Le programme ApolloLe programme Apollo fut lancé par le président américain John Fitzgerald Kennedy le 25 mai 1961 lorsque, dans un discours, il proclama que les Etats-Unis allaient faire se poser un homme sur la Lune avant la fin de la décennie et le ramener sain et sauf sur Terre. Le programme Apollo fut conçu comme une réponse américaine à l'avance que les Russes semblaient alors prendre dans la course à l'espace (voir à "50 ans de conquête spatiale"). Le programme Gemini, entre mars 1965 et novembre 1966, allait servir de pont essentiel entre les vols des capsules Mercury et le programme lunaire. 10 vols permirent de tester les techniques de rendez-vous spatial et d'arrimage, qui allaient devenir essentielles aux vols vers la Lune. De plus voire surtout, un nouveau lanceur, très puissant, la fusée Saturn V, fut conçue et construite. La série des vaisseaux Ranger, conçus pour s'écraser sur la Lune en transmettant des images en temps réel, servirent à étudier la Lune mais aussi à sélectionner les sites d'atterrissage des missions Apollo. Le Ranger 7, en 1964, fut le premier de la série à être un vrai succès; les Surveyors, par la suite, des atterrisseurs, permirent aussi la sélection des sites Apollo: les Surveyors atterrirent en douceur sur la Lune, renvoyant des photos et de l'information sur la force portante du sol lunaire, sa réflectivité radar et sa température. Ce fut, au total, une équipe de 400 000 personnes qui assura le succès du programme Apollo. La science informatique n'en était qu'à ses débuts et la NASA, en août 1961, passa contrat avec le MIT -le célèbre Massachusetts Institute of Technology- pour la création du système de guidage et de navigation des vaisseaux du programme. Le logiciel qui fut produit s'avéra résistant et aucun "bug" ne se produisit au cours de toutes les missions; il fut adapté pour les missions Skylab puis pour la navette spatiale ainsi que pour les premiers systèmes novateurs de commandes des gouvernes des avions (dit "systèmes fly-by-wire"). On saura que les années du programme Apollo coincidèrent avec la culmination du mouvement des droits civiques aux Etats-Unis, cette rencontre se faisant particulièrement dans les installations de la NASA dans le Sud des Etats-Unis, où l'égalité des chances des populations noires fut promue
vers une série de photographies illustrant le programme Apollo
 | décollage d'Apollo 11. site 'Amateur Astronomy' |
->Les Ranger
Les Ranger Le but de la série des Ranger -un programme du JPL- était d'acquérir des images rapprochées de la surface lunaire. La mise en oeuvre des Surveyors commença avant l'étape supérieur Centaur de leur fusée de lancement eût été prêt et les ingénieurs, ne sachant pas quelle charge il pourrait emporter, firent léger et n'ajoutèrent plus d'équipements que pour les vaisseaux ultérieurs du programme. Le programme (du ressort du JPL), qui commença en 1960, consista en trois phases de complexité croissante: la première dite "Block 1" devait tester la fusée de lancement Atlas-Agena en plaçant un Ranger sur une orbite terrestre hautement elliptique où les instruments du vaisseau seraient testés; la phase "Block 2" construirait sur les leçons de la première et enverraient trois vaisseaux jusqu'à la Lune pour rassembler des images et des données et les transmettre à la Terre (chaque Ranger emportait une caméra TV pour prendre des images, un spectromètre dans les rayons gamma pour étudier les minéraux de la surface et du sol lunaires et un altimètre radar pour étudier la topographie; ces trois vaisseaux emportaient aussi une capsule contenant un sismomètre et un transmetteur capable de fonctionner jusqu'à 30 jours après avoir été largué à la surface, étant protégé de l'impact par une enveloppe de balsa); enfin, la phase "Block 3" consisterait en 4 vaisseaux emportant chacun un système d'imagerie haute-résolution (six caméras TV pouvant imager en grand angle ou en télé-objectif; elles pouvaient prendre 600 images par seconde). Les Ranger des phases 1 et 2 n'eurent qu'un succès limité: les Ranger 1 et 2 ne purent quitter l'orbite basse terrestre du fait d'un problème de moteur; le Ranger 3 manqua la Lune de 35400km et partit sur une orbite solaire (aucune photo ne put être prise mais il put prendre les premières mesures du flux rayons gamma interplanétaire). Ce fut le vaisseau Ranger 4 qui fut le premier satellite américain à s'écraser sur la Lune (et le premier sur la face cachée) mais du fait d'une panne d'alimentation de l'ordinateur central il ne peut renvoyer ni images ni données. Le Ranger 5 rata la Lune de 720km mais ne put non plus renvoyer d'images du fait d'une panne d'alimentation et il se perdit sur une orbite solaire. Aucun des Ranger de la phase "Block 2" ne purent larguer leur capsule-sismomètre. Le Ranger 6, premier vaisseau du "Block 3", réussit à s'écraser sur la Lune mais son système TV tomba en panne et ne put renvoyer aucune image du fait d'un court-circuit. Aussi, tous les espoirs restant se fondaient-ils, pour sauver le programme, sur le Ranger 7; ce dernier s'élança le 28 juillet 1964 depuis Cap Canaveral en Floride. La fusée Atlas-Agena le plaça d'abord en orbite terrestre avant de le propulser sur sa trajectoire lunaire. On réussit une correction de trajectoire de mi-parcours le lendemain du lancement et le 31 juillet, le Ranger 7 atteignit la Lune. On dit que le fait que ce vaisseau réussit pourrait avoir été dû au fait que quelqu'un, dans le centre de contrôle, mangeait des cacahuètes (et depuis, les équipes du JPL mangent des cacahuètes pour porter chance lors des grands évènements). Au cours de ses dernières 17 minutes de vol, Ranger 7 renvoya 4316 images de la surface de la Lune (la dernière image, prises 2,3 secondes avant l'impact, montrait des détails de 50cm). La zone de l'impact, entre la mer des Pluies et l'océan des Tempêtes, fut alors renommée "Mare Cognitum" ("la mer qui est devenue connue" en latin) étant devenue la première zone de la Lune a être vu de près. Deux autres Ranger furent lancés ensuite: le Ranger 8 renvoya plus de 7000 images et le Ranger 9 renvoya des images TV en direct du cratère Alphone et de ses environs alors qu'il s'en approchait pour s'y écraser dans le cratère (des millions d'Américains purent ainsi suivre l'évènement et des vues rapprochées de la Lune). Se fondant sur les résultats renvoyés par les 3 derniers Ranger de la série, les scientifiques considérèrent qu'ils pouvaient en confiance procéder à la phase suivante de l'exploration robotique de la Lune, la série des Surveyors, missions qui devaient se poser en douceur
Les atterrisseurs Surveyor ont servi d'éclaireurs pour les atterrissages des missions Apollo sur la Lune
Les atterrisseurs Surveyor ont constitué une série de missions qui ont servi d'éclaireurs aux futurs atterrissages des missions Apollo sur la Lune. En 1961, lorsque le président américain John Fitzgerald Kennedy, dans un discours célèbre, fixa aux Etats-Unis le but de faire atterrir des astronautes sur la Lune, on savait peu de choses, en fait, sur notre satellite; les observations aux instruments, depuis la Terre, avaient permis aux astronomes de savoir que la Lune était un corps rocheux, lugubre et fortement cratérisé mais on ne savait pas si la surface était suffisamment solide pour supporter les atterrisseurs Apollo. Aussi avait-on besoin de missions robotiques d'exploration. Les premières sondes à avoir atteint notre satellite avaient été russes: le Luna 2 avait impacté la Lune en 1959 puis, ensuite, dans la même année, un orbiter avait imagé la Lune. Puis étaient venus les impacteurs Ranger américains, Ranger 7 étant, en 1964, la première mission réussie, qui avait renvoyé 4300 images dont la résolution augmentait tout au long des 17 minutes précédant l'impact. L'Union soviétique marqua encore un point, en février 1966, en réussissant le premier atterrissage en douceur sur le sol lunaire, qui prit les premières photos (à basse résolution) de la surface. De nouveau les Etats-Unis qui, en 1966 et 1967, cartographièrent en photos la Lune depuis la Lune via les orbiteurs Lunar Orbiter (ce fut le centre Langley qui conçut et géra le projet Lunar Orbiter, qui fut le troisième d'une série de programmes de la NASA visant à choisir le lieu le plus apte à recevoir un alunissage. Les Lunar Orbiter photographièrent presque toute la surface de la Lune dans une série de prises de vues rapprochées spectaculaires (et certains des paysages de la face cachée n'avaient jamais été vus jusqu'alors)). De là, alors que le programme Apollo avait déjà atteint sa pleine activité et que les premiers alunissages étaient prévus pour 1968 ou 1969, ce fut le JPL qui fut chargé, pour les Etats-Unis, d'explorer la surface lunaire via les atterrisseurs Surveyors. Ce projet amenait à un grand bond en avant alors que, jusque là, on ne maîtrisait que les impacteurs ou les atterrissages par airbags: on passait à des atterrissages contrôlés ce qui nécessitait des techniques nouvelles, jamais tentées en matière de guidage, de navigation, de robotique et de prises d'images en haute résolution. En fait, le programme Surveyor était dans les projets américains dès avant le programme lunaire du Président Kennedy et les vaisseaux auraient été des missions d'exploration scientifique de la Lune mais le nouveau programme fit qu'on les transforma en missions préparatoires aux atterrissages Apollo. Aucun atterrissage sur un corps autre que la Terre n'avait alors eu lieu et la probabilité que les missions fussent un succès n'était que de 10 à 15%. Les premiers Surveyors avaient pour but d'atteindre avec succès la surface de la Lune, d'y atterrir en douceur et d'étudier les propriétés physique du paysage environnant, fournissant des données recueillies au niveau du sol aux différents sites Apollo d'alunissage possibles, données qui seraient combinées avec les vues prises depuis l'orbite par les Lunar Orbiter. Les images que prenaient les Surveyor l'étaient à hauteur d'homme pour donner le même point de vue que celui d'un astronaute sur la surface. Les Surveyors et les Lunar Orbiter étaient équipés de laboratoires automatisés de traitement des films et, après traitement, le film était scanné pour transmission radio des images vers la Terre
La première mission de la série, Surveyor 1, atterrit en douceur le 2 juin 1966 et montra que la conception du vaisseau et les techniques d'atterrissages étaient correctes. Les ingénieurs du JPL n'étaient pas certains que les communications navigation et contrôle resteraient constantes. Le JPL venait juste de terminer un nouveau centre des opérations de vol spatial, le SFOF, qui possédait une connection télémétrique avec Goldstone, une station de suivi dans le désert de Californie (celle-ci avait en charge les besoins de communications de Surveyor 1 pendant la phase d'atterrissage). Surveyor 1 avait été envoyé sur une trajectoire directe, sans orbite lunaire précédant l'atterrissage et il avait une vitesse de 9700km/f (6000 miles/h) en approche; les moteurs de poussée -les thrusters- devaient s'allumer précisément au bon moment et devait maintenir une orientation correcte du vaisseau pour maintenir les communications avec la Terre pendant tout le temps de la descente, une entreprise audacieuse pour l'époque. Un membre du JPL suivit la descente vers la Lune au site de Golstone car on avait connu des pertes de signal pendant des missions précédentes. Finalement, non seulement la couverture TV en direct de l'évènement, qui était prévue pour les seuls Etats-Unis, fonctionna mais on put l'étendre au monde entier. Le site de l'alunissage se trouvait à quelques dizaines de kilomètres (miles) au Nord du cratère Flamsteed (21km (13 miles) de diamètre), dans l'Océan des Tempêtes. La photographie spatiale, alors, en était à ses balbutiements et l'appareil photographique de Surveyor 1 était un appareil avancé -un imageur télévision à balayage lent avec une lentille zoom, le premier système de ce type à être utilisé sur une mission spatiale. Le Surveyor 1, en termes d'images, d'une façon générale, avait comme mission d'identifier et d'étudier des caractéristiques spécifiques de la surface. Surveyor prit aussi un ensemble d'images panoramiques, lesquelles étaient assemblées au sol via à partir des images prises par un appareil photographie Polaroid sur un écran TV de 5 pouces (12,7 cm); ces images panoramiques devaient permettre d'acquérir un sens de la nature globale de la surface de la Lune et des menaces qu'elle pourrait faire peser au LEM du programme Apollo. En six mois de mission, le Surveyor renvoya 11240 images, ce qui permit de construire des dizaines de panoramas et l'examen de détails aussi petits qu'1mm (0,04 pouces). La mission avait également photographié les trois pieds du Surveyor, de plus, avait démontré qu'un atterrissage sur la Lune était possible et que le lander ne s'était pas enfoncé -comme le craignaient certains- dans une couche profonde de poussière; la surface lunaire était solide et pouvait supporter le poids des atterrissages
D'autres missions Surveyor prirent la route de la Lune. Surveyor 3 disposait, au bout d'un bras extensible, d'une pelle de petite taille ce qui permit d'étudier la texture et la dureté de la surface lunaire. On utilisa le Surveyor 6 pour un test d'ingénierie, vérifier si ses fusées pouvaient être redémarrées sur la Lune; le vaisseau s'éleva de 3,7m et se déplaça de 2,8m latéralement. Surveyor 7 fut la dernière mission, terminant ses opérations en février 1968, soit 10 mois seulement avant qu'Apollo 8 n'orbite autour de la Lune (le Surveyor 7 fut envoyé vers un site dont l'intérêt scientifique était plus varié, le cratère Tycho, les missions précédentes ayant étudié les sites potentiels d'alunissage des missions Apollo). Le vaisseau survécut une nuit lunaire (14 jours terrestres) mais des problèmes avec sa batterie limitèrent les opérations pour le second jour lunaire; le Surveyor 7 renvoya 21000 images et étudia la composition chimique de la surface lunaire, trouvant de plus faibles concentrations de fer dans la région qu'aux autres sites. Il testa également le concept, utilisé par les missions Apollo, de rétro-réflecteur laser. 5 des 7 missions Surveyor réussirent à atterrir sur la Lune et explorèrent des zones qui semblaient d'intérêt pour les missions Apollo en termes d'exploration. En tout, ces 5 Surveyors travaillèrent pendant 17 mois et renvoyèrent 87000 images et accomploirent des analyses chimiques du sol sur trois des sites d'alunissage. En février 1968, le "Apollo Site Selection Board" de la NASA choisit, sur la base des données des Surveyors et des Lunar Orbiter, 5 zones potentielles d'atterrissage pour les missions habitées du programme Apollo, lesquels remplissaient les critères ad hoc comme une surface plane et une trajectoire d'accès dégagée. Le programme Surveyor fut donc un programme-clé pour permettre de faire atterrir un équipage sur la Lune en juillet 1969
Le 10 août 1966, on lança le premier de 5 orbiters lunaires, le Lunar Orbiter 1. Construit par Boeing, il fut launcé par une fusée Atlas SLV-3 Agena-D depuis Cap Canaveral. La série d'orbiters avait pour mission, essentiellement, de photographier des zones lunaires planes qui permettraient de sélectionner les sites d'atterrissage des Surveyor et des missions Apollo. Les 5 orbiters, ainsi, renvoyèrent des images de 99% des faces visible et cachée de notre satellite, le total atteignant 3062 photos. On transmit à chaque mission de s'écraser sur la Lune à la fin de des tâches pour éviter qu'elles ne manquent de comburant et pour qu'elles ne deviennent pas, sur l'orbite, une menace pour les missions Apollo. Les données recueillies par le programme Lunar Orbiter -qui était mené par le centre Langley de la NASA- permit aussi aux ingénieurs de confirmer que les matériaux des vaisseaux Apollo protègeraient les astronautes des évènements énergétiques solaires
La technique employée pour gagner la Lune consista en un ensemble de divers modules. Tout commençait en orbite autour de la Terre. La mission ensuite mettait trois jours à rejoindre notre satellite, y entrait en orbite, puis revenait sur Terre. La fusée Saturn V était une fusée de 110 m de haut; elle avait été spécialement conçue pour le programme Apollo; son développement avait été l'oeuvre de Werner von Braun et n'avait pris qu'un an. Elle devait nécessairement comprendre trois étages, sans quoi elle n'aurait pas pu insérer les missions sur leur trajectoire lunaire. Participant au programme Apollo et à d'autres programmes spatiaux américains, les fusées Saturn accumulèrent un taux de réussite de 100% (pour 32 lancements); la fusée Saturn V détient toujours le titre, dans le Livre Guinness des records, de "plus grande fusée ayant jamais existé". Les tests des moteurs de la Saturn V eurent lieu à Huntsville, en Alabama et le deuxième étage de la fusée comportait 5 moteurs. Pour alléger le poids du deuxième étage, on diminua celui des réservoirs d'oxygène et d'hydrogène liquides et les ingénieurs firent appel aux surfeurs de Floride qui apportèrent leur aide en termes de structures en nid d'abeille qu'ils utilisaient pour leurs planches de surf. Pour ce qui est des tests en vol de la Saturn V, le premier, en novembre 1967, le vol Apollo 4, fut un succès complet alors que le vol Apollo 6 connut un problème de résonance qui affecta l'ensemble de la structure. On règla cette question en installant un condensateur dans le premier étage de la Saturn V. Un moteur, aussi, tomba en panne et un second fut même coupé du fait d'une inversion des câbles commandant la coupure d'un moteur en cas d'urgence. Le lancement avait lieu depuis Cap Canaveral (maintenant le "Kennedy Space Center"). Les différents modules qui participaient à la conquête de la Lune se trouvaient au sommet: le module lunaire (le LEM), et l'ensemble module de commande/module de service. Le LEM était un atterrisseur lunaire. Il était stocké pendant le lancement dans la partie supérieure du troisième étage de la fusée Saturn. Le LEM comportait un étage de descente et un étage de montée. Le moteur de l'étage de descente servait à freiner la descente vers la surface de la Lune. L'étage de montée, doté de son propre moteur, servait à ramener l'équipage en orbite lunaire. L'ensemble module de commande/module de service se trouvait au sommet du troisième étage de la fusée Saturn. Il était lui-même surmonté d'une fusée de secours qui servait à l'extraire en cas de problème au lancement. L'ensemble module de commande/module de service, comme son nom l'indique, était composé du "module de commande" et du "module de service". Le module de commande était la capsule conique où l'équipage se trouvait pendant l'essentiel de la mission. Le module de service était un compartiment cylindrique qui servait de compartiment technique: il était équipé d'un moteur (le "SPS", "Service Propulsion System") et fournissait les éléments vitaux (oxygène, etc) pendant le vol. C'est ce module qui explosa pendant le vol Apollo 13. Les missions Apollo étaient des missions comportant trois astronautes: deux seulement descendaient sur la Lune pendant que le troisième restait en orbite. Pour chaque mission, on donna un nom au module de commande et au LEM. Ce fut, par exemple, "Columbia" et "Eagle" pour la mission Apollo 11, la première à alunir. Les trois membres d'équipage comportaient le commandant de la mission, le pilote du module de commande et le pilote du module lunaire. John C. Houbolt, un ingénieur du centre Langley de la NASA -ainsi que d'autres ingénieurs du centre- fut l'homme qui conçut l'idée qu'il fallait séparer la mission entre une capsule de l'équipage et un atterrisseur lunaire. Depuis 1959, il avait travaillé sur les différents aspects techniques des rendez-vous spatiaux et il avait acquis, comme plusieurs autres au centre Langley, la certitude que le système de rendez-vous en orbite lunaire (en anglais "lunar-orbit rendezvous" ou LOR) était le moyen le plus faisable d'atteindre la Lune. A cette époque, de nombreux scientifiques pensaient que le seul moyen de réaliser l'atterrissage sur la Lune était soit de construite une fusée de lancement géante, deux fois la taille de la Saturn V (concept dit "Nova") ou de lancer plusieurs Saturn V de sorte à assembler un vaisseau lunaire en orbite terrestre (approche dite, en anglais, "Earth orbit rendezvous", "rendez-vous en orbite terrestre"). Face à ce scepticisme, Houbolt osa passer outre les canaux officiels et il prit l'initiative d'écrire, à titre privé, une lettre directement à l'administrateur associé de la NASA, critiquant l'ostracisation qui frappait l'idée des rendez-vous en orbite lunaire. Les économies en termes de poids, de coût et les économies en termes de fonds, en général, étaient évidentes une fois que l'on avait compris que les LOR n'étaient fondamentalement pas plus difficiles que les rendez-vous en orbite terrestre. Wernher von Braun, directeur du Marshall Spaceflight Center de la NASA, à Huntsville en Alabama fut d'accord sur le point que l'approche comprenant un rendez-vous lunaire simplifierait d'atteindre dans les temps le but fixé par le Président Kennedy: "une séparation nette des fonctions en deux éléments séparés a vocation à simplifier grandement la mise au point d'un système de vaisseau et permet une substantielle économie de temps", déclara-t'il. Les études et les débats continuèrent pendant les mois suivants et, le 11 juillet 1962, lors d'une conférence de presse, James Webb, le directeur de la NASA annonça la décision finale: "Nous avons étudié les différentes possibilités permettant une mission dans les meilleurs délais et dans les meilleures conditions de sécurité. Nous pensons qu'ajouter un véhicule à ceux qui sont déjà en cours de développement -à savoir un "lunar excursion vehicle" [un "véhicule d'excursion lunaire" ndt]- est une excellente opportunité d'accomplir cette mission d'atterrir sur la Lune dans un laps de temps plus court, en économisant des fonds et avec une sécurité identique". D'abord appelé le "lunar excursion module", le nom de ce nouveau vaisseau fut transformé en simple "lunar module" ou LEM. Selon George Low, responsable du Apollo Spacecraft Program Office, la NASA pensait que "excursion" avait une connotation trop futile. Le contrat de conception et de construction du LEM fut remporté par la société Grumman Aerospace en novembre 1962 alors que, l'année précédente, c'était la North American Aviation qui avait commencé de travailler sur le vaisseau-mère -la capsule Apollo ou module de commande et de service. Fondamental dans le LEM était le système de propulsion de descente, ce moteur à commande variable permettant aux astronautes de contrôler la descente finale à partir de 15000m d'altitude et de pouvoir planer pour permettre au commandant de repérer le meilleur emplacement d'alunissage. La partie supérieur du LEM servait de module de retour en orbite, permettant de quitter la surface et de rejoindre la capsule Apollo sur l'orbite où elle était restée le temps des opérations de surface. Le LEM était également équipé de 16 thrusters à réaction de contrôle, groupés par 4, qui permettaient de manoeuvrer aussi bien pendant la descente que pendant la remontée. L'astronaute Collins, de la mission Apollo 11, écrivit qu'il s'agissait du "bidule" le plus étrange qu'il avait jamais vu dans le ciel. Le premier LEM construit, cependant, ne répondait pas à la rigueur élevée des critères et tests de la NASA (un hublot explosa même). Puis le LEM connut un premier test non-habité lors de la mission Apollo 5 lancée le 22/01/1968 -ce test fut si réussi qu'on estima inutile un second test non-habité- et des tests pilotés eurent lieu avec Apollo 9 (mars 1969, orbite terrestre) et Apollo 10 (mai 1969), le LEM descent jusqu'à 15000m de la surface. Le moteur de remontée du LEM devait démarrer du premier coup car il y avait très peu de chance qu'il redémarrât à un second essai; les astronautes s'efforçaient d'alléger le vaisseau de tout ce qu'ils pouvaient: bottes, gants, scaphandres, caméras, etc. Le concept de rendez-vous en orbite lunaire (en anglais, "lunar-orbit rendezvous" ou LOR) a donc été une contribution du centre NASA de Langley. Langley a donc été le lieu où existèrent plusieurs des plus importantes installations utilisées pour développer les techniques LOR et préparer les astronautes aux missions Apollo. Langley a testé le véhicule Saturn-Apollo dans des souffleries et formés 24 astronautes aux techniques de rendez-vous et d'amarrage, d'atterrissage sur la Lune via le LEM et de marches en gravité réduite. Ce fut le "Applied Guidance and Flight Mechanics Branch" ("section de guidage appliqué et de mécanique de vol") du Aero-Astrodynamics Laboratory de la NASA qui calcula les trajectoires lunaires du programme Apollo y compris la trajectoire de retour non-propulsé (en anglais "free return trajectory") qui permettait un retour en cas de panne de systèmes -trajectoire qui fut utilisée aussi bien lors de l'accident de la mission Apollo 13 que lors des trois premiers vols lunaires
->Les moteurs F-1 de la Saturn V
C'est le centre Marshall qui, d'une façon générale, conçut, construisit et organisa la production de la Saturn I et de la Saturn V. La fusée de lancement Saturne était étudiée depuis 1958 et, par exemple, le vol-test de la Saturne I (SA-1; 49m de hauteur) eut lieu en 1961 et réussit un vol balistique de 346km depuis Cape Canaveral (il portait un deuxième étage fictif). En 1961, un banc de test fut choisi pour la fusée Saturn du programme Apollo; il fut d'abord nommé le "Mississippi Test Operations" et contrôlé par le centre Marshall (il devint ensuite une installation indépendante en 1988 et renommé le Stennis Space Center). La Saturn I était construite par la Fabrication and Assembly Engineering Division du centre Marshall de la NASA (ce centre devait ensuite concevoir, étudier et produire la Saturn V, entre autres à la Michoud Assembly Facility). Le lanceur Saturn V a aussi lancé les trois équipages du Skylab et a été utilisé pour le projet Test Apollo-Soyouz. Les moteurs du premier étage de la Saturn V, ou le S-IC, étaient 5 moteurs F-1, les moteurs de fusée à tuyère simple et à carburant liquide les plus puissants jamais construits (ils détiennent, encore aujourd'hui ce record). Le moteur F-1 était construit par la société Rocketdyne sous la direction du centre Marshall de la NASA. Il fonctionnait avec un mélange de RP-1 (un type de kérosène) et d'oxygène liquide. Chaque moteur avait une hauteur de 5,8m et une largeur de 3,7m et pesait plus de 9 tonnes. Les raisons qui amenèrent à la construction des F-1 furent les succès soviétiques en matière de moteurs de fusées ainsi, bien sûr, que le projet d'atteindre la Lune. Le moteur F-1 tire son origine d'un projet ancien, qui avait été conçu en 1955 dans le cadre de l'U.S. Air Force et était avancé sous la responsbilité de la firme Rocketdyne. Dans le cadre de transferts de projets, la NASA en hérita et confirma Rocketdyne, peu après la formation de la NASA, en 1960, dans ses relations contractuelles aux fins d'accélérer les travaux sur ce système propulsif. Les moteurs furent construits par les ingénieurs et l'équipe industrielle du Marshall Space Flight et le centre Marshall fut aussi responssable du test des moteurs. Le premier étage de la Saturn V était ainsi propulsé par un groupe de 5 moteurs qui fournissaient les 38 tonnes de poussée nécessaires au décollage. Les puissants moteurs F-1 étaient alimentés en carburant par un mélange d'oxygène liquide et de kérosène raffiné alors que l'ensemble des 5 moteurs du premier étage brûlaient plus 15 tonnes de carburant par seconde pendant les 2 minutes et demi pendant lesquelles ils hissaient la Saturn V jusqu'à 58 km d'altitude, le tout à la vitesse de 9700 km/h... Chaque moteur, qui mesurait 5 mètres de haut sur 3,6 de diamètre, avait une forme de cloche et des murs tubulaires, lesquels avaient été conçus pour pratiquer un refroidissement régénératif. Le coeur du moteur était la chambre de poussée où s'effectuait le mélange et la combustion du carburant et de l'oxydant, ce qui générait la poussée. Au sommet, une chambre en dôme fournissait l'oxygène liquide aux injecteurs et servait en même temps de monture au système par lequel la poussée était transmise à la fusée. Les injecteurs se trouvaient en-dessous du dôme et ils apportaient le carburant et l'oxydant à la chambre de poussée, concept qui avait pour but d'améliorer le mélange et la combustion. Le carburant, de plus, était apporté aux injecteurs via un circuit séparé: une partie parcourait d'abord 178 tubes tout le long de la chambre de poussée (soit approximativement la moitié supérieure de la tuyère) puis faisait le parcours en sens inverse, ce qui avait un effet refroidisseur sur la tuyère. La "S-IC thrust structure" ("structure de poussée du S-IC") était une composante du premier étage de la Saturn V (le S-IC) qui absorbait les forces des 5 engins F-1 et les redistribuait de façon uniforme à la base de la fusée; la structure servait aussi de support aux moteurs, aux accessoires de ceux-ci et à différents équipements. Le "Instrument Unit" de la Saturn V était le "système nerveux central" de la fusée (il fournissait le guidage et le contrôle, la commande et l'enchaînement des fonctions, la télémétrie et le contrôle environnemental); il était fabriqué par IBM à Huntsville (Alabama). Le moteur J-2, lui, fut construit par la société Rocketdyne sous la direction du centre Marshall et il était alimenté par de l'hydrogène et de l'oxygène liquides. Les moteurs J-2 avaient été initialement conçus à 100000 tonnes de poussée mais il lui fallut, à partir d'Apollo 9, une puissance plus forte pour servir sur le deuxième et le troisième étage de la Saturn V. Cinq J-2 propulsaient l'étage S-II, le deuxième étage de la fusée Saturn alors qu'un seul se trouvait sur le troisième étage, le S-IVB. Un test cryogénique du deuxième étage de la Saturn V, le S-II, eut lieu en mars 1968 pour certifier l'intégrité du réservoir LH2 d'hydrogène liquide. Tous les étages S-II qui servirent ensuite sur des lancements de missions Apollo habitées furent ainsi testés au Mississippi Test Facility (aujourd'hui le Stennis Space Center) pour tester leur conformité structurelle. Le 3ème étage de la Saturn, le S-IVB, construit sous la direction du centre Marshall, était propulsé par un moteur J-2 (112 000t de poussée). Les ingénieurs de la Saturn V durent résoudre le problème de l'"instabilité combustionnelle" (en anglais, "combustion instability"), des balancements de pression dans les moteurs causés par les différents flux d'oxygène liquide et de comburant qui, se combinant et s'allumant à des pressions extrêmement fortes, causaient de violentes vibrations, jusqu'à la destruction de la fusée
->Les véhicules d'entraînement au LEM
L'une des tâches les plus difficiles du programme lunaire fut l'alunissage. Les astronautes utilisèrent plusieurs outils d'entraînement et, probablement, le plus critique fut le LLRV et son successeur le Lunar Landing Training Vehicle ("véhicule d'entraînement à l'atterrissage lunaire", LLTV). Les concepts du LLRV et du LLTV apparurent vers 1960. Avec ces engins, les astronautes maîtrisèrent les subtilités de l'atterrissage en simulant les performances d'un LEM. Surnommé le "bois de lit volant" [sic], ces instruments furent les "héros oubliés du programme Apollo" comme le dit un astronaute. Les LLRV et les LLTV, à structure ouverte, utilisaient un moteur turboréacteur pointant vers le bas pour contrecarrer les cinq sixièmes du poids du véhicule pour simuler la gravité lunaire ainsi que des thrusters pour le contrôle de l'attitude. Les astronautes purent ainsi pu simuler des manœuvres et l'atterrissage lunaires. Ce fut la compagnie Bell Aerosystems de Buffalo, dans l'état de New-York, qui construisit le LLRV, qui fut le premier vrai aéronef utilisant le système "fly by wire": ses commandes se fondaient exclusivement sur une interface de trois ordinateurs analogiques qui convertissaient les mouvements commandés par le pilote en signaux digitaux transmis par fil aux commandes de l'appareil. Les LLTV étaient globalement semblables aux LLRV mais utilisaient de nouvelles technologies électroniques qui les rendaient plus légers et permettaient d'améliorer l'intégrité structurelle. La société Bell construisit deux LLRV et trois LLTV et le premier LLRV fut livré en avril 1964 au "Flight Research Center" (FRC) de la NASA -aujourd'hui le "Armstrong Flight Research Center"- en Californie et le premier vol-test eut lieu en octobre. Par la suite, Neil Armstrong, en tant que commandant de mission, s'entraîna sur le LLTV-2, effectuant son dernier vol à peine trois semaines avant la mission historique Apollo 11. Armstrong déclara, à propos du LLTV: "[le LEM Eagle] volait beaucoup comme le LLTV sur lequel j'avais volé plus de 30 fois... J'avais accompli entre 50 à 60 alunissages dans l'appareil et la trajectoire sur laquelle je volai réellement pour atterrir sur la Lune ressemblait beaucoup sur celles que j'avais pratiquées à l'entraînement. Ce qui, bien sûr, me donnait beaucoup de confiance, une familiarité confortable". Résumant l'utilité de ces appareils pour le programme d'entraînement Apollo, Armstrong dit: "C'était une machine contrariante, et risquée, mais elle était très utile". Tous les commandants de mission lunaire -en titre ou remplaçants- s'entraînèrent intensivement sur les LLTV et ceux qui alunirent attribuèrent leur succès à cet entraînement. Les LLTV, d'une façon générale, étaient sujets à s'écraser. Armstrong lui-même, connut un problème avec un LLRV le 6 mai 1968, époque où il était le commandant remplaçant de la mission Apollo 9. A la Ellington Air Force Base située près du "Manned Spacecraft Center" de Houston (le MSC), au cours de son 22ème vol, il perdit brutalement le contrôle et dût s'éjecter à 60 mètres au-dessus du sol; il put atterrir en sécurité en parachute. Une commission d'enquête montra qu'une perte de pression d'hélium avait causé une perte de peroxyde d'hydrogène des thrusters d'attitude de réserve et les instruments du LLRV n'avertirent pas de la situation. Les ingénieurs de la NASA corrigèrent le problème et les vols reprirent en octobre de la même année. Des améliorations supplémentaires furent faits en termes de comment le LLRV résistait aux bourrasques de vent (on ajouta 50% de puissance) ou d'interférence des radars (on détourna le champ radar de la zone de tests). La NASA, entre le 21 mars et le 7 mai 1969, procéda à 5 tests avec le LM-2, le second test LEM dont elle disposait; on fit tomber le LEM sur des pentes et des obstacles de sorte à simuler des atterrissages sur des terrains lunaires difficiles. En 1970, la partie supérieure de ce LM-2, fut exposée au pavillon américain de l'Exposition universelle de 1970 à Osaka, au Japon, ajuste sur l'étage de descente du Lunar Test Article-8 puis, de retour aux Etats-Unis, il rejoignit son étage de descente d'origine et fut modifié pour représenter le LM-5 Eagle de la mission Apollo 11 et transféré au National Air and Space Museum ("musée national de l'air et de l'espace") du Smithsonian Museum de Washington en 1971. En 2016, le Smithsonian le restaura et le plaça dans le "Boeing Milestones of Flight Hall" du musée
->Le système Apollo ELS, les parachutes du programme Apollo
Pour ce qui est du retour des missions Apollo, la NASA développa le "Apollo Earth Landing System" ("système d'atterrissage Apollo", ou ELS), un système de parachutages, programme qui commença en janvier 1962. Le programme dut s'adapter au poids en constante évolution du module de commande (la capsule Apollo) -particulièrement après l'incendie d'Apollo 1 en 1967: le poids passa de 3,7 à 5,9 tonnes. Après de nombreux tests, le système ELS fut, après le dernier test réalisé le 3 juillet 1968, déclaré utilisable par les missions habitées. La firme Northrop Ventura mena des tests de largage à la Joint Parachute Test Facility de la Naval Air Research Facility, à El Centro en Californie. Entre 1963 et 1968, la compagnie réalisa 34 tests de largage avec des copies de capsules ainsi qu'avec d'autres qui utilisaient des reproductions, des tunnels aérodynamiques et des tests en laboratoire, incluant des scénarios non-nominaux. Les parachutes de la mission Apollo 7 devaient être livrés en novembre 1967 alors que les tests avaient encore lieu. Dans sa configuration finale, le "Apollo ELS" consistait en 9 parachutes qui se déployaient en une séquence complexe: trois parachutes principaux, trois parachutes-pilotes, deux parachutes d'extraction et un parachute servant à séparer le bouclier thermique avant. Au cours d'une réentrée normale, cette séquence commençait à 24,000 pieds: le bouclier thermique avant était séparé via le déploiement d'un parachute de 2m; ensuite, 1,6 seconde plus tard, se déployaient les deux parachutes extracteurs de 5m et procuraient une première deccélération et stabilisation -il restaient en fonction jusqu'à 11000 pieds d'altitude puis étaient largués. Les 3 parachutes-pilotes de 2m se déployaient à leur tour, leur force extrayant les parachutes principaux (25,5m de diamètre) -dont le déploiement complet se faisait en deux temps via un système de ris. Ces trois parachutes principaux ralentissait alors la capsule à la vitesse d'amerrissage de 35km/h. Le système était ainsi conçu que si l'un des parachutes venait à ne pas fonctionner, une marge suffisante était prévue qui permettait toujours un amerrissage en sécurité. Le système Apollo ELS fonctionna exceptionnellemnet bien au cours des 16 millions Apollo; une exception notable fut la mission Apollo 15 lorsque l'un des trois parachutes principaux s'effondra et l'atterrissage se fit à une vitesse légèrement supérieure que prévu -l'équipage n'en subit aucun dommage, ce qui prouva que la redondance du système était utile. A la fin du printemps 1968, la NASA, en prévision des premiers vols habités du programme Apollo, mena avec succès deux tests importants de températures et de vide au Manned Spacecraft Center (MSC) de Houston pour certifier les composants habités Apollo au vol. Il s'agissait de vérifier que les éléments habités pouvaient maintenir un environnement adéquat pour les équipages et l'équipement dans le vide et les températures extrêmes de l'espace. Ces tests vérifièrent ainsi que le module de commande et de service et le LEM étaient aptes à leur mission; ils furent aussi les premiers tests menés sous conditions de sécurité, résultat du tragique accident d'une capsule Apollo en janvier 1967
 | module de commande/module de service Apollo. NASA |
Les programmes Mercure et Gemini avaient utilisé un système au sol de suivi et de communications, le "Manned Space Flight Network", relevant du centre Goddard; mais il ne pouvait être adapté au programme lunaire et la NASA décida d'utiliser un "clone" du Deep Space Network (le DSN) du JPL: le programme Apollo avait besoin d'un système de communications permanentes alors que le JPL avait besoin du Deep Space Network pour ses propres missions; aussi les ingénieurs du DSN aidèrent-ils à concevoir et utiliser un réseau parallèle. A la fin du printemps 1968, fut testée l'aptitude à l'espace du module de commande et du module lunaire, le LEM, en anticipation des premiers vols habités du module de commande (Apollo 7) et du LEM (vol alors prévu pour la mission Apollo 8). Ces tests, avec équipage à bord, furent réalisés au Manned Spacecraft Center de Houston au sein du Space Environment Simulation Laboratory (SESL). Terminé en 1965, le SESL comportait deux chambres -la A et la B- permettant des tests de vide et tests thermiques de grands vaisseaux spatiaux. Ayant tiré les leçons de l'incendie d'une capsule Apollo, la NASA décida que l'atmosphère des cabines au début des tests serait un mélange de 60% d'oxygène et de 40% d'azote puis qu'on ferait le vide dans la chambre de test et qu'on remplacerait l'atmosphère par de l'oxygène pur -procédure suivie lors des vols réels. Le système "Portable Life Support System" ("système de support vie portable", ou PLSS) -plus communèment appelé le "sac à dos"; il était, par ailleurs, considéré comme une unité de vol- fournissait les éléments nécessaires aux astronautes lors de leurs marches sur la Lune. Il pesait 34kg sur Terre et il pressurisait le scaphandre, fournissait l'oxygène, enlevait le C02 et les particules, permettait la ventilation et contrôlait l'humidité
->Transcription des communications radio entre Apollo 11 et le centre de contrôle de Houston
Neil Armstrong dut de sortir le premier du LEM au fait que, contrairement au programme Gemini, dans lequel les pilotes accomplissaient les sorties dans l'espace et pas le commandant de la mission, le programme Apollo prévoyait que c'étaient aux commandants de le faire et pas aux pilotes. Neil Armstrong, en tant que commandant de la mission Apollo 11, devint donc le premier homme à avoir marché sur la Lune
(ce qui suit est la transcription des communications radio qui ont eut lieu lorsque Neil Armstrong a posé le pied sur la Lune; la version originale, en anglais, se trouve sur le tutoriel anglais)
. centre de contrôle de Houston: OK. Neil, nous vous voyons descendre maintenant de l'échelle. Nous vous voyons
. Neil Armstrong: OK. Buzz, je viens seulement de vérifier si je pourrais remonter sur cette première marche. C'est... L'échelle ne s'est pas abaissée suffisamment loin mais ça ne pose pas de problème; on peut remonter
. centre de contrôle de Houston: Roger. Bien reçu
. Neil Armstrong: Cela fait un joli saut!
. Neil Armstrong: Je suis au pied de l'échelle! Les pieds du LEM ne se sont enfoncés dans le sol que de 2,5 ou 5 cm, même si la surface semble faite de grains très très fins quand on s'en rapproche. C'est presque comme de la poudre. Cette substance est très fine
. Neil Armstrong: Je vais maintenant descendre de l'échelle! Cela est un petit pas pour (un) l'homme mais un pas de géant pour l'humanité
. Edwin Aldrin: Ca semble très beau depuis ici, Neil
. Neil Armstrong (après qu'il ait eu collecté un échantillon de Lune, procédure conçue pour parer à toute urgence): Ca a une forte beauté propre. Ca ressemble à la majeure partie des déserts de l'Ouest (ndt: américains). C'est différent mais c'est très joli
. Neil Armstrong: Houston? Vous avez une image télé maintenant?
. centre de contrôle de Houston: Oui, Neil, nous avons l'image télé. Vous allez remplir le cadre!
. Edwin Aldrin: OK. Tu es prêt pour ma sortie?
. Neil Armstrong: OK, tout est OK
. Edwin Aldrin: OK. Je suis sur la marche du haut. En fait, c'est très simple de descendre en sautant d'une marche sur l'autre!
. Neil Armstrong: Tu as encore 3 marches et puis un saut long
. Edwin Aldrin: OK. Je vais laisser un pied là et je vais descendre mes mains jusqu'à la 4ème marche
. Neil Armstrong: Allons-y
. Edwin Aldrin: OK. Je pense que je vais refaire pareil
. Neil Armstrong: Un peu plus. Encore quelques centimètres
. Neil Armstrong: Ca y est! Tu y est!
. Edwin Aldrin: C'est une belle enjambée
. Edwin Aldrin: La vue est magnifique!
. Neil Armstrong: N'est-ce pas? La vue est proprement magnifique là autour
. Edwin Aldrin: Une magnifique désolation
. Edwin Aldrin: Les grains du sol sont de la poudre très fine, non?
. Neil Armstrong: Fin, non?
. Edwin Aldrin: Hé, Neil, est-ce que je n'ai pas dit que nous allions trouver des roches de couleur pourpre?
. Neil Armstrong: Tu as trouvé une roche pourpre?
. Edwin Aldrin: Ouais. Une très petite. Des fragments
- Buzz Aldrin met maintenant en place l'expérience consacrée au vent solaire -
. centre de contrôle de Houston: Columbia, Columbia, ici Houston. AOS (ndt: concept non traduit; Houston appelle Michael Collins qui est l'astronaute qui est resté en orbite lunaire). A vous
. centre de contrôle de Houston: Bien compris. La sortie se déroule de façon magnifique. Je crois qu'ils sont en train de mettre en place le drapeau maintenant
. centre de contrôle de Houston: Je pense que vous êtes la seule personne qui ne receviez pas la couverture télé de tout cela
. Michael Collins: Tout à fait. Mais ça ne me dérange pas du tout
. centre de contrôle de Houston: Ca y est! Ils ont mis en place le drapeau et on peut voir la bannière étoilée
->L'homme qui conçut les drapeaux américains plantés sur la Lune
Jack Kinzler, qui fut par la suite, le directeur de la division des services techniques au Johnson Space Center, avait conçu les drapeaux américains que les astronautes plantèrent sur le sol lunaire (plus tard, ce fut lui qui conçut le système de secours pour protéger la station Skylab). La décision de planter le drapeau américain sur le Lune fut prise plutôt tard dans le temps qui menait à la mission. L'administrateur de la NASA, Thomas O. Paine créa le "Committee on Symbolic Activities for the First Lunar Landing" ("comité concernant les activités symboliques liées au premier atterrissage sur la Lune") et en nomma, le 25 février 1969, le directeur Willis H. Shapley, le vice-administrateur associé de la NASA. Le comité reçut des avis du Smithsonian, de la librairie du Congrès, des Archives des Etats-Unis, du comité consultatif historique de la NASA, du conseil de l'espace ("Space Council") et de comités du Congrès. L'avis le plus habituel fut qu'on emportât un drapeau américain pour le planter sur la Lune et ce fut ce que le comité proposa à l'administrateur de la NASA. Robert L. Gilruth, directeur du centre des vols habités -maintenant le Johnson Space Center de Houston- choisit Jack A. Kinzler, chef de la division des services techniques pour concevoir un drapeau et un mécanisme de sorte qu'il pût flotter dans le vide de l'environnement lunaire. Moins de trois mois avant le vol d'Apollo 11, Kinzler, assisté du chef-adjoint de la division, David L. McCraw, conçut le mécanisme en quelques jours. L'ensemble était fixé à la jambe avant d'atterrissage du LEM et il pourrait supporter la chaleur provenant du moteur de descente pendant l'alunissage. Au cours des trois années suivantes, 5 autres drapeaux américains rejoignirent le premier sur la surface lunaire. Le drapeau d'Apollo 11, au contraire d'autres, n'est plus visible depuis l'orbite lunaire et on suppose qu'il est tombé (pendant le départ du LEM pour rejoindre l'orbite, l'astronaute Aldrin dit qu'il avait entraperçu le drapeau frappé par le souffle du moteur; d'ailleurs, au cours des alunissages qui suivirent, les équipages plantèrent les drapeaux plus loin du LM). Le devenir des drapeaux d'Apollo 14 et 15 ne peut être déterminé avec certitude même s'il semble que celui d'Apollo 14 a aussi souffert du décollage. Pour ce qui est du drapeau d'Apollo 17, il est en quelque sorte unique: il s'agissait d'un drapeau qui avait fait le voyage aller-retour d'Apollo 11, qui avait été fixé au mur du centre de contrôle puis qui repartit pour la Lune. Un drapeau fit aussi l'aller-retour sur Apollo 17 et se trouve encore de nos jours au centre de contrôle. Le drapeau américain fit son premier vol dans l'espace lors du vol suborbital d'Alan Shepard en mai 1961 et, depuis, outre les missions Apollo, il a atteint également toutes les planètes du système solaire ainsi que d'autres objets célestes atteint par des missions de la NASA. Le Committee on Symbolic Activities for the First Lunar Landing recommanda également qu'en plus du drapeau américain, la mission Apollo 11 emportât deux autres éléments symboliques: une plaque d'acier inoxydable portant l'image des deux hémisphères terrestres et l'inscription "Ici des hommes de la planète Terre ont posé le pied sur la Lune pour la première fois. Juillet 1969 apr. J.-C. Nous sommes venus en paix au nom de toute l'humanité"; elle portait aussi les signatures des trois astronautes et du président Richard Nixon (la plaque fut fixée sur la jambe avant du LEM). Enfin, des messages de bonne volonté de 73 dirigeants du monde furent gravés sur un disque de silicone de 2,5x1,25cm via la technique qui permettait de graver des microcircuits sur les équipements électroniques (les deux astronautes de la marche lunaire placèrent le disque sur la surface une fois leurs activités terminées)
. vous voulez en savoir plus sur les montres, stylos et appareils-photo utilisés par les missions Apollo? voyez la page Les montres, stylos et appareils-photo utilisés par les missions Apollo
->La jeune fille au lapin
Les Chinois avait l'habitude de voir un "lapin" sur la Lune dans le dessin des mers et une légende lui était associée. Il fut fait mention de celle-ci pendant le séjour d'Apollo 11 en 1969, comme en témoigne cet échange entre le contrôle de la mission de Houston et l'astronaute Michael Collins, qui était resté en orbite: "Houston: Parmi les grands titres de la presse de ce matin concernant Apollo, l'un d'eux vous demande de faire attention à une ravissante jeune fille accompagnée d'un grand lapin. Une légende ancienne dit qu'une très belle jeune fille chinoise appelée Chango-o vivrait sur la Lune depuis 4000 ans. Il semble qu'elle ait été bannie car elle avait volé à son mari la pilule d'immortalité. Et vous pourriez aussi chercher son compagnon, un grand lapin chinois. Il est facile à repérer: il se tient toujours sur ses pieds arrière dans la posture d'un arbre à cannelle. On ne connaît pas le nom du lapin / Michael Collins: OK. Nous allons garder l'oeil sur cette fille avec un lapin"
 | cliquez vers un schéma du déroulement d'une mission Apollo |
La NASA, depuis 1964, avait commencé de donner des cours théoriques et pratiques de géologie aux astronautes du programme Apollo puis, une fois désigné un équipage qui aurait de bonnes chances de réellement marcher sur la Lune et d'y collecter des échantillons, l'agence américaine, pour cet équipage, approfondissait ces cours de géologie. A Cap Canaveral, le programme Apollo non seulement concernait les vols-tests des véhicules et des fusées de lancement Saturn 1B et Saturn V mais aussi la conception et la construction de l'infrastructure énorme qui accompagnait le programme: le Vehicle Assembly Building (cet énorme bâtiment qui servait à assembler l'ensemble de lancement), le centre de contrôle lancement (en anglais: "Launch Control Center") ainsi que les pas de tir 39A et 39B. Les vols étaient précédés d'un "Countdown Demonstration Test" (une répétition du compte à rebours, ou CDDT), qui faisait aussi entrer en jour le centre de contrôle de la mission (au Manned Spacecraft Center) et le Manned Space Flight Network, le réseau des stations au sol suivant les missions. Une coordination était assurée entre le Manned Spacecraft Center ("centre des vaisseaux habités), qui datait de l'époque Mercury et le Apollo Spacecraft Program ("programme des vaisseaux Apollo). La fusée Saturn V était assemblée et configurée dans le "Vehicle Assembly Building" ("bâtiment d'assemblage véhicule"), ce célèbre et immense bâtiment des installations de la NASA à cap Canaveral (il est encore en usage aujourd'hui). La Saturn V, avec sa tour de lancement -un poids total de 6400 tonnes- était ensuite transportée jusqu'à son pas de tir par un transporteur chenillé, au long d'un parcours de 5,6 km, à la faible vitesse de 1,6 km/h. Toutes les missions habitées étaient précédées de tests et de répétitions et les éléments des vaisseaux étaient également soumis às des tests. Les différents constructeurs du programme envoiyaient au Kennedy Space Center les différents éléments de la Saturn V et des véhicules lesquels étaient assemblés, testés, etc.Le premier étage propulsait la Saturn V à plus de 65km d'altitude, à une vitesse de 9600 km/h puis les moteurs de l'étage retombaient dans l'océan. Une fois lancée, la fusée Saturn insérait en orbite terrestre le troisième étage au sommet duquel se trouvaient le module de commande et le module de service. L'orbite était atteinte en 12 minutes. Puis le moteur du troisième étage, après une orbite et demie, était déclaré "go" pour être mis à feu pour une "mise à feu d'injection translunaire" ("translunar injection burn") ou "injection translunaire ("injection translunar" ou ITL) propulsant l'ensemble sur sa trajectoire lunaire (laquelle allait durer 3 jours de vol non propulsé). Le module de commande/module de service se détachait ensuite du troisième étage, se retournait et extrayait le module lunaire (il s'y arrimait par le biais d'un "Lunar Module Adapter" (un adaptateur)). Ainsi composé, le "train lunaire" commençait son voyage jusqu'à la Lune, qui durait trois jours. A partir de la mission Apollo 13, les étages des fusées Saturn utilisées pour le lancement furent délibérément impactés sur la surface de la Lune une fois leur rôle accompli (des séismomètres laissés sur la Lune par les missions précédents mesurèrent ces impacts pour contribuer à l'étude de la structure interne de la Lune). La sécurité des astronautes pendant les missions Apollo par rapport aux évènements solaires énergétiques fut assurée par un réseau de satellites Pioneer qui surveillaient la météorologie solaire; les Pionner furent lancés de 1965 à 1968. Au cours des missions Apollo, la flotte des Pioneer fournirent, chaque heure, des données sur l'activité solaire. Une série de stations de suivi, autour du monde, furent utilisées pour suivre tous les aspects d'une mission
->Le programme Pioneer de détection de radiations dangereuses
Le centre Ames de la NASA eut en charge un programme Pioneer d'orbiters solaires, qui aideraient le programme Apollo. Entre 1965 et 1968, 4 sondes Pioneer furent lancées en orbite solaire pour procéder à des mesures complètes des champs magnétiques interplanétaires et du flux et de la structure du vent solaire. Ces vaisseaux agirent aussi comme le premier réseau spatial de météo solaire, donnant des données sur les tempêtes solaires impactant les communications et les systèmes électriques sur Terre et qui pouvaient aussi affecter les astronautes sur leur route à destination (et retour) de la Lune. Pionner 9, la quatrième mission, fut lancé le 8 novembre 1968 sur une fusée Delta E depuis le Cape Kennedy et il fut placé sur une orbite légèrement inférieure à celle de la Terre (une orbite en 298 jours); ses huit instruments permirent d'étudier les champs magnétiques, le vent solaire, les rayons cosmiques et la poussière cosmique dans l'espace interplanétaire. En tout, quatre Pionner se trouvaient sur des orbites similaires légèrement internes et externes à celle de la Terre mais à intervalles les uns des autres. Au cours des missions Apollo, cette flotte fournit des mises à jour horaires de l'activité solaire; elles étaient communiquées aux contrôleurs de vol de Houston, permettant d'alerter suffisamment tôt d'explosions de protons solaires dangereux pour les équipages. Alors qu'ils étaient prévus pour une durée de 6 mois, les 4 Pioneer dépassèrent de loin cette limite. Ce qui permit aux scientifiques d'utiliser de conduire des observations conjointes d'un flare solaire de grande taille en août 1972, menées avec le Pioneer 10 qui, sur sa trajectoire à destination de Jupiter, se trouvait à plus de deux fois la distance Terre-Soleil. Le contact avec le Pioneer 9 fut perdu en 1983
En approche de la Lune, le moteur du module de service était mis à feu. Il insérait, cette fois, l'ensemble modules/LEM en orbite lunaire. Une fois l'équipage prêt pour l'atterrissage, les deux astronautes qui devaient descendre sur la surface lunaire s'installaient dans le module lunaire. Celui-ci se séparait alors de l'ensemble module de commande/module de service et entamait sa descente vers la Lune. Le troisième astronaute restait en orbite. Lorsque les LEM atteignaient les 30 mètres (100 pieds) d'altitude, la poussière qu'ils dégageaient rendait difficile à voir le point d'atterrissage: les moteurs de descente éjecgaient jusqu'à 1,5 t de roches et de sol. Une fois les opérations à la surface de la Lune terminées, la partie supérieure du LEM servait de module de remontée et ramenait les astronautes en orbite lunaire où ils s'arrimaient de nouveau à l'ensemble module de commande/module de service. Les deux astronautes regagnaient le module de commande. Une fois l'équipage prêt au retour -et l'étage supérieur du LEM abandonné- le moteur du module de service était mis à feu. L'ensemble module de commande/module de service était ainsi inséré sur la route de la Terre. Le voyage de retour prenait de nouveau trois jours. A l'approche de la Terre, enfin, le module de commande se séparait du module de service et entrait dans l'atmosphère. La protection était assurée par un classique bouclier thermique. Le module de service terminait sa course, freinée par trois grands parachutes, dans l'océan. Des équipes, stationnées sur des porte-avions de la marine américaine, récupéraient l'équipage et la capsule. En tant que base de la flotte américaine du Pacifique, Pearl Harbor, sur les îles Hawaï, devint un point central de la récupération des missions Apollo à leur retour de la Lune. Les bâtiments de récupération allaient à la rencontre des capsules et ramenaient les équipages à Honolulu, leur première étape. Pour ce qui de la question de la contamination par des organismes extraterrestres, la National Academy of Sciences américaine recommenda en 1964 que la NASA instituât un programme de quarantaine pour les astronautes et les échantillons lunaires qu'ils allaient rapporter. Même si le risque de contamination par des micro-organismes lunaires était considéré comme peu probable, les connaissances scientifiques de l'époque ne pouvaient pas l'exclure totalement. Par ailleurs, le programme de quarantaine permettrait également de protéger les échantillons lunaires de toute contamination par des organismes terrestres, permettant aux scientifiques de les examiner dans leur condition d'origine le plus possible. Un comité, le Interagency Committee on Back Contamination (ICBC), comprenant plusieurs agences fédérales impliquées dans la santé publique, fut formé en 1966 pour diriger les plans de prévention de contamination. L'ICBC et la NASA se mirent d'accord sur la conception d'une "Mobile Quarantine Facility" ("structure mobile de quarantaine", MQF) qui transporterait, du navire de récupération au "Lunar Receiving Laboratory" ("laboratoire de réception lunaire", LRL) situé au Manned Space Center, les astronautes, les échantillons et les pellicules photographiques et cinématographiques. En juin 1967, la NASA commanda 4 MQF et le matériel de support associé -ainsi un tunnel pliant qui connecterait les MQF aux capsules Apollo. Lors des trois premières missions qui alunirent, les astronautes, à leur retour, furent immédiatement placés en quarantaine dans la Mobile Quarantine Facility ou MQF qui avait été installée à bord du navire principal de récupération. De retour à Pearl Harbor, sur l'île d'Hawaï, la capsule de quarantaine était débarquée -les astronautes à bord- et était transportée par voie terrestre à la base aérienne Hickham et embarquée dans un avion C-141 qui la ramenait à Houston, au Texas. Un ingénieur NASA spécialisé dans la récupération des équipages se trouvait aussi à bord de la MQF. A partir de la mission Apollo 15, la NASA estima que la phase de quarantaine n'était plus nécessaire et les équipages furent alors directement confrontés aux officiels et autre public. Les MQF étaient des caravanes de la marque américaine Airstream
->Plus de détails sur le LRL
Le LRL ("Lunar Receiving Laboratory", "laboratoire de réception lunaire") fut un composant critique du programme Apollo. Situé dans le Building 37 du Manned Space Center ("centre des vols habités") -qui est maintenant le Johnson Space Center, à Houston, il était conçu et construit pour isoler les astronautes et les échantillons lunaires de retour de la Lune pour éviter une contamination par de quelconques micro-organismes lunaires. Les astronautes subissaient une quarantaine de 21 jours (elle commençait le jour de leur exposition à l'environnement de la surface lunaire). Le LRL fut terminé pendant l'été 1967 et les laboratoires et les autres zones furent équipées dans les mois suivants. Le LRL se composait de quatre zones fonctionnelles principales: la Crew Reception Area (zone de réception des équipages; CRA), la Sample Operations Area (zones des échantillons) -les deux se trouvant derrière la barrière biologique de protection- et le Radiation Counting Laboratory (comptage des radiations) et la Administrative and Support Area (administration, intendance). Un système à vide complexe assurait que l'air ne pouvait sortir mais aussi que les échantillons lunaires, dans l'autre sens, ne pouvaient pas être contaminés. La zone CRA comprenaient des dortoirs pour les astronautes mais aussi pour l'équipe qui les accompagnait en quarantaine et la capsule Apollo y était conservé dans une pièce propre. Le Lunar Receiving Laboratory fut testé pendant 10 jours en octobre-novembre 1968 au cours d'une simulation des opérations et 82 défauts majeurs ou mineurs furent découverts, qui nécessitaient une correction. Une commission fut nommée, le Operational Readiness Inspection Committee à cet effet et un travail d'un mois permit qu'elle rendît ses recommendations. L'équipe du LRL les mit rapidement en oeuvre et le bâtiment fut prêt pour accompagner le premier alunissage
->Les ensembles ALSEP et EASEP d'instruments scientifiques
Pour ce qui est de la récolte de données scientifiques pendant les séjours sur la Lune, les scientifiques de la NASA ont conçu, en 1963, le Apollo Lunar Surface Experiment Package ("package d'expériences de surface lunaire Apollo", ALSEP), une suite d'expériences dont le rapport données recueillies-poids sur le vaisseau ainsi qu'une complexité faible était prometteurs. Puis, en 1965, le comité des sciences de l'espace de la National Academy of Sciences américaine définit 15 domaines principaux d'étude, la géologie et la sismologie lunaires incluses, à partir de quoi la NASA développa les expériences spécifiques à inclure dans l'ALSEP. En 1966, la NASA donna un accord final et confia à Bendix Corporation la conception, la construction, les tests et le support opérationnel de l'ALSEP. Le premier système de vol ALSEP fut reçu formellement en juillet 1968. Les expériences scientifiques de l'ALSEP étaient:
Pour la première mission Apollo à atterrir sur la Lune, la NASA -surtout du fait du temps limité dont disposeraient les astronautes lors de leur seule sortie sur la surface lunaire- la NASA décida de concevoir un ensemble de plus petite taille, le Early Apollo Surface Experiment Package ("premier package d'expériences de surface Apollo", EASEP) qui ne consistait que de deux expériences, le PSEP et le Laser Ranging Retro-Reflector, dont la structure en cubes de silicium permettait de renvoyer un rayon laser émis depuis la Terre à son point d'origine et d'ainsi mesurer la distance Terre-Lune avec une précision de 8cm. Ensuite la NASA y ajouta deux expériences pour la première mission qui atterrirait sur la Lune, le Lunar Dust Detector (mesure de l'accumulation de poussière sur la surface lunaire) et le Solar Wind Composition Experiment (une feuille d'aluminium sur un châssis pour collecter les particules du vent solaire et déterminer leur composition). Pour toutes les missions suivantes, la NASA fit emporter une composition variable des expériences ALSEP qui avaient été acceptées au départ avec des expériences supplémentaires qui furent définies par la suite
Au cours du vol à destination de la Lune soit l'ALSEP soit l'EASEP étaient stockés dans la baie des équipements scientifiques ("Scientific Equipment Bay) de l'étage de descente du module lunaire -le LEM. Une fois atterris, les astronautes sortaient les ensembles et déployaient les expériences à approximativement 100m du LEM. Alors qu'elles avaient été conçues pour fonctionner pendant un an, la plupart des expériences fonctionnèrent beaucoup plus longtemps, fournissant un nombre très important de données nouvelles concernant la Lune, son environnement et sa géologie
Dès janvier 1970, la "Apollo 11 Lunar Science Conference" se tint à Houston de sorte que les scientifiques, qui avaient mené des études préliminaires des échantillons lunaires rapportés par la mission, se réunissent et partagent leurs résultats. 1300 échantillons, d'un poids de 9 kg -18 livres- soit un tiers des matériaux avaient été distribués aux Etats-Unis et 8 autres pays. On n'avait trouvé aucune trace, présente ou ancienne, de vie. D'une façon générale, il fut difficile de présenter des conclusions concrètes du fait du peu de temps qu'on avait eu pour les études ou que les échantillons ne provenaient que d'un seul site lunaire. Il y eut "un grand nombre de données "non digérées" et très peu d'interprétations". La prestigieuse revue Science consacra son édition du 30 janvier 1970 aux publications rendues publiques à la conférence. La Lunar Science Conference devint un évènement annuel (tous les mois de janvier pour les 3 premières puis en mars ensuite). En 1978, elle fut renommée la "Lunar and Planetary Science Conference", ce qui reflétait l'extension des sujets abordés. La conférence se tient toujours de nos jours. L'octroi des échantillons lunaires d'Apollo 12 aux scientifiques, qui provenaient de l'océan des Tempêtes, suivit une procédure moins formelle que ceux d'Apollo 11
->Les vidéos d'Apollo 11 restaurées!
Depuis 1969, un effort de restauration a lieu pour produire, à partir de diverses sources, de meilleures vidéos; il devrait être terminé vers septembre 2012. 15 scènes, qui représentent les moments les plus significatifs des 3 heures et demi qu'Armstrong et Aldrin passèrent sur la surface lunaire ont été traitées. Les images noir et blanc qui montraient les astronautes rebondissant sur la Lune provenaient d'une seule petite caméra vidéo fixée au module lunaire mais elle avait un format scan non standard et la NASA utilisa un convertisseur pour adapter, optiquement et électroniquement, ces images pour le signal télé américain. Les stations de suivi d'Apollo 11 convertissaient les signaux et les transmettaient jusqu'au contrôle de la mission, à Houston, au Texas, en utilisant des liaisons micro-ondes, des satellites de télécommunications Intelsat ou des lignes terrestres de la firme AT&T. Le centre Johnson de la NASA, à Houston, enregistra, par ailleurs, via des récepteurs micro-ondes ou des lignes terrestres, des images diffusées par la chaîne CBS. On a également retrouvé dans les archives films du centre Johnson des kinescopes. D'une façon générale, les images, lorsqu'elles furent diffusées par les télévisions du monde, s'étaient fortement dégradées
 | cliquez pour une vue des différentes configurations des missions Apollo pendant le voyage lunaire. site 'Amateur Astronomy' sur la base d'un document NASA |
Le programme Apollo commença par se centrer sur des vols-tests de la fusée Saturn et des éléments du programme, puis des vols avec équipage passèrent progressivement de l'orbite terrestre à l'orbite lunaire. C'est la mission Apollo 11 qui se posa sur la Lune le 21 juillet 1969. Les missions continuèrent ensuite. Ce fut la mission Apollo 17, en 1972, qui conclut le programme. Le programme Apollo, en termes de politique manageuriale de la NASA, fut, finalement un programme très singulier et très centré, sur lequel furent braqués les projecteurs et le programme dut être réalisé selon des directives précises et limitatives venant de la présidence même des Etats-Unis. Des échantillons de roches lunaires ont été rapportées par les missions Apollo 11, 12, 14, 15, 16, and 17. La NASA autorise quelques-uns de ces échantillons à être exposés dans des musées, planétariums et expositions scientifiques de par le monde. Les paysages lunaires des îles Hawaï servirent à l'entraînement des missions Apollo 13 à 17, y compris l'utilisation du rover lunaire. Les trois dernières missions Apollo furent annulées à l'automne 1970; la mission Apollo 19 aurait été commandée par l'astronaute Fred Haise, le pilote de la mission Apollo 13 qui n'avait pas pu alunir
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