude haute de 125 mètres et le lanceur, c’est une masse totale de 5000 tonnes qui se déplace à la vitesse maximale de 1 km/h. Il fallait environ 9 heures à l’ensemble pour parcourir la distance entre le VAB et l’aire de lancement. Deux cabines permettaient de le piloter. Leurs pare-brise sont équipés des plus gros essuie-glaces du monde, avec une taille pour les balais de 1,07 m. Il fut construit à deux exemplaires, baptisés « Hans » et « Franz » pour un prix unitaires de 14 millions de Dollars US de l’époque.

La famille Saturn, fusées du programme Apollo

Les premières réflexions sur un programme de lanceur lourd américain démarrent en 1957 au sein de l’équipe d’ingénieurs supervisés par Wernher von Braun qui travaille à l’époque pour l’Armée américaine. Le lancement du programme lunaire Apollo entraîne la nécessité de disposer d’un lanceur lourd et aboutit à la création de la famille de fusées Saturn. La conception et la mise au point de ces lanceurs est confiée au Centre de vol spatial Marshall dirigé par von Braun. Les fusées Saturn ont été tirées 32 fois sans un seul échec dont 13 fois entre 1965 et 1973 pour le modèle le plus puissant.

Saturn est une famille de lanceurs américains développée par la NASA dans les années 1960 pour le programme Apollo. Elle comprend le lanceur Saturn V développé pour permettre la lancement de l’expédition lunaire et capable de placer 129 tonnes en orbite basse, ainsi que les fusées Saturn I et Saturn IB qui ont permis la mise au point par étapes de la fusée géante.

Saturn I va permettre de confirmer la maîtrise du mélange Oxygène/Hydrogène liquide, Saturn IB est utilisée pour les premiers tests du vaisseau Apollo en orbite terrestre et enfin, le lanceur lourd Saturn V dont les performances exceptionnelles jamais dépassées depuis, permettront les missions lunaires.

Saturn I

La première de la lignée des fusées Saturn est la Saturn I qui 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 ne fut réutilisé dans la suite du programme. Après cinq vols consacrés à la mise au point de la fusée, Saturn I fut utilisée pour lancer deux maquettes du vaisseau Apollo.

Saturn IB

Trois vols de la fusée Saturn IB permirent la mise au point du troisième étage de la fusée Saturn V ; l’étage S-IVB dont le moteur consommait de l’hydrogène, puis d’effectuer les premiers tests du vaisseau spatial Apollo :

• En 1^er le vol AS-201, le 26 février 1966, rétrospectivement et officieusement Apollo 1a
• En 2^ème le vol AS-203, le 5 juillet 1966, rétrospectivement et officieusement Apollo 3
• En 3^ème le vol AS-202, le 25 août 1966, rétrospectivement et officieusement Apollo 2

Saturn V

Fusée de tous les superlatifs. Jamais fusée plus puissante ne fut construite. Elle est composée de trois étages (S-IC, S-II et S-IVB), pour une hauteur de 110 mètres, un diamètre maximal de 10,1 mètres et une masse de 2900 tonnes réservoirs pleins. Il lui fallait 3’650’000 litres d’ergols, soit 2722 tonnes de carburant. Sa consommation au décollage était de 14 tonnes à la seconde. Les flammes sortant des cinq tuyères étaient longues de 500 mètres, soit cinq fois la longueur de la fusée.

Au décollage les flammes sortant des cinq tuyères étaient longues de 500 mètres !

Si cette cargaison avait explosée, sa déflagration aurait été équivalente à celle d’une bombe de 500’000 kg de TNT ! Ce qui représenterait 1/26^ème de la bombe d’Hiroshima !

Les secousses engendrées par la fusée d’Apollo 11 au décollage étaient telles, que le toit de la tribune de presse située à 5 kilomètres du pas de tir s’est effondré, blessant au passage plusieurs journalistes.

Ce gigantesque lanceur génère 85 fois plus de puissance que le barrage Hoower et la puissance combinée des deux premiers étages génèrent une énergie capable d’alimenter une ville comme New-York pendant 1h15.

Au décollage de nuit d’Apollo 17, les flammes dégagées par le premier étage, étaient visibles en Caroline du Nord et au sud de Cuba, soit à 1000 km de distance, apparaissant comme un Soleil en pleine nuit !

Le bruit engendré par la fusée au décollage, atteint allègrement 175 dB, un niveau sonore capable de déchirer les tympans et de provoquer une perte immédiate de l’audition ! Sur la fameuse plage de Cocoa Beach située à 40 km au sud du pas de tir, le bruit du décollage était encore entre 77 et 95 dB.

Pour les astronautes dans la capsule, grâce à l’isolation et aux équipements qu’ils portaient, le bruit n’était « que » de 85 à 90 dB ! La fusée Saturn V serait la machine produite par l’Homme ayant généré le plus grand nombre de décibels.

Au moment de l’allumage des 5 moteurs, la poussée est de 3500 tonnes et la masse de gaz à très haute température éjectée est de 14 tonnes par seconde. Afin de réduire le bruit et aussi pour protéger le béton du pas de tir, on noie ce dernier sous un déluge d’eau. Une masse de 1,4 millions de litres d’eau est déversée sur le pas de tir grâce à des canalisations de 2,1 mètres de diamètre, provenant d’un château d’eau situé à proximité, le tout avec un débit de 106’000 litres par minute.

Il faut savoir que tout dans le programme Apollo était traçable. Ainsi pour un simple boulon en acier on pouvait remonter jusqu’à la mine où le fer avait été extrait.

La fusée était composée de trois étages et était assemblée dans : le VAB

L’étage S-IC

La premier étage est appelé S-IC. Il fut développé par The Boeing Company, et testé par le Marshall Space Flight Center. Le S-IC était allumé au décollage et produisait une poussée de 3 477 tonnes. Au bout de 2 minutes 30, les moteurs étaient coupés et l’étage était largué. Il ne peut produire qu’une poussée unique non-dirigeable : une fois coupés, on ne peut redémarrer les moteurs-fusées. De plus, on ne peut pas orienter la direction de la poussée, ni augmenter ou diminuer celle-ci.

Il a une hauteur de 42,1 mètres pour un diamètre de 10,1 mètres. Sa masse, réservoirs pleins est de 2246 tonnes, comprenant 1 471 tonnes d’oxygène liquide et 642 tonnes de kérosène, pour une durée de combustion de 2m30s. 

Inter étage

C’est un anneau du diamètre de la fusée qui permet la jonction entre deux étages.

L’étage S-II

Le second étage, développé par North American Rockwell’s Space Division, est appelé S-II. Tout comme le S-IC, on ne peut ni orienter la poussée, ni la faire varier, ni redémarrer les moteurs une fois coupés. Ses dimensions sont de 28,4 mètres de hauteur, pour un diamètre de 10,1 mètre. Sa masse, réservoirs pleins est de 493 tonnes, comprenant 384 tonnes d’oxygène liquide et 73 tonnes d’hydrogène liquide, consommés en 5m59s. 

Inter étage

L’étage S-IVB

Le dernier étage, le S-IVB, est identique à celui utilisé sur la Saturn I-B. Il est construit par McDonnell Douglas Astronautics. Cet étage peut être redémarré. Il a une hauteur de 18,1 mètres pour un diamètre de 6,6 mètres. Sa masse, réservoirs pleins est de 121 tonnes, comprenant 89 tonnes d’oxygène liquide et 19,9 tonnes d’hydrogène liquide, pour une durée de combustion de 2m30s. 

L’Instrument Unit (IU)

Aux géants de la famille Saturn, les ingénieurs ne pouvaient octroyer une cervelle d’oiseau. Malgré la miniaturisation de l’époque, la boite crânienne est à la mesure des fusées qu’elle équipe.

Le « cerveau  » de la fusée Saturn V : L’Instrument Unit

Pour Saturn IB comme pour Saturn V, le cerveau est l’IU « Instrument Unit », un gigantesque anneau en sandwich de nids d’abeille d’aluminium de 6,60 mètres de diamètre et 92 cm de haut, pour une masse de 2 tonnes. Cette rondelle intelligente conçue par IBM est fixée au sommet de l’étage S-IVB, dont elle a le diamètre, immédiatement sous le carénage tronconique qui abrite le module lunaire. Les organes de mémoires, de mesures, de communications et de guidage de la fusée se trouvent ainsi disposés en couronne à l’intérieur de l’IU.

L’IU conduit la fusée Saturn V sur sa trajectoire et guide son injection sur une trajectoire lunaire, après quoi l’étage S-IVB est envoyé sur une orbite solaire. Lorsque la tâche est accomplie, la mission « Saturn » s’achève, et c’est celle des trois modules, Module de Service, Module de Commande et Module Lunaire, qui commence.

L’adaptateur Module Lunaire

C’est la partie qui fait la jonction du train spatial avec l’ensemble de la fusée et qui abrite le LM.

Le train spatial proprement dit. Il se compose du CSM (le Module de Commande et de Service) et du LM (le Module Lunaire).

Le LTE (Launch Escape Tower)

Au sommet de la Saturn V se situe la Launch Escape Tower (LET) qui recouvre le vaisseau Apollo. En forme de flèche, il protège celui-ci lors du lancement et lui permet de se détacher du lanceur en cas d’abandon de la mission. Une fois en orbite, la LET est éjectée.

Train spatial

Le Lunar Module (LM) ou Lunar Excursion Module (LEM)

Au-dessus du S-IVB se trouve le « Spacecraft-to-LM-Adapter » juste sous le CSM (Command and Service Module). Il renferme le LM (Lunar Module). Une fois envoyé vers la Lune, le CSM est libéré. Puis il pivote de 180° et vient s’arrimer avec le LM, puis l’extrait. Le S-IVB est ensuite catapulté vers la Lune ou laissé en orbite terrestre.

Le rôle du LM est de faire atterrir sur la Lune deux des trois membres d’équipage du vaisseau Apollo avec des équipements scientifiques, de leur permettre d’y séjourner de deux à quatre jours avant de décoller pour rejoindre le Module de Commande et de Service (CSM) resté en orbite lunaire et chargé de ramener l’équipage sur Terre.

La conception et la construction du module lunaire ont été réalisées sous la maîtrise d’œuvre de la société aérospatiale Grumman entre 1962 et 1969. Quinze modules lunaires ont été construits, dont dix ont volé et six atterri sur le sol lunaire au cours de la période 1969-1972.

Le LM (Lunar Module)

C’est le seul élément du vaisseau Apollo qui ne soit confronté, à aucun moment du vol, à des problèmes d’aérodynamique. Son allure générale dérive donc uniquement de nécessités fonctionnelles. Son train d’alunissage, ses deux fenêtres triangulaires et son écoutille de sortie n’en évoquent pas moins irrésistiblement les pattes, les yeux et la bouche d’un monstrueux insecte, qui lui ont valu des surnoms comme « l’araignée, la punaise, ou même la chose ! »

Le LM comporte deux étages : un étage de descente dont le rôle principal est de faire atterrir verticalement le module lunaire grâce à un moteur à poussée variable et un étage de remontée doté de son propre moteur et dans lequel se situe la cabine pressurisée où séjournent les astronautes.

Malgré la complexité de sa mission, le LM a réussi à six reprises à ramener sans défaillance et faire séjourner deux hommes dans un environnement lunaire particulièrement hostile et à l’époque mal connu.

• L’étage de descente, est une simple boite octogonale de 4,12 mètres d’encombrement et de 1,65 mètre de hauteur. Son squelette est constitué de deux paires de panneaux parallèles assemblés en croix. Cette croix délimite cinq compartiments carrés identiques, l’un en son centre, les quatre autres dans ses bras. Le moteur de descente se loge dans le compartiment central, les réservoirs de propergols et les batteries dans les compartiments extérieurs. La structure de l’étage de descente est entièrement gainée par un revêtement qui le protège contre les micrométéorites et le rayonnement solaire. Le moteur de descente pèse environ 160 kg. Il peut être mis à feu à 20 reprises pour une durée totale de 910 secondes (15m2s) et sa poussée est ajustable par paliers. Il est orientable dans toutes les directions dans la limite de 6° par rapport à la verticale du LM. L’étage de descente se pose sur ses « pattes d’araignée », son train d’alunissage à quatre jambes. Pour éviter qu’ils ne s’enfoncent dans la poussière lunaire, les alunisseurs sont munis de semelles en nid d’abeille d’aluminium de 94 cm de diamètre, sous lesquels sont fixées, sauf à celui portant l’échelle, des sondes de 1,80 mètre de long, avertissant les astronautes lorsque le contact avec le sol lunaire est établi.
• L’étage de remontée, c’est la cabine qui abrite les deux astronautes. Pour un gain de poids, les parois sont par endroit constituées par un millefeuille de couches alternées de feuilles d’aluminium et de Mylar, rendant les parois très fragiles. Le moteur de remontée qui va leur permettre de rejoindre le troisième homme qui tourne autour de la Lune, a une masse de 90 kg et développe une poussée de 1600 kg pendant 460 secondes maximum. Il peut être mis à feu 35 fois et ses propergols sont les mêmes que ceux de l’étage de descente, à savoir du Peroxyde d’Azote et de l’Aérozine. L’habitacle pressurisé de 6,6m³ se divise en deux compartiments :
• Le compartiment avant, qui constitue la cabine de pilotage, est une portion de cylindre de 2,34 mètres de diamètre et 1,07 mètre de profondeur. Les astronautes pilotent leur appareil en position debout, face aux hublots et sont maintenus en place, pendant les périodes d’attraction lunaire par des sangles munies de ressorts.

Pendant leur séjour lunaire les astronautes pouvaient se reposer dans des hamacs

Le compartiment central, est une sorte d’annexe qui s’ouvre à l’arrière du compartiment avant. Sur son plancher surélevé de 46 cm par rapport à celui du poste de pilotage, on trouve le capot du moteur de remontée qui vient en saillie.

Pendant leur séjour lunaire, les astronautes pouvaient se reposer en s’allongeant dans des hamacs fixés à la structure de l’habitacle.

Le CMS (Command and Service Module)

Le vaisseau Apollo est constitué de deux éléments : le Command Module (CM) et le Module Service (SM). Le SM a la forme d’un cylindre. A la base de ce cylindre vient se loger la tuyère du SPS (Service Propulsion System), qui est le système principal de propulsion du vaisseau. Au sommet du Service Module se situe le Command Module, un compartiment pressurisé de forme conique abritant l’équipage et protégé à sa base par un bouclier thermique.

• Le module de service :

Le CMS (Command and Module Service)

Le Service Module contient les ressources nécessaires au voyage Terre-Lune, comme par exemple l’oxygène, les propergols, l’hydrogène. Le revêtement externe du SM est constitué par des panneaux en aluminium alvéolé, d’une épaisseur de 2,5 cm. L’intérieur du SM est séparé en 6 sections par des panneaux dentelés en aluminium. Ces 6 sections sont disposées autour d’un cylindre central contenant deux sphères d’hélium servant à la pressurisation des réservoirs principaux d’ergols ainsi que la partie haute du moteur principal du Module de Commande.

Voici la répartition de ces sections :

• 4 sections contiennent les réservoirs de comburant-carburant du système de propulsion principal du vaisseau, le SPS.
• 1 section contient les 3 piles à combustible du vaisseau, ainsi que les réservoirs cryogéniques d’oxygène et d’hydrogène.
• La section restante est pratiquement vide. Sur les missions Apollo 15, 16 et 17, des instruments scientifiques et des appareils photos y ont été installés. Cette zone s’appelle la baie SIM (Scientific Instruments Module).

Ses dimensions sont 7,5 mètres de hauteur, pour un diamètre de 3,9 m et une masse de 23 tonnes selon les missions.

• Le module de commande :

Le rôle principal du CM est d’accueillir un équipage de trois astronautes. Ce dernier est composé de plusieurs compartiments :

• Le compartiment avant contient les 2 appareils du Reaction Control System (RCS, Système de contrôle par réaction) ainsi que les composants du Earth Landing System (ELS, Système d’atterrissage).
• Le compartiment de l’équipage, aussi appelé compartiment interne pressurisé, accueille l’équipage pendant la mission, mais également les contrôles et les consoles du vaisseau et de nombreux systèmes. Le CM fournit 5,9 m³habitables.
• Le compartiment arrière contient 10 appareils RCS, les réservoirs de propergol, d’hélium et d’eau et le câble ombilical du CM-SM.

Seul 0,2% de la masse totale du lanceur revient sur Terre ; la cabine Apollo d’une masse de 5,5 tonnes qui abrite les trois astronautes. Elle entre dans l’atmosphère terrestre à 39’600 km/h, ce qui a pour effet de porter son bouclier thermique à une température de 2760°C à cause des contraintes aérodynamiques. Pour remédier à cela, tout le CM est recouvert d’un bouclier thermique de 1360 kg, dont l’épaisseur varie de 1,7 cm à 6,8 cm à la base du CM.

Il est équipé d’un système d’arrimage dit « drogue-and-probe » avec le LM et la sonde à l’extrémité du CM possède un système de couplage extensible. Une fois que la sonde du CM est correctement positionnée dans le système d’arrimage du LM, 12 loquets automatiques sont verrouillés. Après que les loquets aient été vérifiés, l’équipage retire la trappe et la sonde, puis peut circuler dans le tunnel librement et accéder au LM.

Lors de l’entrée dans l’atmosphère, il règne à l’intérieur de la cabine, une température de 30 à 40°C. Puis elle amerrit à 30 km/h grâce au freinage de trois parachutes de 25,45 mètres de diamètre.

La structure interne du CM est faite de couches d’aluminium alvéolé compactées en sandwich. Son épaisseur varie de 3,8 cm à 6,3 cm.

Le CM a une dimension de 3,47 mètre de haut pour 3,9 mètres de diamètre à sa base et une masse moyenne de 5,56 tonnes selon les missions.

Le matériel et les expériences emportées sur la Lune

L’ALSEP, acronyme de Apollo Lunar Surface Experiments Package, est un ensemble d’instruments scientifiques laissé par les astronautes sur les différents sites d’alunissage de chacune des cinq missions Apollo, après Apollo 11 (Apollo 12, 14, 15, 16, et 17). Apollo 11 a, quant à lui, laissé un ensemble plus petit, un prototype appelé « Early Apollo Scientific Experiments Package ou l’EASEP ».

La masse de l’ensemble varie selon les besoins des différentes missions. Il est stocké dans la « baie à équipements scientifiques » du LM durant le vol et conditionné en deux coffrets séparés.

Dans la composition de l’ALSEP, on trouve une station centrale de traitement des données à laquelle tous les équipements scientifiques périphériques sont rattachés par des câbles. Cette station est composée de trois sous-systèmes. Un sous-système structurel thermique, un de traitement des données et un de puissance électrique. Outre sa fonction de boîtier de jonction, son rôle est d’acheminer et de répartir l’énergie électrique aux différents instruments et d’assurer les communications avec la Terre.

Toute cette station est alimentée par le RTG (Radioisotopic Thermoelectric Generator), utilisant du plutonium comme combustible. Ce générateur est composé d’un cylindre central de 46 cm de haut et d’un diamètre de 40 cm. Il est équipé de huit ailerons rectangulaires de rayonnement pour le refroidissement. Le cylindre central possède un cylindre intérieur concentrique dans lequel se trouve la source d’énergie, une capsule de combustible d’approximativement 4 kg, ayant la forme d’une longue tige, contenant du plutonium 238.

L’ensemble a un poids de 17kg236g et produit 70W. La dégradation du plutonium produit de la chaleur, qui est conduite du cylindre intérieur vers le cylindre externe par l’intermédiaire de thermocouples qui convertissent celle-ci directement en courant électrique. La chaleur excessive sur le cylindre externe est rayonnée dans l’espace par les ailerons de refroidissement. L’électricité est conduite par un câble à l’unité de conditionnement de puissance électrique et à celle de distribution d’énergie dans la station centrale, pour fournir la tension et la puissance correcte à chaque instrument.

• Le réflecteur laser (LR3) est composé essentiellement d’un grand nombre de prismes fixés dans une armature. Le LR3 est l’une des plus simples et des plus réussies des expériences ALSEP.

Le réflecteur laser – LR3

Il n’a aucune pièce mobile ou électronique. Sa fonction est de renvoyer simplement à la source les impulsions laser tirées de la Terre. En mesurant le temps d’aller et de retour des impulsions, il est possible de déterminer dans une marge très proche, la distance exacte entre la source d’impulsion et la Lune. Ces données ont permis d’établir que la Lune s’éloigne annuellement de 3,8 cm de la Terre.

En tout cinq réflecteurs ont été posés sur la Lune. Trois par les missions Apollo 11, 14 et 15 et deux par des missions automatiques soviétiques Lunokhod 1 et 2.

• Le gravimètre de surface lunaire est une expérience qui fait partie du coffret ALSEP du vol d’Apollo 17 et est prévue pour faire des mesures hautement précises de la façon dont la gravité lunaire a changé dans le temps. Malheureusement l’expérience a échoué en raison d’une erreur de fabrication et suite à l’emploi d’une valeur incorrecte dans les calculs de mesure des effets de gravité.
• Expérience sur la composition atmosphérique lunaire, utilisé par Apollo 17, est un instrument conçu pour identifier la composition et les variations de l’atmosphère lunaire, extrêmement ténue. Il est composé d’un spectromètre de masse et d’une partie électronique.
• Expérience sur les éjectas lunaires et les météorites : a été utilisée lors de la mission.

Apollo 17. Les objectifs de l’expérience étaient de détecter les particules secondaires qui sont éjectées par des impacts de météorites sur la surface lunaire et de détecter les micrométéorites.

• Le sismomètre passif est un instrument qui est composé d’un sismomètre conçu pour détecter des tremblements de Lune et des impacts. Il repose sur un tabouret de support qui soulève l’unité au-dessus de la surface lunaire.
• Expérience sur les particules chargées de l’environnement lunaire : a été déployée lors de la mission Apollo XIV sur le site de Fra Mauro. Cette expérience est conçue pour mesurer les flux ambiants de particules chargées.
• Magnétomètre de surface lunaire est une expérience qui a permis de mesurer le champ magnétique sur la surface lunaire et de déterminer à partir de ces mesures, certaines des propriétés électriques intérieures de la Lune.
• Détecteur d’ions suprathermiques mesure les énergies et les masses des ions chargés positivement près de la surface de la Lune et étudie également l’interaction entre le vent solaire et la Lune pendant que celle-ci se déplace dans le champ magnétique de la Terre.
• Cathode froide jauge d’ions. Cette expérience consiste en un petit dispositif rattaché par un câble au détecteur d’ions suprathermiques. Ce dispositif est réalisé pour mesurer la pression de l’atmosphère lunaire.
• Spectromètre de vent solaire, c’est une coupe de Faraday qui mesure le flux de particules chargées entrant dans la coupe. On utilise un ensemble de 7 coupes pour que l’appareil soit sensible dans n’importe quelle direction et pour s’assurer de la distribution angulaire. Un dirigé verticalement et les autres rangés autour de lui. Le but était de comparer les propriétés du vent solaire sur la surface lunaire à celles mesurées dans l’espace près de la Lune.
• Expérience sur le flux thermique. Cette expérience est conçue pour faire des mesures de la température et des propriétés thermiques du sous-sol lunaire proche. Les mesures sont faites par deux sondes qui sont placées dans des trous perforés dans le sous-sol, espacées d’environ 10 mètres.

• Expérience sismique active. Elle est composée d’une série de 3 géophones, qui permettent le profilage de la structure interne de la Lune à une profondeur d’environ 460 mètres et deux sources sismiques : un dispositif activé par l’astronaute, une masselotte contenant 21 petits initiateurs explosifs, ainsi qu’un lanceur de grenades (genre mortier), capable de lancer 4 grenades aux temps et distances connus par le sismomètre (150, 300, 900 et 1500 m).
• Le gravimètre transversal expérimental : est une expérience unique mise en place par Apollo 17. Il était monté sur la géo-palette à l’arrière du Rover lunaire. Son but était la mesure de gravité relative à un certain nombre de sites dans la zone d’atterrissage d’Apollo 17 et d’utiliser ces mesures pour obtenir des informations sur la sous-structure géologique.

En plus des expériences déposées sur la Lune il y eut :

• Le chariot à outils lunaire

Shepard avec son chariot à outils lunaire

Ou MET (Modular Equipment Transporter), ou encore lunar tool cart. C’est un chariot conçu par la NASA en 1970, pour aider les astronautes durant la mission Apollo 14 sur la Lune.

Il est utilisé pour le transport de l’équipement et des échantillons de roches à la surface de la Lune. Équipé de deux pneus en caoutchouc, il peut transporter jusqu’à 163 kilogrammes.

Le chariot est tiré à la main grâce à une poignée située à l’avant, ce qui lui a valu d’être surnommé le « rickshaw » par les astronautes. La performance du MET a déçu les astronautes Alan Shepard et Edgar Mitchell car pendant une des excursions, ils devaient en effet transporter le MET ensembles, car il était trop difficile de le tirer à travers le terrain lunaire accidenté. Le MET a été utilisé seulement pendant la mission Apollo 14.

• Le Lunar Rover Vehicle (LRV)

Le Lunar Rover Vehicle (LRV)

Le Rover, qui sera utilisé pour les missions Apollo 15, 16 et 17, est à première vue un véhicule simple, mais en réalité très complexe, spécialement conçu pour un environnement lunaire. Les 209,6 kg du Rover sont prévus pour le transport de 2 astronautes avec leur équipement de survie, du matériel scientifique et les pierres récoltées lors des excursions. Le conducteur dirige le Rover grâce aux commandes situées sur un pupitre central au milieu du véhicule. L’engin peut avancer ou reculer à toutes les vitesses. Le Rover peut ainsi charger 475 kg, dont 363 pour les astronautes en « tenue », 59 kg d’équipements scientifiques et photographiques et 32 kg de pierres lunaires.

Il mesure 3,1 m de long, 1,83 m de côté et 1,14 m de haut des roues à l’antenne haut gain, les dimensions d’une coccinelle de Volkwagen. Le châssis est en trois parties et pliable. La partie centrale supporte les deux sièges du type « chaise pliante pour pique-nique », la poignée centrale de commande et le tableau de bord qui se plient aussi. La partie avant supporte les batteries, le système de communication et de navigation ainsi que l’électronique de bord. Sur la partie arrière, prend place tout ce qui sur Apollo 14 était dans la brouette, les outils, les sacs à échantillons.

Les 4 roues sont actionnées individuellement par 4 moteurs électriques noyés dans le moyeu, ce qui permet une meilleure autonomie et une maniabilité accrue. Les roues arrières braquent en même temps que celles de devant mais dans le sens contraire, ce qui donne un rayon de braquage de 3,1 m.

Le Rover peut rouler à une vitesse moyenne de 10-12 km/h avec des pointes à 16-19 km/h sur la lune. Avec un empattement de 2,29 m, il peut franchir des obstacles de 30,5 cm de haut, des crevasses de 71,1 cm avec toutes les roues en contact sur le sol. Il peut monter et descendre des pentes de 25° et même s’arrêter sur des versants de 35° de déclivité. Il a un dégagement au sol de 35,6 cm.

Détails d’une roue du LRV

C’est à Delco Electronic que l’on doit la conception des roues, des suspensions et du système de conduite du Rover. Pour le rover, le système de suspension très élaboré permettait d’absorber les petites et grandes bosses du relief lunaire. Les roues du rover sont à treillis métallique, style cotte de maille, très légère. Ce treillis est le pneu proprement dit. Il est formé de fil d’acier, corde à piano de 0,8 mm de diamètre, ondulé à des intervalles de 0,47 cm, découpé en 800 brins de 81 cm de long, tressés à la main et mis en forme pour donner l’enveloppe qui est ensuite montée sur le disque de roue. La roue est formée d’un voile en aluminium relié au système de transmission par un moyeu en titane. Un amortisseur ultra léger, soutenu par des anneaux en titane, est relié au voile, assurant un appui supplémentaire à la roue et limitant son fléchissement lorsqu’elle heurte un obstacle. Pesant seulement 5,4 kg « terrestre », elles ont coûté 85000 $ pièce ! Afin d’éviter la projection de poussières, elles sont munies de garde boue orange qui évite aux astronautes d’être aspergés.

Le Rover prend son énergie électrique de 2 batteries zinc argent de 36 Volt, qui ne sont pas rechargeables. Leur capacité est de 121 A/h et sont logées à l’avant du véhicule dans des cases en magnésium. Une seule batterie peut néanmoins assurer toute la puissance de l’engin.

Le Rover est équipé d’une caméra TV télécommandée depuis Houston. Aux commandes, un certain Ed. Fendel, qui filmera entre autre le décollage des LM des missions Apollo 15, 16 et 17 de la Lune.

Le Rover est conçu pour être emporté replié dans un des quadrants du LM. Il peut être déplié par un seul astronaute grâce à un système de poulie. Il peut opérer pendant une durée de 78 heures, et son rayon d’action est limité à 9,5 km à cause de l’autonomie des PLSS. Au total les 3 Rovers ont parcouru près de 65 km sur la Lune.

Chaque Rover a couté la somme de 9,5 millions de dollars de l’époque !

• Le Portable Life Support System (PLSS)

Pour assurer leur autonomie lors des activités lunaires, les astronautes disposent d’un sac à dos portable de survie, le PLSS (Portable Life Support System) qu’il fixe sur son scaphandre. Ce système de survie pèse 26 kg et assure les fonctions respiratoires, la pressurisation du scaphandre, la ventilation et les communications entre les astronautes et la Terre. L’oxygène qu’il stocke permet à l’astronaute de respirer pendant 7 heures en continu. Il est envoyé par des connecteurs directement dans le casque à une température de 7° à 10°C et ressort par d’autres connecteurs à une température de 26-27°C. L’oxygène expiré, passe par des filtres, qui absorbent le dioxyde de carbone et purifient ainsi l’air qui peut être réutilisé une nouvelle fois.

Deux batteries internes de 16,8V servent d’alimentation électrique. La partie supérieure du PLSS abrite un réservoir d’oxygène et une unité de communication de secours, qui permet une extension de 30 minutes en air. Il n’a jamais été utilisé.

Le scaphandre

C’est pour le programme Gemini que la tenue des astronautes devient un scaphandre pressurisé, alors que pour le programme Mercury, la tenue spatiale utilisée par les astronautes était une version modifiée de la tenue pressurisée de la Navy pour les vols en haute altitude. Les combinaisons spatiales ne cessent d’évoluer pendant le programme Gemini.

Le scaphandre type A7LB

Deux types de scaphandres sont utilisés pendant les missions Apollo. D’Apollo 7 à 13, c’est le modèle A7L et à partir d’Apollo 14 jusqu’à 17, ce sera le modèle A7LB. D’un poids de 83 kg sur Terre (13,83 kg sur la Lune), il était composé de plusieurs couches de vêtements superposées.

De l’extérieur vers l’intérieur on trouve :

• La couche externe qui assure la protection thermique et météoritique. Elle comporte une enveloppe en tissus de verre résistant au feu munie de renforts métalliques, et recouverte de Téflon. Pour réfléchir la chaleur du Soleil elle est de couleur blanche. A partir d’Apollo13, le commandant de la mission possédait des bandes rouges aux jambes et aux bras et sur le casque, pour faciliter l’identification de l’équipage lors des EVA sur la Lune.
• Deux couches de nylon imprégnées de néoprène, 7 couches de Kapton laminés, (un nouveau matériau récemment inventé, connu aujourd’hui plus communément sous le nom de Kevlar), et une couche de Téflon.
• Sous ce vêtement protecteur, l’astronaute porte la combinaison pressurisée proprement dite. Elle est composée de 7 couches de Néoprène, nylon, Téflon et étoffe Béta.

• Sous la combinaison pressurisée, un vêtement destiné à refroidir le corps, le Liquid Cooling Garment. Sa texture en Nylon supporte un véritable filet de tubes fins, 91 mètres en tout, par lesquels circule en permanence de l’eau entre 7° et 29°C.
• Enfin, un sous-vêtement léger, le Constant Wear Garment, recouvert de Téflon, sur lequel se trouvent fixés les senseurs servant à la biométrie (pouls, rythmes cardiaque, respiratoire, etc.).

Armstrong coiffé du « Snoopy Cap »

Ce sous vêtement intègre également un sous-système de collecte de déchets fécaux et le collecteur d’urine.

Le casque pressurisé, qui est en polycarbonate, un plastique 250 x plus résistant que le verre, se connecte au scaphandre par un anneau en aluminium et reçoit 17 litres d’oxygène pure par minute. Il est fixe et ne bouge pas lorsque la tête de l’astronaute bouge. Sous le casque l’astronaute est coiffé d’un bonnet, le Communications Carrier, le Snoopy Cap, comprenant les accessoires de communications.

Pour les activités lunaires les astronautes doivent encore fixer quelques accessoires à leur combinaison :

Le LEVA (Lunar Extravehicular Visor Assembly), une sorte de casquette qui est en polysulfone blanc qui se fixe par-dessus le casque pressurisé. Il se compose de deux visières ajustables, deux oreillettes latérales et une centrale. La visière extérieure est recouverte d’or pour réfléchir la lumière solaire et la chaleur, celle juste en-dessous est transparente et sert de protection.

Les gants EV. C’est une deuxième paire de gants, doublés par une protection extérieur, remontant au-dessus du poignet en recouvrant entièrement les gants pressurisés de la combinaison, leur assurant une protection thermique et abrasive tout en protégeant aussi le joint de connexion mécanique.

Les bottes lunaires qui doivent être enfilées par-dessus les bottes pressurisées du scaphandre leur assurant une protection thermique et abrasive. Chaque paire de bottes était radiographiée avant leur mise en service pour s’assurer qu’il n’y ait aucun défaut de conception qui puisse gêner la mobilité de l’astronaute.

L’habillage demande l’aide d’une personne et dure entre 1 et 2 heures.

Pour chaque mission, 15 scaphandres étaient fabriqués ! Pour chaque équipage principal, trois tenues étaient réalisées. Une principale, une pour l’entrainement, et une de réserve. Pour chaque équipage de réserve, il ne fut conçu que deux tenues, une principale et une pour l’entrainement. Chaque tenue était unique et faite sur mesure pour chaque astronaute. Il a été fabriqué depuis Apollo 7 jusqu’à Apollo 17, un total de 165 scaphandres, pour un prix unitaire d’environ 100’000 dollars de l’époque.

Les vols habités préparatoires

Pour augmenter le nombre d’astronautes, la NASA devra encore faire plusieurs sélections pour créer les équipes Apollo. Notamment le 28 juin 1965, elle sélectionnera un groupe de cinq scientifiques, deux médecins, deux physiciens et un géologue, Harrison Schmitt qui sera le seul scientifique à fouler le sol lunaire lors de la mission Apollo 17.

Fin 1965, le programme Apollo est sur les rails et déjà se profile le choix d’un équipage pour le premier vol habité prévu fin 1966. Deke Slayton envisage Shepard, mais ses problèmes de santé au niveau de l’oreille interne ne seront pas résolus à temps. Il sera remplacé par Grissom avec à ses côtés Don Eisele et Roger Chaffee. Juste avant Noël, Eisele se foule l’épaule lors d’un vol « zéro-G » à bord d’un avion KC-135. Rien de bien sérieux, mais il restera en dehors des vols quelques mois. Ce sera Ed Withe qui le remplacera. L’équipage d’Apollo 1 est formé.

Mais avant le premier vol il y a encore des vols tests à réaliser.

Le 26 février 1966 eut lieu le premier lancement d’une fusée du programme Apollo, c’était le vol AS-201. C’était un vol test inhabité effectué par une fusée Saturn S-IB. Le but était de tester la séparation du 1^er et du 2^ème étage ainsi que de tester le bouclier thermique.

Le vol dura 37 minutes. Les missions suivantes furent inversées.

Le vol AS-203 eut lieu le 5 juillet 1966. C’est encore un vol inhabité qui était prévu pour évaluer les performances de l’équipement de l’étage S-IVB dans les conditions d’un vol orbital. La fusée fera quatre orbites. Il fut suivit le 25 août 1966 du vol AS-202, toujours un vol inhabité, prévu pour évaluer les performances de l’équipement de l’étage S-IVB dans les conditions d’un vol orbital, tester les systèmes de sauvetage, les systèmes de communications et le bouclier thermique de la capsule Apollo.

Le vaisseau Apollo 1 après l’incendie

Le vol suivant, le n° AS-204, devait décoller en février 1967. C’était le premier vol habité des missions Apollo. Le 27 janvier 1967 les trois astronautes, Gus Grissom, Ed White et Roger Chaffee, prennent place dans la capsule pour une répétition au sol en condition réelle. Un incendie se déclare dans le vaisseau dans lequel les trois astronautes se trouvent sanglés sur leurs couchettes. Les flammes font rage dans l’atmosphère confinée composée uniquement d’oxygène pur. La version officielle de la NASA dit que les trois malheureux décèdent asphyxiés sans être parvenus à ouvrir l’écoutille dont le mécanisme complexe ne permettait pas une ouverture rapide. Une version officieuse quant à elle, affirme que les opérateurs en contact radio avec les astronautes les auraient entendu hurler de douleur, alors qu’ils brûlaient vifs. Mais il aurait été trop choquant pour le public et surtout pour les familles de dévoiler cette atroce vérité. 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 extrêmement inflammable, une solution qui était déjà celle des vaisseaux Mercury et Gemini.

L’équipage malheureux d’Apollo 1. De gauche à droite : Ed Withe, Gus Grissom, Roger Chaffee

De nombreuses modifications furent apportées pour que la cabine du vaisseau offre une meilleure résistance au feu. L’écoutille fut 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 entraîna la modification de nombreux composants. Les exigences de qualité et les procédures de test furent renforcées. Tout le programme subit un décalage de 21 mois accroissant la pression sur les équipes : la fin de la décennie approchait.

Rétroactivement et suite à cette accident la mission AS-204 fut rebaptisée Apollo 1.

De toutes les sélections, 8 astronautes ou aspirants astronautes au total, ont trouvé la mort prématurément et ce, sans avoir volé pour certains d’entre eux.

Outre les trois d’Apollo 1, Withe, Grisom et Chaffee, il y eut Théodore Freeman sélectionné pour le programme Apollo, qui s’est tué le 31 octobre 1964, en traversant un banc d’oies sauvages avec son T38. Il s’éjecta suite à une avarie aux réacteurs, mais son parachute ne s’ouvrit pas.

Le 28 février 1966 c’est Eliott See et Charles Basset, initialement prévus pour la mission Gemini 9, qui se sont écrasés à bord de leur avion T38, en allant à l’usine McDonell Aircraft pour inspecter leur vaisseau Gemini 9.

En 1967 la série noire devait continuer pour la NASA. Quelques mois seulement après le drame d’Apollo 1, trois autres accidents d’aspirants astronautes sélectionnés pour le programme Apollo devaient se produire. Le 6 juin Edward Givens se tua en voiture près de Houston, puis Clifton Williams s’écrasa le 5 octobre en Floride à bord de son avion d’entrainement T38 et le 8 décembre, ce fut Robert Lauwrence, premier astronaute noir, qui se tua à bord de son F-104.

Le 9 novembre 1967 a lieu le lancement d’Apollo 4. Pour ce vol inhabité, on utilise la première fois la gigantesque fusée Saturn V. Afin de recueillir un maximum d’informations sur le comportement de la fusée, 4098 capteurs y sont installés. Le premier lancement de Saturn V est un succès complet.

Apollo 5 est lancé le 22 janvier 1968. Mission toujours inhabitée, ce vol a permis l’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, la manœuvre d’interruption de la phase d’alunissage, consistant à mettre à feu le moteur d’ascension du LM sans avoir largué l’étage de descente. Malgré quelques caprices de l’électronique du module lunaire, le fonctionnement de celui-ci peut être validé par ce vol. L’ensemble du train spatial effectuera 22 orbites.

Le vol d’Apollo 6 eu lieu le 4 avril 1968. C’est le deuxième vol de la fusée Saturn V et toujours une mission inhabitée. La mission Apollo 6 est une répétition plus complète qu’Apollo 4. Le test est peu satisfaisant : deux des moteurs du 2^ème 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 du 3^ème 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 estima que désormais la fusée Saturn V et les véhicules Apollo pouvaient embarquer des équipages en toute sécurité.

Le premier vol habité n’a lieu que le 11 octobre 1968.

Apollo 7 est la première mission habitée du programme Apollo. L’équipage est composé de Wally Schirra (qui fut le seul astronaute à voler sur les trois programmes, Mercury 8, Gemini 6 et Apollo 7), Don Eisele et Walt Cunningham. Son but est de valider les modifications effectuées sur le vaisseau spatial à la suite de l’incendie d’Apollo 1. 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 après avoir effectué 163 orbites pour une durée de vol de 10j20h09m. 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.

Durant leur séjour à bord d’Apollo 7, Wally Schirra s’est refroidi, ce qui l’a rendu très irritable et a créé des tensions entre l’équipage et CAPCOM. Ceci eut comme effet immédiat, dès leur retour sur Terre, d’être écarté définitivement de toute mission. Plus aucun d’eux n’ira dans l’espace.

Apollo 8 est composé de Frank Borman, Jim Lovell et William Anders. C’est le premier vol habité à quitter l’orbite terrestre. À ce stade d’avancement du programme, il s’agit d’une mission très 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 car le module lunaire était 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 feront au total 10 révolutions autour de la Lune.

Lever de Terre. Photo Apollo 8, W. Anders

Pendant ce premier voyage vers la Lune, la cabine spatiale doit régler le Control Thermal Passif (Passive Thermal Control PTC). Apollo doit tourner sur son axe, comme un poulet sur une broche (cette analogie est de Michael Collins), à raison de trois rotations par heure, afin d’équilibrer la température extérieure de la cabine. Si la cabine restait immobile, sans utiliser le PTC, le Soleil surchaufferait une de ses faces et l’on obtiendrait un dangereux « effet barbecue », qui risquerait de faire exploser les réservoirs de carburants.

Durant ce vol, ils réalisent de nombreux clichés de la Lune dont le premier lever de Terre, célèbre photo prise par Anders. 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.

Cette mission qui dura du 21 au 27 décembre 1968, fut l’occasion de la première célébration de Noël dans l’espace. A cette occasion, l’équipage effectua une lecture du Livre de la Genèse qui fut diffusée à la télévision. Cette mission dura 6j03h.

Rusty Schweickart astronaute d’Apollo 9 qui a des origines alsaciennes

Apollo 9, dont l’équipage est composé de James McDivitt, Dave Scott et Rusty Schweickart, 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 LM Spider, une décision destinée à faciliter les communications avec le sol lorsque les deux vaisseaux sont séparés. 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. La mission dura du 3 au 13 mars 1969 ou l’équipage a réalisé 151 orbites en 10j01h01m.

Russel Schweickart dit « Rusty », astronaute américain a des origines alsaciennes du côté paternel. Il s’est rendu à plusieurs reprises et a été fait citoyen d’honneur du village de Lembach dans le nord du Bas-Rhin, dans lequel vivaient ses grands-parents avant d’émigrer aux USA. Il ne fit qu’un seul vol, au cours duquel il fut le premier à piloter le LM en orbite terrestre qui s’éloigne de 184 km du Module de Commande. Il est également le premier à avoir testé le PLSS (Portable Life Support System), que ses collègues porteront sur la Lune, lors d’une EVA.

C’est aussi lui qui découvrit, en voulant siffler un air de musique, qu’il était impossible de siffler à bord d’un vaisseau spatial qui avait une pression de 5 PSI (1/3 d’atmosphère) d’oxygène pur !

Apollo 10, l’équipage était composée de Tom Stafford, Gene Cernan et John Young. Initialement les dirigeants de la NASA envisagèrent que cette mission soit celle du premier atterrissage sur le sol lunaire, car l’ensemble des véhicules et des manœuvres avaient été testés 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 préférèrent opter pour une dernière répétition au réalisme encore plus poussé. Peu après avoir quitté son orbite terrestre, le vaisseau Apollo, surnommé «Charlie Brown», exécuta la manœuvre d’amarrage au LEM. Après s’être séparé du troisième étage de Saturn V, il effectua une rotation à 180° puis arrima 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», entama la descente vers le sol lunaire qui fut interrompue à 15,6 km de sa surface. Après avoir largué l’étage de descente, non sans quelques difficultés dues à une erreur de procédure, le LEM réalisa son rendez-vous avec le vaisseau Apollo. La mission reproduisit les principales étapes du vol final. Young était aux commandes du vaisseau Apollo alors que Stafford et Cernan occupaient le module lunaire. La mission dura du 18 au 26 mai 1969 soit une durée de 8j00h03m.

Les missions lunaires

Les sept missions suivantes lancées entre 1969 et 1972 ont toutes pour objectifs de poser un équipage et de le faire séjourner en différents points de la Lune pour des durées plus ou moins longues qui allaient d’un peu moins de 24 heures pour Apollo 11 à plus de trois jours pour Apollo 17.

Apollo 11 est la première mission à remplir l’objectif fixé par le président Kennedy.

Apollo 11

Le 16 juillet 1969, la gigantesque fusée Saturn V s’élance de son pas de tir. A son bord, il y a les astronautes Neil Armstrong, Buzz Aldrin et Michael Collins. Objectif la Mer de la Tranquillité.

Bien que ce fut le hasard qui eut réuni Armstrong, Aldrin et Collins pour Apollo 11, le choix de ces trois hommes mit en lumière, plus clairement sans doute que les missions précédentes, l’importance d’une composition équilibrée des équipages. Chaque homme était l’expert d’une tâche particulière : Armstrong devait piloter le Module Lunaire Eagle, Collins devait piloter le Module de Commande et de Service Columbia et Aldrin était le spécialiste de la navigation céleste.

Neil Armstrong, commandant de la mission, est né le 5 août 1930 à Wapakoneta dans l’Ohio. Il était un des deux seuls pilotes civils des trois programmes spatiaux. Il effectua son premier vol spatial à bord de Gemini 8 où il réalisa le premier arrimage de deux engins spatiaux, pendant lequel il démontre son sang-froid, quand l’ensemble fut pris de violentes rotations. Cette manœuvre lui fit « marquer des points » pour être sélectionné comme le premier homme sur la Lune.

Le jour de son départ pour la Lune, Neil Armstrong a signé un chèque d’un montant de 10 dollars et 50 cents, à un ingénieur de la NASA, Harold Collins, qui le dépanna de cette somme quelque temps auparavant. En lui remettant le chèque, Armstrong lui tint ce langage : « Mon ami, je pars pour la Lune et au cas où il m’arriverait quelque chose, je tenais absolument à te rembourser les malheureux 10 dollars que tu m’avais dépannés. Puis il fit mine de fouiller au fond de sa combinaison spatiale et s’écrie : Ah ! Zut ! Je n’ai pas de monnaie ! Je vais te faire un chèque, mais ne l’encaisse pas, car je vais revenir« . Le chèque ne fut jamais encaissé, il fut vendu aux enchères 40 ans après, pour la somme de 27350 dollars !

Neil Armstrong décéda le 25 août 2012 à l’âge de 82 ans, suite aux complications d’un quadruple pontage coronarien.

Edwin « Buzz » Aldrin, copilote du Module Lunaire, est né le 30 janvier 1930 à Glen Ridge dans le New Jersey. Il effectua son premier vol spatial à bord de Gemini 12, au cours duquel il effectua trois EVA.

On peut dire que Buzz Aldrin est né sous le signe de la Lune. Le nom de jeune fille de sa mère est « Moon » et son père, un as du début de l’aviation, connaissait Orville Wright et Charles Lindberg et a eu comme professeur de physique celui qu’on appelait « Moon Man », surnom donné à Robert Goddard, le pionnier des fusées américaines ! Plus tard, Aldrin père donne des cours d’aéronautique à Leroy Grumman, le fondateur de la société constructrice du Module Lunaire de son fils.

Buzz Aldrin est le premier astronaute à avoir un doctorat ès science.

En 1962, il présente une thèse en astronautique au MIT, où il se spécialise dans les rendez-vous des vaisseaux orbitaux pilotés. Sa thèse s’intitule « Guidance for Manned Orbital Rendez-vous ».

Les techniques qu’il préconise seront utilisées lors de toutes les missions de la NASA, y compris pour la mission Apollo-Soyouz, le premier rendez-vous américano-soviétique de 1975.

Il aura beaucoup de mal à assumer sa place de deuxième homme sur la Lune. Après son retour sur Terre, il sombrera dans l’alcoolisme et la dépression, deux fléaux qui avaient déjà anéanti sa mère.

Buzz Aldrin faisait partie de l’église presbytérienne. Avant qu’Armstrong et lui n’aillent fouler le sol lunaire, Buzz sortit un petit sac contenant un calice, du vin et du pain, puis célébra l’eucharistie.

Aldrin décrira plus tard la cène : « J’ai versé le vin dans le calice que notre église nous avait donné. Le vin a coulé lentement, en raison de la faible gravité de la Lune. C’était incroyable de penser que c’était le premier liquide versé sur la lune et la première nourriture mangée et qu’il s’agissait des éléments de communion.»

Il a ensuite lu une partie de l’évangile de Saint-Jean. Pendant tout ce temps, Neil Armstrong, qu’on disait déiste, a regardé la scène avec beaucoup de respect, sans faire de commentaires.

Cet agissement a suscité de nombreuses critiques auprès des anticléricaux de l’époque.

Michael Collins, pilote du Module de Commande est né le 31 octobre 1930 à Rome en Italie. Il accompli son premier vol à bord de Gemini 10. Troisième homme de la mission Apollo 11, Collins resta en orbite autour de la Lune à bord du module de commande Columbia, tandis que ses coéquipiers alunirent et marchèrent sur la surface lunaire. À l’époque, il fut décrit comme «la personne la plus solitaire sur et en dehors de la planète».

L’équipage d’Apollo 11. De gauche à droite : Neil Armstrong, Michael Collins, Edwin « Buzz » Aldrin

Le 16 juillet 1969 à 13h32 UTC, la fusée Saturn V s’élance, devant près d’un million de spectateurs, du complexe n° 39 du Kennedy Space Center.

Pendant le vol vers la Lune, se produisit un incident peu connu, qui aurait pu compromettre la mission. Un peu mois de 76 heures avant le lancement d’Apollo 11, l’Union Soviétique avait lancé une sonde lunaire inhabitée baptisée Luna XV. La crainte des américains était une éventuelle collision entre les deux vaisseaux en orbite autour de la Lune. Les Soviétiques connaissaient la trajectoire d’Apollo 11, mais les américains ignoraient tout du plan de vol de Luna XV. Ce fut à Frank Borman, revenu récemment d’un voyage à Moscou, que fut confiée la mission de médiation avec les soviétiques.

Le premier pas d’Armstrong sur la Lune

Après plusieurs coups de fil, Borman eut la confirmation de Moscou que la trajectoire de Luna XV fut modifiée et qu’elle fut mise sur une orbite sélénocentrique (en gros une orbite équatoriale lunaire) et qu’elle y restera pendant deux jours, écartant ainsi tout risque de rencontre entre les deux vaisseaux.

Après un voyage sans encombre, le Module Lunaire « Eagle » se pose dans la mer de la Tranquillité, le dimanche 20 juillet à 20h17m40s UTC, à 7 km du lieu prévu à l’origine. Au moment de la descente du LM, les astronautes se rendirent compte que leur vaisseau se dirigeait tout droit vers une zone couverte de rochers qui auraient rendu périlleux l’alunissage. Neil Armstrong, dont le sang-froid a déjà été prouvé lors de la mission Gemini 8 (voir l’article « La course à la Lune » sur le site du CAW), désactive l’ordinateur de bord du Module Lunaire et passe en pilotage manuel pour se diriger vers un site approprié pour se poser. Pendant toute cette manœuvre, Aldrin lui énonçait les valeurs des paramètres du vaisseau. A Houston, Charles Duke transmettait les secondes restantes avant la panne de carburant. Armstrong avait quelque peu du mal à maîtriser sa trajectoire, gêné par la poussière lunaire soulevée par le moteur du LM. Puis Aldrin annonçait « contact » ! Armstrong entamait alors l’arrêt du moteur ; ils ne leurs restait que 30 secondes de carburant ! A Houston les techniciens avaient 40 secondes pour procéder aux vérifications des paramètres de bord, conduisant à la décision de rester ou non sur la Lune. C’est alors que le monde entier a pu entendre cette phrase devenue célèbre : « Houston this is tranquility base, the eagle has landed », « Houston, ici la base de la Tranquillité, l’Aigle s’est posé ». 399 minutes plus tard, Armstrong descend les 9 marches de l’échelle du LM. Il faut savoir qu’en pesanteur terrestre, cette échelle allégée au maximum, aurait plié sous le poids de l’astronaute et de son scaphandre.

Le lundi 21 juillet, à 2h56m20s UTC, soit 3h56m20s heure française, ou le 20 juillet à 21h56m20s heure de Houston, Armstrong pose son pied gauche sur la Lune en prononçant cette 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 atteint.

Il est rejoint 19 minutes plus tard par Aldrin et ensemble ils plantent la bannière étoilée à 4h33 heure française.

Au cours de la sortie extravéhiculaire qui ne dura que 2h30m, l’équipage installa une version simplifiée de la station scientifique ALSEP et collecta une vingtaine de kg de roches lunaires.

Aldrin rejoint son compagnon 19 minutes plus tard

Après un séjour de 21 heures 38 sur le sol lunaire, le module lunaire décolle sans encombre, ou presque. Car au moment de rejoindre Armstrong, Buzz Aldrin a cassé l’interrupteur qui servait à armer le moteur de remontée avec son PLSS. Celui-ci étant type à poussoir, le seul moyen de l’actionner était d’y introduire une pointe suffisamment solide et fine. Aldrin eut l’idée d’utiliser son stylo feutre noir et l’enfonça dans les restes de l’interrupteur. Il faut savoir que si cette astuce n’avait pas fonctionné, les ingénieurs auraient pu reconfigurer autrement le circuit d’armement du moteur, contrairement à ce que l’on a longtemps prétendu. À leur arrivée sur Terre, au bout d’un voyage de 8j3h18m, 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.

Les épouses des astronautes rendant visite à leurs maris en quarantaine

A moins de 24 heures du retour d’Apollo 11, se produit un autre incident qui aurait pu avoir de fâcheuses conséquences. C’est à la station de suivi de l’ile de Guam dans le Pacifique, que revient la tâche de transmettre la télémétrie et les communications lors de la phase cruciale du retour sur Terre. Mais il y a un problème avec le pointage de l’antenne de réception. Elle est grippée et il n’y a plus moyen de l’orienter. Le temps presse et démonter le mécanisme prendrait beaucoup trop de temps. Charles Force, qui est le premier directeur de la station, propose tout simplement de mettre de la graisse pour essayer de le débloquer provisoirement. Mais il y a un souci : l’ouverture permettant d’y accéder fait six centimètres de diamètre et aucune personne présente n’arrive à y passer la main. Soudain, il a une idée. Il est 22 heures lorsqu’il appelle sa femme et lui demande de prévenir son fils Greg, alors âgé de 10 ans, qu’une voiture allait venir le chercher car il avait besoin de lui. La main de Greg est assez fine et lui permet de déposer de la graisse sur le mécanisme de roulement qui se débloque et permettra le suivi et le retour sans encombre d’Apollo 11. Neil Armstrong remerciera en personne le jeune garçon pour ce qu’il avait fait, même s’il était peu conscient sur le coup de la portée de son geste.

Après leur sortie de quarantaine, les trois astronautes sont accueillis comme des héros, en premier à travers toutes les grandes villes des États-Unis, puis ils feront une tournée mondiale qui les amènera dans 24 pays en 38 jours, du 29 septembre au 5 novembre 1969.

Apollo 12

L’équipage de cette mission était composé de Pete Conrad, Alan Bean, et Richard Gordon. Mais le quatrième homme sur la Lune aurait dû être Curtis Williams, qui s’est tué dans le crash de son avion le 5 octobre 1967. Ce fut donc Alan Bean de l’équipe de réserve, qui prit sa place. Le badge de la deuxième mission lunaire compte quatre étoiles ; trois pour chaque membre de l’équipage de la mission et une supplémentaire pour honorer la mémoire de Williams. A la fin de la mission Conrad et Bean ont déposé sur la Lune ses « ailes d’or » de la Navy.

32 secondes après son décollage le 14 novembre 1969, la fusée Saturn V est frappée par la foudre, entraînant une perte temporaire de la puissance électrique.

Alan Bean près de la sonde spatiale Surveyo 3

Le module lunaire Intrepid fait un atterrissage de précision dans l’Océan des Tempêtes à 180 m seulement 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 34,100 kg d’échantillons du sol lunaire. Durant ce séjour de 31 heures 31 minutes sur le sol lunaire, les deux astronautes réalisent deux excursions d’un total de 7 heures 45 minutes parcourant ainsi 1,4 km à pied et s’éloignant 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. Ils reviennent sur Terre le 24 novembre après un voyage de 9j08h31m.

Les facétieux collègues de l’équipe de réserve, Scott, Worden et Irwin, ont préparé une petite surprise à Bean et Conrad. Alors qu’ils passaient en revue leur checklist fixée sur l’avant-bras de leurs combinaisons, ils y découvrirent des photos de sublimes et plantureuses Pin-Up. Les deux astronautes ont perdu quelques minutes à rigoler et à compulser frénétiquement leur checklist. Richard Gordon, seul dans le Module de Commande Yankee Clipper en orbite autour de la Lune, aura lui aussi, l’agréable surprise, en ouvrant un des compartiments de rangement, de découvrir la photo dénudée d’une playmate.

Apollo 13

Les succès d’Apollo 11 et Apollo 12, occultent les risques des voyages dans l’espace. La mission Apollo 13 échappe de peu à la catastrophe et le sauvetage médiatisé de son équipage relance l’intérêt du public pour une aventure qui se banalise.

L’équipage est composé de Jim Lovell, pilote confirmé qui comptabilise le record de durée dans l’espace de l’époque en ayant volé sur Gemini 7 et 12, ainsi que sur Apollo 8. Il est accompagné de Fred Haise et Jack Swigert qui a dû remplacer au dernier moment Ken Mattingly écarté pour une suspicion de rougeole. L’équipage décolle le 11 avril 1970 direction les Collines de Fra Mauro sur la Lune. Mais au bout de 55 heures 54 minutes de vol, 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. Le Module de Service est pratiquement hors service sans oxygène ni puissance électrique.

C’est à ce moment-là que Jack Swigert prononça, pour annoncer la panne, avec un calme fantastique, la célèbre phrase « Houston we’ve had a problem » (en français, « Houston, on a eu un problème »), qui fut déformée et surtout connue de nos jours sous la forme de « Houston we have a problem », (Houston, on a un problème »).

Le Module de Service d’Apollo 13 après l’explosion

Les astronautes n’osent pas se servir de son moteur pour manœuvrer de crainte de déclencher une nouvelle explosion. 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 provoqué son explosion.

Dès la conception des éléments du train spatial Apollo, l’éventualité d’une défaillance du moteur de propulsion ou d’un système du Module de Commande et de Service fut envisagée et des procédures développées pour se servir du LM en cas d’urgence. Il a toujours été prévu d’utiliser le LM comme chaloupe de sauvetage.

La mission fut qualifiée « d’échec réussi »

Si la déflagration avait eu lieu alors que le LM était sur la Lune, les trois astronautes seraient morts. Deux coincés sur la Lune et l’autre dans le Module de Commande. Si l’explosion avait eu lieu en orbite lunaire, utiliser le LM pour quitter son orbite eut été extrêmement délicat. Lovell reconnaîtra que finalement en y réfléchissant bien, ils ont eu de la chance que l’accident se produise à ce moment-là !

Lovell et ses compagnons vont devenir les héros du plus fantastique sauvetage spatial de l’histoire. Personne n’aurait osé imaginer, que dans la routine des missions spatiales, un grain de sable pouvait mettre en péril toute la gloire américaine accumulée en quelques mois.

L’équipage revint sain et sauf sur Terre le 17 avril au bout de 5j22h5m. La mission, qui avait pourtant frôlé la catastrophe, a réalisé l’amerrissage le plus précis, à 500 m à peine du point prévu. A cette échelle, c’est un peu comme si un joueur de rugby passait un drop entre les poteaux à 3800 km de distance !

La mission fut qualifiée comme « un échec réussi ».

Ce sauvetage est très bien relaté dans l’excellent film de Ron Howard « Apollo 13 », qui décrit dans les moindres détails et avec un réalisme formidable cet échec réussi.

Apollo 14

L’équipage d’Apollo 14 qui était composé d’Alan Shepard, Edgar Mitchel et Stuart Roosa, décolle le 31 janvier 1971. 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 de commande Kitty Hawk au module lunaire Antares. Apollo 14 se pose 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 Mitchell passèrent 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 ramènent 42,900 kg d’échantillons rocheux et parcoururent au total une distance de 3,5 km sur la Lune. C’était la première et unique fois que les astronautes utilisaient le chariot à outils lunaire, le MET (Modular Equipment Transporter). Equipé de roues avec pneumatiques qui rebondissaient à chaque bosse, il fut jugé peu pratique, et ne sera plus utilisé. La mission s’achève le 9 février, après une mission de 9j1min. Ce fut le dernier équipage à avoir été mis en quarantaine après son retour sur Terre.

Apollo 15

Apollo 15 décolle le 26 juillet 1971, avec à son bord Dave Scott, James Irwin et Alfred Worden. C’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 à 67 heures. Dave Scott et James Irwin passent 2 jours et 18 heures sur le sol lunaire, pendant qu’Alfred Worden orbite autour de la Lune dans le vaisseau Endeavour. 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.

L’expérience de Galilée réalisée par Dave Scott sur la Lune

Dave Scott avait emmené sur la Lune deux plumes de faucon, petit clin d’œil lié à l’indicatif du Module Lunaire Falcon, pour réaliser une expérience. Il s’agit de vérifier la théorie de Galilée sur la chute des corps dans le vide énoncé 350 ans plus tôt. A la fin de la dernière EVA, il se positionne devant la caméra de la Jeep Lunaire et lâche en même temps la plume qu’il tenait dans sa main gauche et son marteau de géologue de 1,320 kg, dans sa main droite. Les deux objets touchèrent le sol simultanément, déclenchant un tonnerre d’applaudissements parmi les contrôleurs de vols et démontrant de manière magistrale que Galilée avait raison !

Lors de leur dernière EVA, les astronautes déposèrent sur le sol lunaire, selon le vœu de Dave Scott, un petit mémorial, « Fallen Astronaut ». C’est une sculpture en aluminium, réalisée par l’artiste belge Paul Van Hoeydonck, représentant de façon stylisée un astronaute dans sa combinaison spatiale. Elle était accompagnée d’une plaque commémorative comportant les noms des huit astronautes américains et des dix cosmonautes soviétiques, morts en mission où à l’entrainement. C’est l’unique œuvre d’art qui se trouve sur la Lune.

Au retour, le 7 août, durant la descente vers le sol terrestre, un des trois parachutes se met en torche sans dommage pour l’équipage.

La mission se termine avec ce petit incident sans conséquence, après 12j07h12m.

Apollo 16

Apollo 16, composé de John Young, Charles Duke, et Ken Mattingly, est la première mission à se poser sur les hauts-plateaux lunaires. Ils décollent le 16 avril 1972, passent 20 heures 14 minutes sur la Lune, répartis en trois EVA, installant plusieurs expériences, parcourant 26,7 km à l’aide du rover lunaire et recueillant 95,400 kg d’échantillons rocheux.

Outre les problèmes gastriques de John Young liés à l’ingestion de jus d’orange enrichi en potassium, les astronautes d’Apollo 16 ont rencontré d’autres déboires avec cette mixture, notamment lors des sorties sur la surface de la Lune, surtout Charlie Duke, qui s’est retrouvé avec plus de 15 cl de jus d’orange dans son casque, en raison d’un dysfonctionnement de l’embout de succion servant à distribuer la boisson. Le volume de jus d’orange accumulé sur la visière, finit par grandement handicaper Duke. Sa vision est gênée, il en a dans le nez et dans les cheveux. Il essaie d’aspirer une partie du liquide, mais sans succès. Cela devient insupportable. De retour au LM, Duke est obligé d’enlever son casque pour le nettoyer et le sécher avant d’y appliquer une solution antibuée. Il en profite pour faire une petite toilette, sa figure et ses cheveux étant maculés par le jus d’orange devenu très collant !

Photo de famille déposée sur le sol lunaire par Charles Duke lors de la mission Apollo 16

Avant de regagner le Module Lunaire Orion, Charles Duke, a déposé sur le sol lunaire une photo de sa famille, les représentant dans leur jardin à Houston. Après une durée de 76h6min de séjour lunaire, ils rejoignent le Module de Commande Casper.

Ils reviennent sur Terre le 27 avril, après une mission de 12j17h57m.

Il ne faut pas croire que le fait d’aller sur la Lune ait permis aux astronautes concernés d’augmenter significativement leur salaire … ils n’auront même pas droit à une prime de risque ! Ainsi John Young lors de la mission Apollo 16, se rappelle avoir touché une prime d’environ 32 dollars (1972), en guise d’indemnité de déplacement, alors qu’il a parcouru la bagatelle de 790 000 km rien que pour couvrir la distance Terre-Lune aller-retour ! Mais comme il le précise non sans humour, l’hébergement et les repas étaient pris en charge par le gouvernement !

Les astronautes des missions Apollo ont été payés le même salaire que lors d’une journée normale sur Terre pour des officiers militaires, soit l’équivalent d’environ 8$ par jour ! Bien entendu ils auront une très large compensation financière, du à leur notoriété et surtout aux contrats juteux signés avec les médias, notamment Life Magazine.

Apollo 17

Cernan et Schmitt de retour dans le Module Lunaire après trois EVA d’une durée totale de 22h05min

Apollo 17 est la dernière mission du programme spatial Apollo à emmener des hommes sur la surface de la Lune. Avec cette mission, l’agence spatiale américaine, conclut le projet lancé en 1961 par le président Kennedy qui avait pour objectif d’amener des hommes sur la Lune. Apollo 17 est, comme Apollo 15 et 16, une mission 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 extravéhiculaires peuvent durer jusqu’à huit heures tandis que la mobilité des astronautes est accrue grâce au rover lunaire. 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 America, Ronald Evans, qui reste en orbite autour de la Lune, le commandant Eugene Cernan et le copilote du Module Lunaire Challenger Harrison 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.

Garde-boue de fortune, fait de cartes lunaire

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’atterrissage prévu. Cernan et Schmitt enchaînent au cours de leur séjour trois sorties extravéhiculaires sur le sol lunaire d’une durée totale de 22 heures 5 minutes, au cours desquelles ils collectent 110 kilogrammes de roches lunaires et parcourent à bord de leur véhicule un total de 36 kilomètres, en s’éloignant d’un maximum de 7 km du LM. Lors de la première EVA, lorsque Cernan contourne le Rover, il arrache la partie amovible du garde-boue de la roue arrière droit, avec le marteau qu’il porte sur le côté de son scaphandre. La poussière lunaire, qui a la finesse et la consistance du graphite, s’insinue partout et adhère, au point de menacer l’étanchéité des scaphandres. Les astronautes ont la plus grande difficulté à s’en débarrasser. Elle bloque les articulations mécaniques, contribue à l’échauffement des appareils, rend inopérantes les attaches Velcro et les rubans adhésifs. Cernan tente d’effectuer une réparation du garde-boue avec un morceau de ruban adhésif, mais sans succès. De retour au LM, et durant la période de repos, Cernan s’est concerté avec Houston sur la manière de remplacer le garde-boue manquant. Il bricole un garde-boue de remplacement avec quatre cartes lunaires assemblées avec des pinces prélevées sur un des équipements du Module Lunaire.

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.

La NASA se préoccupe dès 1963 de la suite à donner au programme Apollo. En 1965, l’agence créé une structure affectée aux missions postérieures à celles déjà planifiées regroupées sous l’appellation Apollo Applications Program. La NASA propose plusieurs types de missions 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. 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 et surtout un conflit vietnamien qui s’envenime, prélèvent une part croissante du budget.

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 habitée 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.

La station spatiale Skylab

L’annulation des missions laisse trois fusées Saturn V inutilisées dont l’une permettra néanmoins de lancer la station spatiale Skylab le 14 mai 1973. La station spatiale Skylab est occupée successivement par trois équipages lancés par des fusées Saturn IB et utilisant des vaisseaux Apollo. Les deux restantes sont aujourd’hui exposées au Johnson Space Center et au centre spatial Kennedy

Une fusée Saturn IB fut utilisée pour le lancement de la mission Apollo-Soyouz le 15 juillet 1975, premier rendez-vous spatial américano-soviétique. Ce sera la dernière mission à utiliser du matériel développé dans le cadre du programme Apollo.

Le bilan du programme Apollo

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. Le taux de réussite des lancements des fusées Saturn a été de 100% et tous les équipages ont pu être ramenés sains et saufs sur 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 notamment avec leur fusée lunaire N1. Pour beaucoup d’Américains cette victoire démontre la supériorité de la société américaine.

200 Universités américaines, 20 000 sociétés de tous horizons et plus de 400 000 américains travaillèrent sur le programme Apollo entre 1961 et 1972, dont le coût a été évalué à 25,4 milliards de dollars en 1969, équivalent à environ à 150 milliards de dollars, de nos jours.

Bilan scientifique

L’ARMALCOLITE nommée ainsi en hommage à ARMstrong, ALdrin et COLlins

Les missions Apollo ont permis à 12 hommes de fouler le sol lunaire et de collecter 2196 échantillons de roches lunaires dans six régions différentes de notre satellite, pour un poids total de 386 kg environ, à comparer aux 336 grammes ramenés sur Terre par les missions soviétiques robotisées du programme Luna à la même époque. Sur les 75 variétés des minéraux récoltés sur la Lune, 3 n’étaient pas encore connues sur Terre. La PYROXFERROÏTE, l’ARMALCOLITE, nommée ainsi en hommage à ARMstrong, ALdrin et COllins et la TRANQUILLITYITE, trouvée dans la mer de la Tranquillité. Ces 3 variétés de roches ont été découvertes sur Terre, bien après les missions Apollo, la dernière tout récemment, en 2012, à l’ouest de l’Australie, dans des vielles roches de plus d’un milliard d’années.

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. Au total 18663 images furent prises manuellement par les astronautes Apollo sur la Lune et 15000 par les caméras automatiques en orbite lunaire, soit un total de 33 663 photos à analyser.

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 lasers qui faisaient partie des expériences ALSEP qui 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.

Même si la puissance des ordinateurs de bord peut prêter à sourire aujourd’hui, 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 mémoires ROM et RAM des ordinateurs de bord avaient des capacités de stockage respectives de 64 Ko et 4 Ko pour le Module de Commande et de 32 Ko et 2 Ko pour le Module Lunaire et en plus ils possédaient un vocabulaire de 38 000 mots choisis pour leur efficacité maximale.

Conclusion

En trois ans d’exploration, les hommes d’Apollo ont réalisé sur la Lune des centaines d’expériences, rapporté des images irremplaçables et 386 kg d’échantillons de roche lunaire.

Chaque mission a planté sa bannière étoilée sur le sol lunaire

Maintenant que nous sommes en possession de clichés qui nous révèlent le moindre caillou, maintenant que nous pouvons analyser des échantillons de rocher et de sol, il serait absurde de croire que nous avons découvert tous les secrets de la Lune après quelques débarquements. Neil Armstrong et Buzz Aldrin ont déclaré : « qu’ils avaient eu l’impression d’être comme des enfants dans une immense confiserie, tant il y avait à voir et à faire« .

Toutes les missions y ont abandonné une quantité impressionnante de matériel spatial. 180 tonnes de détritus divers jonchent le sol lunaire, entre autre trois Rover, six modules lunaires et six stations scientifiques. Chaque mission a aussi abandonné au vent solaire son drapeau. Les plus sentimentaux d’entre les astronautes ont tenu à déposer dans la poussière lunaire le souvenir de la plus exaltante aventure de leur existence. Gene Cernan y a tracé les initiales de sa fille, Charles Duke a posé sa photo de famille, Alan Bean son badge et Dave Scott sa Bible. On estime qu’il faut 10 millions d’années à la pluie constante de micrométéorites pour brasser le sol sur un centimètre d’épaisseur. Dans un million d’années, si quelqu’un ou quelque chose se pose sur la Lune, il y trouvera sans doute intacts ces témoignages émouvants de la première odyssée humaine dans l’espace et pourra dire, contrairement à ce que prétendent certains illuminés : …

On a marché sur la Lune !