Apollo 11 Apollo 11 Données de la mission
| Apollo 11 | ||||||||
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| Données de la mission | ||||||||
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| Vaisseau | Module de commande et de service Apollo Module lunaire Apollo |
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| Équipage | 3 hommes | |||||||
| Date de lancement | 16 juillet 1969 | |||||||
| Site de lancement | Centre spatial Kennedy | |||||||
| Date d'atterrissage | 24 juillet 1969 | |||||||
| Site d'atterrissage | Océan Pacifique 13° 30′ N 169° 15′ O |
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| Durée | 195 h 18 min 35 s | |||||||
| Date alunissage | 20 juillet 196920 h 17 min 40 s UTC(15 h 17 min 40 s CDT) | |||||||
| Site d'alunissage | Mer de la Tranquillité | |||||||
| Photo de l'équipage | ||||||||
 N. Armstrong, M. Collins et E. Aldrin. |
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| Navigation | ||||||||
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Apollo 11 est une mission du programme spatial américain Apollo au cours de laquelle, pour la première fois, des hommes se sont posés sur la Lune, le 20 juillet 1969. Apollo 11 est la troisième mission habitée à s'approcher de la Lune, après Apollo 8 et Apollo 10, et la cinquième mission habitée du programme Apollo. Par cet exploit, l'agence spatiale américaine, la NASA, remplit l'objectif fixé par le président John F. Kennedy en1961 de poser un équipage sain et sauf sur la Lune avant la fin des années 1960 et démontre sans contestation possible la supériorité des États-Unis sur l'Union soviétique dans le domaine des vols spatiaux habités. Apollo 11 est l'aboutissement d'un projet qui a mobilisé des moyens humains et financiers considérables permettant à l'agence spatiale de rattraper son retard sur l'astronautique soviétique puis de dépasser celle-ci.
La mission est lancée depuis le centre spatial Kennedy le 16 juillet 1969 par la fusée géante Saturn Vdéveloppée pour ce programme. Elle emporte un équipage composé de Neil Armstrong, commandant de la mission et pilote du module lunaire, Edwin « Buzz » Aldrin, qui accompagne Armstrong sur le sol lunaire, etMichael Collins, pilote du module de commande qui restera en orbite lunaire. Armstrong et Aldrin, après unalunissage comportant quelques péripéties, séjournent 21 heures et 30 minutes à la surface de la Lune et effectuent une sortie extravéhiculaire unique d'une durée de 2 heures et demie. Après avoir redécollé et réalisé un rendez-vous en orbite lunaire avec le module de commande, le vaisseau Apollo reprend le chemin de la Terre et amerrit sans incident dans l'océan Pacifique à l'issue d'un vol qui aura duré en tout 195 heures.
Au cours de la mission Apollo 11, 21,7 kilogrammes de roche et de sol lunaires sont collectés et plusieurs instruments scientifiques sont installés sur la surface de notre satellite. Bien que l'objectif scientifique d'Apollo 11 ait été limité par la durée du séjour sur la Lune et la capacité d'emport réduite de la version des vaisseaux spatiaux utilisés, la mission fournit des résultats substantiels. Le déroulement de la mission et en particulier les premiers pas sur la Lune filmés et retransmis en direct par une caméra vidéo constituent un événement suivi sur toute la planète par des centaines de millions de personnes.
Contexte
Le programme Apollo est lancé par le président John F. Kennedy en 1961 avec comme objectif de faire atterrir un homme sur la Lune ; il s'agit de démontrer la supériorité des États-Unis sur l'Union soviétique dans le domaine spatial, devenu un enjeu politique dans le contexte de la Guerre froide qui oppose les deuxsuperpuissances de l'époque. L'objectif semble particulièrement ambitieux car à cette date aucun vol orbital habité américain n'a encore été réalisé. Pour remplir l'objectif fixé par le président, l'agence spatiale américaine, la NASA, lance plusieurs programmes spatiaux destinés à préparer les futures expéditions lunaires : leprogramme Gemini pour mettre au point les techniques de vol spatial et des programmes de reconnaissance (Programme Surveyor, Ranger, etc.) pour, entre autres, cartographier les zones d'atterrissage et déterminer la consistance du sol lunaire. Pour atteindre la Lune, les responsables finissent par se rallier à la méthode audacieuse du Rendez-vous en orbite lunaire, qui nécessite de disposer de deux vaisseaux spatiaux dont le module lunaire destiné à l'atterrissage sur la Lune. La fusée géante de 3 000 tonnes Saturn V, capable de placer en orbite basse 118 tonnes, est développée pour lancer les véhicules de l'expédition lunaire. Le programme draine un budget considérable (135 milliards de dollars US valeur 2005) et mobilise jusqu'à 400 000 personnes. L'incendie au sol du vaisseau spatial Apollo 1, dont l'équipage périt brûlé, entraine un report de près de deux ans du calendrier.
Après plusieurs missions sans équipage destinées à tester en orbite terrestre basse la fusée Saturn V et les deux vaisseaux spatiaux, la NASA lance dans un laps de temps très court de 7 mois quatre missions avec équipage qui permettent d'achever la qualification des vaisseaux en effectuant une répétition des différentes phases d'une mission lunaire hormis l'atterrissage. Toutes ces missions se déroulent sans anomalie majeure :
- Apollo 7 (octobre 1968) est la première mission habitée du programme Apollo. Son but est de valider les modifications effectuées sur le vaisseau spatial à la suite de l'incendie d’Apollo 1 (CMS version 2). Une fusée Saturn 1B 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 lunaires1.
- Apollo 8 (décembre 1968) est le premier vol habité à quitter l’orbite terrestre. À ce stade d'avancement du programme, il s'agit d'une mission risquée car une défaillance du moteur du vaisseau Apollo au moment de sa mise en orbite lunaire ou de son injection sur la trajectoire de retour aurait pu être fatale à l'équipage d'autant que le module lunaire a été remplacé par une maquette. Mais les dirigeants de la NASA redoutent un coup d'éclat des Soviétiques pour la fin de l'année et décident de courir le risque. Les astronautes font au total 10 révolutions autour de la Lune. Durant ce vol, ils réalisent de nombreux clichés de la Lune dont le premier lever de Terre. Apollo 8 permet pour la première fois à un homme d'observer directement la « face cachée » de la Lune. L'une des tâches assignées à l'équipage consistait à effectuer une reconnaissance photographique de la surface lunaire, notamment de la mer de la Tranquillité où doit se poser Apollo 112.
- Apollo 9 (mars 1969) constitue le premier essai en vol de l’ensemble des équipements prévus pour une mission lunaire : fusée Saturn V, module lunaire et vaisseau Apollo. Les astronautes effectuent toutes les manœuvres de la mission lunaire tout en restant en orbite terrestre. Le module lunaire simule un atterrissage puis réalise le premier rendez-vous réel avec le vaisseau Apollo. Les astronautes effectuent également une sortie extravéhiculaire de 56 minutespour 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 Apollo3.
- Avant le lancement d'Apollo 10 (mai 1969) les dirigeants de la NASA ont envisagé que cette mission soit celle du premier atterrissage sur le sol lunaire, car l'ensemble des véhicules et des manœuvres ont été testés sans qu'aucun problème majeur n'ait été détecté. Mais, dans la mesure où les Soviétiques ne semblent pas préparer de mission d'éclat, ils préférèrent opter pour une dernière répétition au réalisme encore plus poussé. Une fois le train spatial placé en orbite autour de la Lune, le module lunaire, surnommé « Snoopy », entame la descente vers le sol lunaire qui est interrompue à 15,6 km de la surface. Après avoir largué l'étage de descente non sans quelques difficultés dues à une erreur de procédure, le LEM réalisa un rendez-vous avec le vaisseau Apollo4.
L'équipage d'Apollo 11 est composé de Neil Armstrong, qui commande la mission et qui doit piloter le module lunairejusqu'à la surface lunaire, Buzz Aldrin, deuxième membre de l'équipage à aller sur le sol lunaire et Michael Collins qui est le pilote du module de commande.
- Neil Armstrong (1930-2012), diplômé de l'Université Purdue débute sa carrière comme pilote de chasseur dans laMarine américaine entre 1949 et 1952 et participe à la guerre de Corée. Il rentre en 1955 comme pilote d'essai à laNACA (l'ancêtre de la NASA) où il vole sur de nombreux prototypes dont l'avion-fusée X-15. Il est recruté comme astronaute par la NASA en 1962. Il est le commandant de la mission Gemini 8 qui réussit le premier amarrage avec un autre vaisseau spatial5.
- Edwin « Buzz » Aldrin (1930-), après des études à l'académie militaire de West Point, devient pilote de chasse dans l'Armée de l'Air. Il participe à la guerre de Corée. En 1959, il entame un cycle d'études supérieures en Ingénierie spatiale au MIT (MIT) et décroche en 1963, un doctorat en sciences astronautique avec une thèse sur les « techniques de rendez-vous orbital entre vaisseaux avec équipage ». Il est sélectionné en 1963 par la NASA dans le groupe 3 des astronautes. En 1966 il est le commandant et le pilote de la mission Gemini 12 dont le principal objectif est de démontrer qu'un astronaute peut travailler dans l'espace6.
- Michael Collins (1930-), après des études à l'académie militaire de West Point, devient pilote de chasse dans l'Armée de l'Air. Il est sélectionné comme astronaute par la NASA en 1963 dans le même groupe qu'Aldrin. Il participe à la mission Gemini 10 au cours de laquelle il effectue deux sorties extravéhiculaires7.
En cas de défaillance de l'équipage titulaire avant l'envol (maladie, accident, ...), celui-ci doit être remplacé par Jim Lovell(commandant), Fred Haise (copilote du module lunaire) et Bill Anders (pilote du module de commande).
Durant le déroulement de la mission, une équipe installée au centre de contrôle des vols habités à Houston maintient le contact avec l'équipage en transmettant les instructions des techniciens et des scientifiques au sol et en répondant aux demandes des astronautes d'Apollo 11. Les hommes qui forment cette équipe, baptisés CAPCOM (Capsule Communicator interlocuteur vaisseau), sont des astronautes qui se relaient pour assurer une couverture permanente 24 heures sur 24 : Charles Moss Duke, Jr., Ronald Evans, Owen Garriott (CAPCOM), Don L. Lind, Ken Mattingly, Bruce McCandless II, Harrison Schmitt, Bill Pogue, Jack Swigert.
Les responsables au sol de la mission, chargés de prendre les décisions importantes en cas d'imprévu, sont Cliff Charlesworth (lancement et activité extravéhiculaire), Glynn Lunney, Gene Kranz, (Atterrissage sur la Lune) et Milt Windler.
Les objectifs de la mission Apollo 11
Apollo 11 est la première mission Apollo à poser des hommes sur le sol lunaire et même si une partie de son déroulement a fait l'objet d'une répétition au cours du vol Apollo 10, des phases cruciales comme l'atterrissage et le décollage de la Lune ainsi que l'utilisation de la combinaison spatiale sur le sol lunaire n'ont encore jamais été réalisées et présentent des risques importants. Dans ce contexte la recherche scientifique joue un rôle secondaire dans la mission : l'équipage d'Apollo 11 a pour objectif principal de réaliser une sortie extravéhiculaire sur le sol lunaire et de revenir sain et sauf sur Terre. Il aura ainsi atteint le but fixé par le président John F. Kennedy dans son discours du 25 mai 1961 : déposer un homme sur la Lune et revenir sur Terre, avant la fin de la décennie.
Les objectifs secondaires de la mission sont8 :
- Fournir des éléments permettant de valider les solutions techniques retenues pour l'atterrissage (examen du train d'atterrissage), le séjour sur la Lune et les sorties extravéhiculaires,
- Évaluer les capacités et les limitations d'un équipage humain se déplaçant sur le sol lunaire,
- Déterminer les coordonnées du site d'atterrissage,
- Collecter des échantillons du sol et des roches lunaires à proximité immédiate du module lunaire, tester la résistance mécanique du sol, évaluer la visibilité,
- Déployer 4 instruments scientifiques puis récupérer les résultats de deux des expériences :
- Le sismomètre passif est un des deux composants de l'Early Apollo Scientific Experiments Package. Il s'agit d'un prototype de l'instrument qui fera partie de la suite instrumentale ALSEP des quatre missions Apollo suivantes. Cet équipement d'une masse de 47,7 kg comporte 3 capteurs à longue période (15 secondes) disposés orthogonalement pour mesurer les déplacements de la surface à fois dans le plan vertical et horizontal et un capteur à courte période pour mesurer les déplacements verticaux à haute fréquence (période de résonance de 1 seconde). L'instrument comprend un système de télécommunications qui permet de recevoir une quinzaine de types d'instruction préparés par les scientifiques sur Terre et de transmettre les données sismiques recueillies vers les stations terrestres. L'étalonnage de l'instrument (verticalité des sismomètres avec une précision de 2 secondes d'arc - est effectuée depuis la Terre en agissant sur des moteurs télécommandés9. L'instrument est alimenté en énergie par deux panneaux solaires qui fournissent jusqu'à 46 Watts d'électricité. Durant la longue nuit lunaire où la température chute à -170 °C, l'instrument est maintenu à une température supérieure à -54 °Cgrâce à la décomposition radioactive de deux pastilles de 34 grammes de plutonium 238 qui génèrent 15 Watts de chaleur10.
- Le réflecteur laser est le deuxième composant de l'EALSEP. Il s'agit d'un dispositif optique passif qui permet de réfléchir une impulsion lumineuse dans la direction exacte de sa source. Un faisceau lumineux homogène et concentré est émis à l'aide d'un laser vers l'emplacement du rétroréflecteur ; en mesurant le temps mis par ce rayon pour revenir vers sa source, on peut déterminer avec une grande précision la distance entre l'émetteur et le réflecteur11. En mesurant la distance Terre-Lune avec une précision qui devrait atteindre 15 cm au lieu des 500 mètres à la date de l'expérience, les scientifiques devraient obtenir de manière indirecte de nombreuses informations sur la Terre telles que l'évolution de sa vitesse de rotation, le déplacement des pôles ainsi que sur la physique de la Lune (libration, déplacement du centre de masse, taille et forme)12. Le réflecteur installé par l'équipage d'Apollo 11 comporte 100 coins de cube en quartz de 3,8 cm de diamètre disposés en 10 rangées de 1013.
- Un collecteur de particules du vent solaire SWC (Solar Wind Collector).
- Un détecteur de rayons cosmiques.
La sélection du site d'atterrissage[modifier | modifier le code]
Le site d'atterrissage sur la Lune devait répondre à un grand nombre de contraintes14 :
- Le site doit se situer sur la face de la Lune visible depuis la Terre pour permettre les échanges radio entre l'expédition et le contrôle au sol et sur la partie éclairée de celle-ci.
- La quantité de carburant consommée par les vaisseaux Apollo durant les manœuvres lunaires est d'autant plus importante que la latitude du site d'atterrissage est élevée. La latitude du site retenu est pour cette raison inférieure à 5°.
- La zone d'atterrissage ne doit pas être cernée de falaises, de reliefs trop élevés ou de cratères profonds qui pourraient fausser les mesures du radar d'atterrissage du module lunaire chargé de déterminer l'altitude du vaisseau.
- La zone d'atterrissage ne doit pas comporter un trop grand nombre de cratères, ni de rochers et la pente doit être inférieure à 2 % pour limiter le risque d'un atterrissage violent qui pourrait interdire le décollage et être donc fatal à l'équipage.
- Pour que le pilote du module lunaire puisse repérer le site retenu pour l'atterrissage, il doit bénéficier de conditions d'éclairage très particulières : Le Soleil doit éclairer le sol depuis l'est sous un angle compris entre 4° et 14° pour que les ombres des cratères permettent à l'équipage d'identifier ceux-ciNote 1. La fenêtre de lancement résultante est de 16 heures tous les 29,5 jours pour un site d'atterrissage donné (l'élévation du Soleil change à une vitesse de 0,5° par heure).
- Les responsables du programme souhaitent disposer de plusieurs fenêtres de lancement par mois, pour limiter le décalage du calendrier de lancement en cas de report du tir pour des raisons techniquesNote 2. Le site d'atterrissage primaire doit donc se situer à l'est pour qu'un ou plusieurs sites de rechange puissent être trouvés plus à l'ouest.
Trente sites d'atterrissage avaient été passés en revue par un comité de sélection interne de la NASA en s'appuyant sur les observations réalisées à l'aide detélescopes terrestres. Les sondes lunaires du programme Lunar Orbiter ont effectué entre 1966 et 1967 une reconnaissance photographique de la Lune des sites présélectionnés. Un seul site, situé dans la mer de la Tranquillité, parvient à satisfaire l'ensemble des contraintes énoncées ci-dessus14.
Le déroulement de la mission[modifier | modifier le code]
Le 16 juillet 1969 à 13 h 32 UTC (9 h 32 heure locale) le lanceur Saturn V, pesant plus de 3 000 tonnes, décolle du complexe de lancement 39 de Cap Canaveral. Près de un million de personnes ont fait le déplacement pour assister à cet événement. Après une phase propulsée sans incident le troisième étage de la fusée Saturn le Module de commande et de service (CSM) et le Module Lunaire (LEM) se placent en orbite basse autour de la Terre pour attendre que le positionnement relatif de la fusée, de la Terre et de la Lune permettent d'arriver à proximité de la Lune à la distance et au moment prévus. Deux heures trente plus tard conformément au planning et alors que le vaisseau Apollo a effectué une révolution et demi autour de la Terre, le troisième étage est rallumé durant six minutes (manœuvre de TLI Translunar Injection) pour permettre au « train spatial » de s'arracher à l'attraction terrestre et le placer sur une trajectoire qui doit le conduire à proximité de la Lune.
Environ une demi-heure après cette manœuvre, le Module de Commande et de Service (CSM) se détache du reste du train spatial puis pivote de 180° pour venir repêcher le module lunaire Eagle (le LEM) dans son carénage. Après avoir vérifié l'arrimage des deux vaisseaux et pressurisé le LEM, les astronautes déclenchent par pyrotechnie la détente des ressorts situés dans le carénage du LEM : ceux-ci écartent le LEM et le CSM du troisième étage de la fusée Saturn à une vitesse d'environ 30 cm/s. Le troisième étage va alors entamer une trajectoire divergenteNote 3 qui le place en orbite autour du Soleil15. Après un périple de près de trois jours, le vaisseau Apollo se place en orbite lunaire. Le module lunaire Eagle, après avoir réalisé treize révolutions autour de la Lune, se sépare du CSM désormais occupé par le seul Collins et entame sa descente vers le sol lunaire.
Le module lunaire Eagle se pose dans la mer de la Tranquillité, après une phase d'approche finale plus longue que prévue. Le site sélectionné pour l'atterrissage est dépassé de 7 km à la suite de problèmes rencontrés durant la descente. Neil Armstrong a été gêné par des alarmes de l'ordinateur de bord qui gère le pilote automatique et assure la navigation. L'ordinateur, qui a une puissance équivalente à celle d'une calculatrice bas de gamme des années 2000Note 4,16, est saturé par des signaux en provenance du radar de rendez-vous, conséquences d'une erreur de conception.
Accaparé par ces alarmes, Neil Armstrong laisse passer le moment où, selon la procédure, il aurait dû exécuter une dernière manœuvre de correction de la trajectoire. Le LEM s'approchant d'un site encombré de rochers, Armstrong doit prendre le contrôle manuel du module lunaire et survoler à l'horizontale le terrain afin de trouver un site adapté à l'atterrissage. Cette manœuvre entame dangereusement la faible réserve de carburant qui subsiste : il ne reste plus que 45 secondes du propergol réservé à l'atterrissage lorsque l’appareil se pose à 7 km du lieu prévu à l'origine17, le dimanche 20 juillet 1969 à 20:17:40 UTC (15 h 17 min 40 s CDST, heure de Houston)18.
S'ensuit alors une longue séquence avant la sortie des astronautes : listes de vérification, pose des combinaisons spatiales et vérifications, dépressurisation du LEM.
Dans les premiers plans établis pour cette première mission sur la Lune la sortie extravéhiculaire devait durer 4 heuressoit la durée maximale autorisée par les réserves d'oxygène et d'énergie électrique des combinaisons spatiales A7L. Ce temps était nécessaire notamment pour installer l'ensemble des instruments scientifiques de la station ALSEP. Le développement de celle-ci ayant pris du retard, elle avait été remplacée pour Apollo 11 par l'ensemble EALSEP limité à deux instruments et la durée de la sortie avait été ramenée à deux heures même si les combinaisons spatiales permettaient une durée double19. Armstrong effectue ses premiers pas sur la Lune le lundiNote 5 21 juillet 1969 à2 h 56 min 20 s UTC (3 h 56 min 20 s heure française ; le 20 juillet 21 h 56 min 20 s (CDST) à Houston)18, devant des millions de téléspectateurs écoutant les premières impressions de l'astronaute. Celui-ci en posant le pied sur le sol lunaire lance son message resté célèbre : « That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind » (« C'est un petit pas pour [un] homme, mais un pas de géant pour l'humanité »)20.
La consistance du sol lunaire avait été la source de beaucoup d'interrogations depuis le lancement du programme Apollo. Toutefois, les observations effectuées par les sondes lunaires du programme Surveyor avaient fourni des indications importantes sur sa consistance et avaient en particulier permis d'écarter a priori le scénario d'un engloutissement des engins spatiaux par une épaisse couche de poussière. Néanmoins pour certains une part de mystère subsistait. Armstrong avant de poser son pied sur le sol lunaire constate que celui-ci semble poudreux. Après avoir posé son pied tout en se tenant fermement à l'échelle, il observe que l'empreinte de sa semelle s'est parfaitement moulée dans le sol. En grattant celui-ci avec sa chaussure il constate que le matériau lunaire adhère sur celle-ci comme du charbon de bois pulvérisé. Armstrong fixe ensuite sur son torse un appareil photo Hasselblad qu'Aldrin lui a descendu à l'aide d'une corde depuis l'intérieur du module lunaire puis, après s'être éloigné de quelques mètres du LEM, il collecte rapidement un peu de régolithe et quelques petites roches lunaires en utilisant une petite pelle pliable munie d'un sac à échantillons : le prélèvement est effectué en grattant superficiellement la surface car le sol est très ferme à quelques centimètres de profondeur. L'objectif de cette collecte rapide est que les scientifiques à Terre soient certains de disposer d'échantillons de sol au cas où les astronautes auraient à décoller prématurément. Armstrong tente d'enfoncer le manche de son instrument dans le sol mais il est stoppé dans ses efforts à environ 15 cm de profondeur. Quinze minutes après son coéquipier, Buzz Aldrin descend à son tour l'échelle du module lunaire. Sa sortie est photographiée par Armstrong. Alors qu'il pose le pied sur le sol lunaire il s'exclame « Belle vue » avant de préciser son sentiment par un « Magnifique désolation ». Armstrong se joint alors à lui pour dévoiler une plaque commémorative apposée sur un des pieds de l'étage de descente qui doit rester sur la Lune après le départ des astronautes. Sur celle-ci figure le dessin des deux hémisphères terrestres, un texte avec le nom et la signat
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