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L'astronautique

Le chimpanzé Ham âgé de 4 ans après son vol suborbital en 1961 fit la manchette des journaux. Document D.R.

Les programmes spatiaux (III)

En 1958, la NASA inaugura le programme Mercury dont le but était de placer une capsule habitée sur orbite, de déterminer si l'homme pouvait survivre dans une capsule spatiale en orbite autour de la Terre (certains "experts" imaginaient les pires conséquences), de se familiariser avec les manoeuvres orbitales et de s'assurer qu'on pouvait récupérer un homme et un vaisseau en toute sécurité en orbite, dixit la NASA.

Après avoir connu quelques échecs au décollage puis lancé des capsules contenant des plantes, la NASA décida de réaliser quelques vols d'essais suborbitaux (à plus de 100 km d'altitude mais pas assez rapide pour les placer sur orbite) avec des singes dont Ham âgé de 4 ans que l'on voit ci-joint. Sélectionné parmi 40 candidats simiesques, Ham effectua un vol suborbital le 31 janvier 1961 qui dura 16m 39s dont 6 minutes de vol réel à 250 km d'altitude à bord d'une fusée Mercury-Redstore (MR-2). Il s'en porta à ravir. Ham vécut ensuite au Parc zoologique national de Washington puis au zoo de Caroline du Nord où il mourut de vieillesse le 19 janvier 1983 à 26 ans (à l'état sauvage un chimpanzé vit entre 13 et 33, rarement plus). Après avoir autopsié son corps, on envisagea de l'empailler mais face à la réaction négative du public, la dépouille de Ham fut enterrée mais son squelette fut conservé au Musée National de la Santé et de la Médecine (NMHM) situé au Maryland qui est un musée militaire. Notons que Ham inspira le personnage principal du film "Space Chimp" (2008) de Kirk DeMicco.

Après ce succès encourageant, la NASA poursuivit son programme en réalisant un second vol suborbital le 29 novembre 1961 avec le chimpanzé Enos. Trois orbites étaient planifiées mais suite à deux alertes de surchauffe de la capsule et une malfonction qui électrocuta 76 fois le pauvre singe, son vol fut écourté et Enos revint également sain et sauf sur Terre. Enos mourut de dysentrie en 1962. Les médecins légistes n'ont pas trouvé de lien de cause à effet avec son vol spatial.

Rappelons que le 18 octobre 1963, les Français expédièrent à leur tour une chatte nommée Félicette dans l'espace à bord de la fusée Véronique lancée depuis l'Algérie. Elle effectua un vol suborbital jusqu'à 156 km d'altitude durant 15 minutes. Comme on le voit ci-dessous à droite, la pauvre chatte portait des électrodes implantées dans son crâne pour mesurer son activité cérébrale ce qui permit notamment de la ramener sur Terre dans de bonnes conditions. Mais cette opération déplut au public et empêcha la chatte de devenir aussi célèbre que ses collègues américains. Malheureusement, cette première mission fut suivie par une seconde au cours de laquelle la seconde chatte dont le nom est inconnu mourut suite à l'explosion de la fusée à 11 km d'altitude. La France n'a pas fait grand bruit de cette malheureuse aventure qui est passablement méconnue du public. La France n'a plus renouvellé ce genre d'essai avant les projets de l'ESA. Toutefois, en 2017 Matthew Serge Guy s'est souvenu de cette aventure et proposa de lever des fonds afin d'ériger une statue en bronze à Félicette. 1141 supporters ont permis de récolter 43323 £. La statue est exposée à l'Université internationale de l'espace à Strasbourg.

A voir : Félicette, first cat in space

A gauche, le chimpanzé Ham semble tout à fait décontracté avant son vol suborbital. Au centre, Ham près à s'envoler à 250 km d'altitude le 31 janvier 1961 à bord d'une fusée Mercury-Redstone. A droite, la chatte Félicette du CNES qui vola à bord de la fusée française Véronique le 18 octobre 1963. Les Anglo-saxons l'ont surnommée "Asterocat". Notez les électodes implantées dans son crâne, une opération que le public n'a pas apprécié et explique pourquoi cette chatte n'est pas devenue célèbre. Documents AP et CNES.

A présent que les médecins et les ingénieurs étaient presque certains que l'homme pouvait survivre dans une capsule spatiale, la NASA entama ses vols habités, entendons embarquant des astronautes humains.

A la demande du président John F. Kennedy, il était prévu qu'un astronaute d'origine africaine débarque sur la Lune. Mais pour être recruté dans le corps des candidats astronautes, la NASA exigeait non seulement des militaires diplômés d'universités ayant au moins 1500 heures de vol, mais également que le candidat réussisse les tests de sélection en ordre utile, c'est-à-dire compte parmi les 10 premiers du classement. Edward Joseph (Ed) Dwight Jr, un pilote d'essai de l'USAF d'origine africaine était diplômé en ingénierie aéronautique de l'Université d'Arizona en 1957 et répondait à tous les critères de sélection. Il passa tous les tests préliminaires en compagnie des premiers candidats astronautes des futures missions Gemini et Apollo dont N.Armstrong, F.Borman, J.Lovell, E.White et J.Young parmi d'autres (le Groupe 2) mais ne fut pas retenu par la NASA. Les mauvaises langues disent qu'il fut écarté car il était en 16e place mais en réalité les membres du Congrès et la direction de la NASA étaient foncièrement racistes et ont tout fait pour l'exclure de la sélection au point de dire aux autres candidats de ne pas l'approcher et de ne pas lui parler ! Lors d'une interview Dwight lui-même reconnut à mi-mot qu'il fut évincé du programme par racisme. Dwight quitta l'USAF en 1966.

Sur le plan technique, à l'époque la NASA n'avait pas prévu d'installer d'ordinateur à bord des modules habités, le vol étant totalement automatisé. Les ingénieurs n'avaient pas prévu non plus de hublot. Mais cette fois ce n'étaient plus des singes qui étaient à bord mais de futurs héros. Sans réaction de leur direction, les premiers astronautes du programme Mercury (S.Carpenter, G.Cooper, J.Glenn, V.Grissom, A.Shepard, W.Schirra et D.Slayton) les menacèrent de faire part de leurs sentiments à la presse s'ils n'obtenaient pas satisfaction : "no bucks, no Buck Rogers" (pas d'argent, pas de Buck Rogers). La NASA installa finalement deux hublots sur toutes les capsules.

Plus tard, John Glenn demanda aux ingénieurs d'installer une commande manuelle sur la capsule Friendship 7, ce qui fut fait. C'est à cette époque qu'on inventa le joystick (cf. le Air & Space Museum), l'une des premières retombées de la conquête spatiale avec la fabrication d'ordinateurs plus compacts et moins énergivores. On y reviendra.

Le 20 février 1962, soit plus d'un an après les Russes, l'Amérique put enfin s'enorgueillir d'avoir lancé une capsule habitée autour de la Terre. C'est le vol historique de John Glenn à bord de Friendship 7.

A consulter : The History of Mercury 6 (le vol de John Glenn)

A écouter : Enregistrements audios de la NASA, SoundCloud

Enregistrement du vol de John Glenn

durant la mission Friendship 7

(capsule Mercury) le 20 février 1962

Enregistrement Air-Ground par la NASA (.RAM de 6 MB)

L+00:02:00 à L+00:46:03

L+00:46:03 à L+01:33:44

L+04:43:00 à l'atterrissage

Fin 1962, la NASA lança le programme Gemini et dorénavant toutes les capsules et autres modules habités furent équipés d'un ordinateur. Le but du programme était de maîtriser un vol spatial durant au moins deux semaines, de maîtriser toutes les manoeuvres des rendez-vous orbitaux et d'avoir une parfaite maîtrise de la rentrée atmosphérique et de l'amerrissage.

C'est durant ce programme que Neil Armstrong (Gemini 8) apprit à maîtriser les rendez-vous spatiaux et que Buzz Aldrin (Gemini 12) s'aventura dans la vide au cours d'une EVA de 21 minutes.

Entre 1960 et 1965, la NASA envoya 9 sondes Ranger vers la Lune mais 3 seulement réussirent à transmettre des images. Elle eut plus de succès avec les missions Surveyor 1 et Lunar Orbiter 1 qui se posèrent sur la Lune en 1966 en vue de la préparation des futurs alunissages des vols habités.

Précisons que c'est grâce à l'expérience acquise avec Surveyor 1 dont voici le rapport des résultats scientifiques (241 MB) que la NASA et le JPL peuvent aujourd'hui contrôler à des centaines de millions de kilomètres de distance et faire atterrir en douceur et à un endroit précis une sonde spatiale sur un autre corps céleste et en particulier sur Mars.

A voir : Sortie d'Alexei Leonov dans l'espace le 18 mars 1965 (en couleur)

Première EVA d'un homme dans l'espace, il y a plus de 50 ans.

A gauche, Neil Armstrong en combinaison pressurisée au commande d'un X-15 au centre Dryden de la NASA en 1961, un an avant d'incorporer le corps des astronautes. Armstrong vola sur plus de 200 types d'avions différents, allant de l'hélicoptère au jet en passant par le planeur et la fusée. A gauche du centre, Edward E. White photographié par James McDivitt le 5 juin 1965 au cours de ses 21 minutes d'EVA durant la mission Gemini-Titan 4. A droite du centre, rendez-vous orbital entre le vaisseau inhabité Agena et Gemini 8 pilotée par Neil A.Armstrong et David I. Scoot le 16 mars 1966. Armstrong eut le bon réflexe d'écourter la mission suite à une mise en auto-rotation (40 rpm) du vaisseau. A droite, EVA de Buzz Aldrin lors de la mission Gemini 12 le 11 novembre 1966. Documents NIX.

Rassurée par ces succès, en 1967 la NASA inaugura son ambitieux programme Apollo dont l'objectif était d'assurer la suprématie des Etats-Unis dans l'espace, d'effectuer un programme d'exploration scientifique de la Lune et de développer les capacités de l'homme à travailler sur la Lune.

La NASA connaîtra un accident fatal le 27 janvier 1967 au cours d'un exercice au sol. Alors que l'équipage d'Apollo 1 était installé dans la fusée Saturn V, sur le pas de tir, toute liaison avec l'extérieur étant coupée et la capsule scellée, un fil dénudé créa un court-circuit sous le siège des astronautes provoquant un incendie. La capsule étant alimentée en oxygène pur sous pression, les trois astronautes Virgil Grissom, Edward White et Roger Chaffee périrent en moins d'une minute, ayant eu juste le temps de crier "Au feu", "il y a un grave incendie", "faites nous sortir". Mais il était déjà trop tard pour les secourir. On retrouva l'intérieur de leur capsule presque totalement brûlée et leur combinaison pressurée était à moitié consummée par le feu.

Suite à cet accident tragique, tous les vol habités furent reportés jusqu'en 1968. La sécurité fut revue, les combinaisons pressurisées furent améliorées et l'oxygène pur fut remplacé par un mélange d'azote et d'oxygène dans un rapport 60/40.

Les progrès étant manifestes au fil des années, le budget de la NASA monta exponentiellement jusqu'en 1964 en suivant la courbe croissante du nombre de ses contractants.

En 1966, sous la nouvelle Administration Johnson, le budget annuel de la NASA qui avait décuplé depuis 1960 atteignit le montant record de 5.9 milliards de dollars (44 milliards de dollars actualisés) soit 0.4% du budget fédéral, soit près du double du budget attribué en 2020 (~23 milliards de dollars) en prévision du débarquement des hommes sur la Lune ! En 1967, le programme Apollo représentait un chiffre record de 69.8% du budget de la NASA avec 2.9 milliards de dollars de l'époque.

Le rôle de l'informatique devint prépondérant. Déjà à cette époque tous les moyens techniques de surveillance et de contrôle, les simulations, le contrôle des paramètres de vol, le monitoring des paramètres vitaux, la télémétrie, sans oublier le pilotage automatique, bref toute la technologie embarquée reposait sur l'informatique. Les systèmes informatiques de la NASA occupaient une plate-forme de plusieurs centaines de mètres carrés. Pourtant, comparée à la puissance des ordinateurs modernes, toute cette installation n'était pas plus puissante qu'un ordinateur portable d'aujourd'hui !

Apollo 4 : le test de la fusée Saturn V

Alors que von Braun préconisait de tester la fusée Saturn V étage par étage puis en combinant progessivement les différents étages, son directeur décida de la tester totalement montée pour gagner du temps. Le 9 novembre 1967, la première fusée Saturn V fut donc installée sur son pas de tir au Cap Kennedy (ex Cap Canaveral) pour la mission Apollo 4.

Sachant que les cinq moteurs-fusées F-1 offraient une poussée totale d'environ 3400 tonnes - le minimum nécessaire pour arracher les 3000 tonnes de la fusée à l'attraction terrestre -, mais ignorant les effets du lancement d'un tel engin, par sécurité la NASA installa les postes d'observation des ingénieurs, de la presse et du public à 5 km de distance. A l'heure prévue, les moteurs s'allumèrent mais l'imposante fusée ne sembla pas décoller. Puis, après un temps qui parut interminable - quelques secondes -, l'immense fusée s'arracha lentement du sol et s'éleva dans le ciel dans un bruit assourdissant accompagné de très fortes vibrations qui ne parvinrent aux observateurs que 16 secondes plus tard. On rapporte que l'un des journalistes présent tomba de sa chaise. Un autre déclara que la baie vitrée de son abri vibrait tellement fort qu'il dut la tenir des mains de peur qu'elle se brise. Mais le test du décollage avait réussi ! Restait maintenant à placer des hommes à bord et à rapidement les envoyer sur la Lune avant les Russes.

Signe des temps, sexisme oblige, mis à part les femmes "calculatrices" évoquées précédemment, les femmes occupant des postes techniques à responsabilités se comptaient sur les doigts d'une main à la NASA. Ainsi en 1969 il n'y avait qu'une seule femme dans la Fire Room 1 du Centre Spatial Kennedy, l'ingénieure Joann Hardin Morgan que l'on voit ci-dessus assurant une fonction de contrôleuse. Il faudra attendre 40 ans pour que des femmes deviennent astronautes dans le Groupe 8. Parmi elles se trouvaient Sally Ride, Kathryn Sullivan et Shannon Lucid. Ride fut la première femme astronaute américaine dans l'espace. Le 18 juin 1983, elle participa à la mission STS-7 à bord de la navette spatiale Challenger.

A voir : Wernher von Braun presents: Apollo / Saturn 5 rocket "Now in development", 1963

Apollo 4: "The first flight of a Saturn V launch vehicle", 1967

Le 16 juillet 1969, dans la Fire Room 1 du Centre Spatial Kennedy (KSC), les membres de l'équipe de lancement écoutent les félicitations du vice-président Spiro T. Agnew suite au lancement réussi d'Apollo 11. A gauche, on aperçoit un peu à gauche du centre et portant un polo sombre, Joann H. Morgan, la seule femme ingénieure parmi des dizaines d'hommes. Document NASA.

La fabuleuse aventure lunaire se concrétisa finalement pour les Etats-Unis entre 1968 et 1972. Au total, il y eut 5 vols préparatoires dont celui d'Apollo 8 qui atteignit l'orbite lunaire en 1968. Elle marqua les esprits car c'est durant cette mission que les astronautes photographièrent pour la première fois la Terre en couleur et qu'on se rendit compte combien elle était jolie et qu'il fallait protéger cette "oasis" comme la qualifia Jim Lowell. La naissance de l'écologie remonte à cette époque.

Avant même le programme Apollo, la NASA estimait que les astronautes avaient 50% de chance de réussir leur mission, autrement dit de revenir vivant. Certaines épouses furent choquées par l'accident survenu à l'équipage d'Apollo 1et ont très mal supporté les risques qu'encourrait leur mari dont Marjorie Ann, l'épouse de Frank Borman d'Apollo 8 qui exigea qu'il quitte la NASA après sa dernière mission. Borman quitta donc la NASA et l'USAF en 1970 et devint CEO (PDG) de la compagnie aérienne Eastern Air Lines.

Entre-temps, le programme lunaire culmina la nuit du 20 au 21 juillet 1969 avec le débarquement de l'homme sur la Lune ! Flashback sur la plus grande aventure du XXe siècle que personne n'a oublié.

A voir : Apollo 8 Saturn V rocket launch, 1968

Clairs de Terre photographiés respectivement le 24 décembre 1968 à 15h40 TU par l'équipage d'Apollo 8 (gauche) et le 20 juillet 1969 par l'équipage d'Apollo 11 (droite) lors de leur survol de la Lune à une centaine de kilomètres d'altitude. La première image fit forte impression et eut un retentissement mondial car pour la première fois l'homme découvrait pour ainsi dire sa planète vue de l'espace et la beauté de cette petite boule bleue, berceau de l'humanité, tachetée de zones vertes, rougeâtres et blanches Pour reprendre les mots de Jim Lovell d'Apollo 8, Neil Armstrong dira lors d'une conférence de presse qu'en voyant la beauté de cette "toute petite Terre" suspendue haut dans le ciel au-dessus de la surface lunaire, il pensa qu'"il était essentiel pour nous et pour toute l'humanité de préserver cette oasis". Pourtant, l'homme ne cesse de la saccager, de la polluer et de s'y battre, des combats fratricides bien futiles quand on relativiste un peu notre situation. Comme le rappela Armstrong, depuis la Lune, on peut cacher la Terre avec son pouce.... Documents NASA.

La mission Apollo 11

La rumeur prétend que le débarquement sur la Lune en 1969 fut filmé en studio. Si les astronautes d'Apollo 11 ont ramené des roches lunaires et si leurs traces comme leurs instruments et leurs déchets sont encore visibles sur la Lune, c'est bien la preuve qu'ils ont marché sur la Lune !

Ceci dit, pour préparer les astronautes à cette mission à haut risque, la NASA exigea qu'ils s'entrainent au sol. A partir de 1966 soit trois ans avant la mission, ils se sont donc entrainés en extérieur en scaphandre à monter et descendre du LEM (l'abréviation de Lunar Module), à transporter et manipuler les instruments, à filmer, à analyser et à récolter des roches au moyen des mêmes outils qu'ils allaient utiliser sur la Lune, l'effet de la faible gravité et l'isolement en moins.

A voir : Apollo 11 Prelaunch Press Conference EVA Training (1969)

APOLLO 11 - Lunar EVA Training, Launch and Mission Control

A gauche et au centre, le simulateur du projet LOLA (Lunar Orbit and Landing Approach) installé au centre Langley de la NASA grâce auquel les astronautes se sont entraînés au vol lunaire à partir de 1962. Le système consistait principalement en une cabine, un système de télévision en circuit fermé et de quatre grandes peintures murales de la Lune peintes à la main représentant des parties de la surface lunaire vues depuis différentes altitudes. Le projet LOLA coûta ~2 millions de dollars. A droite, l'entraînement des astronautes d'Apollo 11 en salle en train de simuler les activités extravéhiculaires dont la récolte d'une roche lunaire sous le regard et les conseils des experts de la NASA (voir les vidéos ci-dessus).

Comme on le voit sur les vidéos ci-dessus, la NASA prépara également une salle tout spécialement dans le but de familiariser l'équipage d'Apollo 11 avec leur mission dans l'environnement lunaire. Un LEM grandeur nature était posé au milieu de la salle et le sol était recouvert sur quelques dizaines de mètres carrés d'une épaisse couche de sable gris localement coloré afin de simuler la zone d'alunissage. Mais il y avait une différence majeure avec la réalité : des experts dont Wernher von Braun à l'occasion étaient présents dans un coin de la salle, les conseillant et scrutant leurs moindres gestes et une caméra filmait ces exercices d'EVA (Extravehicular Activities). Pendant toute cette préparation, les astronautes s'entrainèrent également au vol lunaire et à l'alunissage sur des simulateurs de vol.

La mission Apollo 11 débuta le 16 juillet 1969 - on célébra le 50e anniversaire en 2019 -. Quand plus tard les trois astronautes Neil Armstrong, Buzz Aldrin et Michael Collins relatèrent leur aventure, ils avouèrent qu'ils avaient peu dormi la veille du décollage. Sous un calme apparent, devant les responsabilités et la complexité de la mission, sans parler des nombreux risques que présentait cette mission - ils avaient 60% de chances de réussir leur mission et 50% de chances d'alunir et de décoller sans problème ! - leur adréaline les avait empêché de dormir et d'être vraiment frais et dispo pour cette mission historique. Mais ce n'était pas la première fois qu'ils embarquaient dans une fusée et prirent les choses avec relativisme et un certain optimisme tout en étant très concentrés sur leur mission.

L'équipage d'Apollo 11. De gauche à droite, le commandant de bord Neil Armstrong, le Lt Col Michael Collins et le Col Edwin Aldrin. Doc NIX.

Neil Armstrong, ingénieur en aérospatiale de formation, fut pilote de l'US Navy avant de devenir pilote d'essai pour la NASA. Il avait notamment piloté le X-15 et c'était longuement entraîné à piloter le module lunaire "Eagle" dont il connaissait également les faiblesses pour avoir échappé de justesse à un crash comme en fit également l'expérience l'un de ces collègues. Mais comme d'habitude, cet accident qui aurait pu lui coûter la vie ne l'a pas affecté outrement, considérant que cela faisait partie des essais.

Armstrong était commandant de bord sur la mission Apollo 11 et le seul civil de la mission. Buzz Aldrin était le pilote du LEM (LM-5 Eagle) et Michael Collins pilote du module de commande (CM-107 Columbia).

Le programme était tellement serré que les trois astronautes embarquèrent à bord de la capsule Apollo alors que les réservoirs de la fusée Saturn V étaient encore en cours de remplissage avec tous les risques que cela comportait.

Après quelques heures d'attente dans une position assez inconfortable au sommet de la fusée, les astronautes reçurent enfin le Go du CapCom.

Le 16 juillet 1969 à 8h32 locale (14h32 à Paris), la fusée Saturn V décolla de Cap Kennedy emportant à son bord les trois astronautes à destination de la Lune. Rien que d'y penser, c'était de la science-fiction. Et pourtant, ils étaient là tous les trois en train de réaliser un rêve apparemment impossible !

La fusée Saturn V est la plus grande et la plus puissante que l'homme ait jamais construite. Elle mesure 120 mètres de hauteur et pèse plus de 3000 tonnes en pleine charge, cent fois plus que celle utilisée par John Glenn et génère une poussée de près de 34 MN soit ~33 kt, équivalente à 220 millions de chevaux-vapeurs (bien que la comparaison soit inexacte car la fusée n'a pas de moteur à piston) ! Par comparaison la fusée Ariane V développe au décollage une poussée maximale de 14.4 MN ou 14.1 kt soit 2.3 fois inférieure (mais on ne lui demande pas d'aller sur la Lune). La puissance de la fusée Saturn V équivaut à celle des turbines d'environ 475 Airbus A480 démarrant ensemble !

Dans un vacarme infernal et un nuage de fumée, la fusée s'arracha lentement à l'attraction terrestre. Une minute plus tard, à 13 km d'altitude et à 3000 km/h, l'équipage subit une accélération de 4.5 g et des vibrations inimaginables.

A gauche, Neil Armstrong "dans sa bulle" au sens propre quelques heures avant le lancement de la fusée Saturn V en 1969. Ce n'était plus l'heure de rigoler. En effet, vu les risques de la mission - 60% de chance de réussir  sans tenir compte des caprices éventuels du LEM qu'il avait lui-même testé et les bugs des systèmes informatiques (et il y en eut) - la plus grande concentration était requise. Au centre, le célèbre badge que portait l'équipage sur sa combinaison spatiale A-7L (la blanche portée sur la Lune) et leur combinaison bleue (au retour, pendant la quarantaine). A droite, l'hommage aux héros de l'équipage d'Apollo XI sur le "Hall of Fame" d'Hollywood, même si Armstrong a toujours dit n'avoir fait que son travail.

Deux minutes et quarante secondes après le décollage, lorsque la fusée quitta l'atmosphère terrestre et eut consommé pratiquement tout son carburant, le 1er étage fut largué au-dessus de l'océan. A 66 km d'altitude et déjà propulsé à 10 km/s, le 2e étage fut largué et retomba doucement sur terre. Les ingénieurs du centre de contrôle se félicitèrent d'avoir réussi la première partie de la mission et allaient tous fêter cette réussite en soirée.

11 minutes après le décollage, après avoir atteint l'orbite, le moteur du 3e étage prit le relais à 186 km d'altitude à 25 km/s puis fut coupé temporairement, laissant la fusée poursuivre son vol sur sa lancée.

2h44 après le décollage, l'équipage ralluma le moteur du 3e étage pour atteindre la vitesse de 40 km/s et se libéra définitivement de l’attraction terrestre.

3h15 après le décollage, à 800 km d'altitude, parvenu en dehors de l'atmosphère terrestre, l'équipage d'Apollo 11 se sépara du 3e étage de la fusée. Le module de commande manoeuvra pour agripper le module lunaire et l'équipage poursuivit son voyage vers la Lune à environ 5500 km/h.

Vue du module de commande, la Lune occupa de plus en plus d'espace dans le ciel noir d'encre au point qu'au 3e jour elle occupa tous les hublots, envahissant le pupitre de commande d'une vive clarté.

Le 19 juillet, après plus de 75 heures de vol, au terme d'un périple de plus de 380000 km, Michael Collins plaça le module de commande et le LEM en orbite lunaire.

A voir : A la conquête de la Lune (1962-1968)

Apollo 11 Launch - version HD - Apollo 11 Launch, 1969

Ils ont marché sur la Lune, ORTF, 1969

A gauche et au centre, la fusée Saturn V acheminée vers son pas de tir. Au centre, une photo prise le 20 mai 1969. A droite et ci-dessous à gauche, la fusée Saturn V emportant l'équipage d'Apollo 11 décollant du Pad 39A du Cap Kennedy en Floride, le 16 juillet 1969 à 13h32 TU. Document restauré par l'auteur. Documents NASA, NASA Spaceflight et NASA. Au centre et à droite, l'une des trois fusées Saturn V ayant survécu et ses fameux moteurs F-1 exposée entre 1977 et 2003 à l'extérieur du centre JSC de la NASA à Houston au Texas. Corrodée par les intempéries, elle fut restaurée entre 2004 et 2007 puis exposée dans un hangard du JSC. Documents NASA et John Elk.

La descente du LEM

Le 20 juillet, après 100 heures 39 minutes de vol et 14 orbites lunaires, Neil Armstrong et Buzz Aldrin prirent place dans le LEM, laissant Collins aux commandes de la capsule en prévision du retour. Buzz Aldrin sépara le module de commande du LEM qui entama sa descente vers la Lune.

Le LEM quitta son orbite et commença sa chute contrôlée qui devait l'amener en pilotage automatique vers le site d’alunissage prévu quelque 11 minutes plus tard.

En les voyant s'éloigner du module de commande, Collins leur dira : "OK, vous voilà partis! Magnifique. Il me semble que vous avez une machine qui a bonne mine, même si vous avez la tête en bas. Soyez prudents, les gars!". Aldrin prit une photo du module du commande. "A plus tard" répondit Armstrong.

Mais les problèmes commencèrent. Un retard d'allumage de 1/10e de seconde de l'un des moteurs du LEM le fit dévier de 7 km de sa zone d'alunissage.

Un problème ne venant jamais seul, surtout sur un appareil à peine achevé comme l'était le LEM, la puissance de son moteur principal fluctua en dehors de tout contrôle et un problème non corrigé dans l'interface de rendez-vous radar puisait 13% d'énergie supplémentaire.

Mais ce n'était pas encore le plus grave. Les deux ordinateurs de bord, LGC et AGS, à peine plus puissants qu'une calculatrice moderne mais pesant 35 kg, étaient mal programmés et leur capacité mémoire (de 32 KB ROM et 2 KB RAM) comme leur processeur cadencé à 0.043 MHz (et constitué de 5000 portes logiques NOR) étaient sous-dimensionnés au point qu'ils furent saturés de données; ils se sont "plantés" et durent être réinitialisés à plusieurs reprises.

Quelques vues éclatées et schémas d'époque de la fusée Saturn V et du LEM (ces dessins mesurent entre 1600 et 6000 pixels). Plusieurs de ces illustrations ont été publiées dans le livre "APOLLO 11 Owner's Workshop Manual" édité par Haynes. La première infographie fut publiée par la BBC en 2019 et adaptée par l'auteur.

Ensuite, comme le rapporte la transcription des communications, à 102h 38m 26s (le mission report la mentionne à 102:39:02), le programme du Lunar Module Guidance Computer (LGC) afficha à plusieurs reprises une erreur "1202" qui déclencha une alarme sonore.

Avec une légère intonation d'urgence dans sa voie, Armstrong dit simplement : "Program Alarm". Mais l'équipage ne comprenait pas ce qu'elle signifiait. En effet, sur les enregistrements audios, 24 secondes plus tard on entend Armstrong demander à Aldrin : "What is it?" et demanda immédiatement à Houston de leur donner la signification de cette alarme. L'ingénieur Jack Garman répondit : "It's executive overflow", autrement dit le processeur de l'ordinateur de l'Eagle effectuait trop d'opérations et était saturé. Garman reconnut plus tard que son pouls battait alors à son maximum. Après vérification dans le manuel technique des alarmes - il y en avait quelques dizaines - , il jugea qu'elle était sans importance si elle ne se reproduisait pas et en informa Gene Krantz, le directeur de vol : "If it does not occur again, we're fine.[...] We are Go on this alarm, Flight". C'est alors que Krantz décida calmement de poursuivre la mission mais on sentait bien que la tension était montée d'un cran dans la salle de contrôle.

Le LEM d'Apollo 11 vu depuis le module de commande.

Peu après, Armstrong qui fut distrait un instant par cette alarme constata qu'il avait dépassé le point d'alunissage et dit calmement à Aldrin : "nous sommes un peu long". Rétrospectivement, selon les sélénologues "des zones de concentration de masse [ou mascons], tiraient gravitationnellement le LEM devant le site d'atterrissage prévu" (cf. le rapport du CSIRO, p299).

Armstrong nota aussi que la zone qu'il survolait était trop accidentée pour tenter un alunissage. En fait la NASA ne leur avait pas signalé la présence d'un grand cratère.

Sans ordinateur de bord, Armstrong et Aldrin étaient dans l'impossibilité de connaître la position et la vitesse exacte du LEM qui tombait plus rapidement que prévu. Alors que le sol arrivait à grande vitesse, sachant qu'il leur restait quelques minutes de carburant pour cette phase du vol, nos deux astronautes devaient garder leur calme tout en surveillant la descente du LEM, prêts à reprendre les commandes à tout instant. Pendant cette phase, le pouls d'Armstrong battait à seulement 80 pulsations par minute alors que celui d'Aldrin était à 160 !

Voyant que le LEM se dirigeait tout droit vers un cratère et des rochers, à 150 mètres d'altitude, Armstrong décida de prendre les commandes manuelles pour trouver un autre site d'alunissage. A ce moment là, son cœur battait à 156 pulsations par minute.

A 30 mètres du sol, Houston informa l'équipage qu'il restait 30 secondes de carburant. Armstrong cherchait toujours un site à l'écart des cratères et sur une surface plane.

The Eagle has landed !

Le 20 juillet 1969 à 21h17 heure de Paris, le LEM se posa sur la Lune, dans la mer de la Tranquillité (cf. cette carte de la Lune). Armstrong ordonna de couper le moteur. Aldrin l'arrêta à 102h 45m 44s. Il restait 18 secondes de carburant. Armstrong dit simplement et posément au Mission Control : "Houston, Tranquility Base here. The Eagle has landed". S'en suivit un éclatement de joie à Houston et dans le public ainsi qu'un grand soulagement pour tout le monde. Pour la première fois dans l'histoire de l'humanité, tous les peuples étaient réunis et tout le monde avait le sentiment de participer à une même Aventure ! Les Américains avaient remporté la course à la Lune. Pari gagné ! La "Pravda" n'en parla que brièvement dans une page intérieure et non illustrée de son journal.

A voir : What Aldrin Saw: Original Film vs. Reconstruction, LROC

Virtual AGC and AGS

Simulateur de l'ordinateur de bord d'Apollo 11

A lire : The Apollo Guidance Computer, Frank O'Brien, 2010

A gauche, Buzz Aldrin affairé près du LEM au cours de la mission Apollo 11 le 21 juillet 1969. Au centre, la manchette du "Washington Post" le même jour. A droite, les détails de la zone d'alunissage. L'encart est le compositage des photos AS11-40-5872 et AS11-40-5874. Notons que c'est toujours Buzz Aldrin qui apparaît sur les photos, Neil Armstrong portant la caméra. Documents NASA, Wikimedia et USGS adapté par l'auteur.

Mais la mission Apollo 11 n'était pas encore terminée. Après avoir pris un peu de repos, effectué les contrôles de routine, mis leur combinaison spatiale et dépressurisé le LEM, un peu plus de six heures plus tard, Armstrong et Aldrin furent prêts à débarquer sur la Lune et attendirent l'autorisation de la NASA.

En tant que commandant de bord, c'est Neil Armstrong qui descendit le premier du LEM par une petite écoutille placée sous le tableau de bord. Il descendit en marche arrière et sur les genoux jusqu'à la plate-forme où il put poser ses pieds sur l'échelle et descendre prudemment les quelques marches. Puis il posa le pied sur la Lune.  Il s'assura aussitôt qu'il pouvait remonter sur l'échelle du LEM. Il prit son élan et y parvint plus simplement que prévu. Tout se passait bien. Puis il se rendit compte que le sol était assez compact et osa faire quelques pas sur le sol lunaire. Peu après il prononça cette phrase qui resta à la postérité : "C'est un petit pas pour l'homme, mais un bon de géant pour l'humanité". Nous étions le 21 juillet 1969 à 3h56 heure de Paris, 109h 24m 12s après le début de la mission. Armstrong avait 38 ans.

Armstrong s'assura que tout allait bien au sol avant que Buzz Aldrin le suive quinze minutes plus tard. Armstrong s'émerveilla devant le paysage lunaire : "Magnifique vue ici". Mais devant ce paysage gris et désertique plongé dans un ciel noir d'encre, Buzz Aldrin n'était pas franchement du même avis et eut la même impression que James Lovell (Apollo 8) un an plus tôt qui considéra plutôt le paysage lunaire comme menaçant car gris, noir et accidenté. Ceci explique pourquoi Aldrin répondit à Armstrong : "Magnifique désolation !" et cela n'avait rien de positif. Mais il fallait taire ses sous-entendus aux médias.

Environ 1 heure après avoir déployé avec quelques difficultés le drapeau américain et les instruments, les astronautes furent interrompus par un appel téléphonique... 110h 16m 30s après le début de la mission, le président Nixon salua nos héros depuis le Bureau Oval de la Maison Blanche ! Saluons au passage la prouesse technique.

A télécharger : Apollo eBook for PC (.exe de 149 MB)

A lire : APOLLO 11 Owners' Workshop Manual, Haynes

Plans et schémas des vaisseaux spatiaux, Flight Global

Le système de communications en VHF entre les astronautes et le module de commande et en bande S avec la Terre (réseau DSN). Documents "Electronics World", August 1969.

Après avoir passé plus de 2 heures sur la Lune (2h 14m pour Armstrong et 1h 41 m pour Aldrin), les deux astronautes remontèrent dans le LEM pour la nuit. Ils dormirent par terre, recroquevillé sur le sol du LEM. Au terme d'un voyage de 380000 km qui dura plus de 3 jours, l'équipage d'Apollo 11 resta 21h 36m sur la Lune. Les astronautes récoltèrent 21.7 kg d'échantillons lunaires, prirent plusieurs centaines de photos, parcourant environ 250 mètres avec de nombreux aller-retour devant la caméra pour montrer aux scientifiques de quelle manière ils se déplaçaient sur la Lune.

Puis il fallut préparer le retour. La NASA n'avait pas prévu d'alternative si les astronautes ne parvenaient pas à décoller de la Lune. Tout le monde croisa donc les doigts pour que le LEM démarre du premier coup dans les conditions lunaires et parvienne à rejoindre le module de commande dans lequel les attendait Collins. Heureusement, cette phase critique s'est parfaitement bien déroulée.

Le vol de retour dura 60 heures tandis que le LEM mettra plusieurs semaines pour retomber sur la Lune.

L'équipage d'Apollo 11 revint sur Terre le 24 juillet 1969, riche d'avoir accompli l'un des plus grands rêves de l'humanité. Au total, leur voyage vers la Lune dura 195h 18m soit un peu plus de 8 jours. On estime qu'à cette occasion 650 millions d'auditeurs et téléspectateurs suivirent la mission d'Apollo 11.

Entre-temps, alors qu'ils venaient de poser le pied sur la Lune, les astronautes apprirent que la sonde russe Luna 15 s'était également posée sur la Lune dans la mer des Crises. Mais on apprit deux jours plus tard qu'en fait la sonde Luna 15 s'était écrasée sur la Lune. Le succès des Américains était total ainsi que leur suprématie dans l'espace. L'Amérique avait frappé un grand coup !

A voir : Le président Nixon téléphone à l'équipage d'Apollo 11 sur la Lune

(dont voici la transcription)

Vidéos restaurées d'Apollo 11 - Apollo Flight Journal

Apollo 11 Onboard Radio - Apollo 11 Audio Archives MOCR

Project Apollo Archive - Apollo archives - Apollo 11 - Apollo 11 Press Kit

Apollo 11 Lunar Surface Journal - Apollo 11 Spacelog

Neil Armstrong nous a quitté (1930-2012), sur le blog

Buzz Aldrin au cours de la mission Apollo 11 le 21 juillet 1969. Neil Armstrong dira cette phrase qui passera à la postérité : "c'est un petit pas pour l'homme, un pas de géant pour l'Humanité"... Documents NIX/NASA (images AS11-40-5903, AS11-40-5874 et AS11-40-5948).

La suite de l'histoire

Pendant près d'un an les trois astronautes furent reçus comme des héros dans 27 grandes villes de 23 pays, y compris à Bruxelles, Madrid et Paris où ils passèrent au moins une demi-journée. Mais tout le monde ne s'en félicita pas. Le peintre Pablo Picasso qui résidait alors en France déclara qu'il s'en fichait royalement et le philosophe Herbert Marcuse considérait le débarquement sur la Lune comme moins important que Mai 68... Il y aura toujours des rabats-joies.

Notons que Neil Armstrong était un homme réservé et foncièrement humble. S'il avait les compétences et le charisme nécessaires pour diriger des hommes et même des entreprises, il n'acceptait pas cette reconnaissance publique : "pourquoi me féliciter quand il s'agit de l'aboutissement du travail de toute une équipe ? [...] Pourquoi donc me considérer comme un héros quand d'autres auraient fait la même chose ? [...]J'aimerais que l'on efface les traces que j'ai laissé sur la Lune". Voilà ce qu'on appelle un héros malgré lui témoignant d'une grande modestie. Ceci explique qu'Armstrong finit par attaquer en justice ceux qui utilisaient son nom à son insu et qu'il cessa de signer des autographes sachant qu'on revendait sa signature à vil prix. La rançon de la gloire n'a pas que de beaux côtés. En revanche, comme on le voit ci-dessous à gauche, en 1982 il accepta volontiers de me signer un livre de la NASA consacré au programme Apollo que j'ai toujours dans ma bibliothèque.

L'autographe de Neil Armstrong. Collection T.Lombry.

En 2011, la seule signature ou l'autographe de Neil Armstrong se vendait entre 2500-5500$ tandis que les trois signatures furent estimées en 2019 entre 1500 et plus de 10000$ chez RR Auction.

Mais cette pratique qui vise à se faire de l'argent sur le dos des autres n'a jamais cessé comme en témoignent les enchères de Sotheby's en 2017 consacrées à l'exploration spatiale qui attirèrent autant les investisseurs que les collectionneurs.

Pour sa part, Buzz Aldrin, a souvent accepté qu'on monnaie sa signature ou se fasse payer pour ses interviews. C'est d'ailleurs le fond de commerce de beaucoup de stars. Quant à Michael Collins, en 2003 il vendit aux enchères la maquette d'un LEM qu'on lui offrit à Paris (chaque astronaute reçut un modèle réduit de 15x10x25 cm plaqué or 18 carats fabriqué par Cartier). C'est Cartier qui l'acheta pour la modique somme de 56000$ ! Quant au modèle du LEM que reçut Buzz Aldrin et un peu abimé, il fut vendu aux enchères par RR Auction en 2017 et atteignit le record de 149000$ ! Enfin, le modèle du LEM d'Armstrong qu'il offrit au Musée de l'Air et de l'Espace de Wapakoneta fut volé en 2017 mais on peut supposer que le jour où il réapparaîtra et sera mis aux enchères, son prix s'envolera ! Actuellement, une maquette du LEM en plastique peut valoir 1000$ aux enchères.

Apollo 11 fut suivie par 6 autres missions habitées dont 5 déposèrent des instruments scientifiques sur la Lune (sismographes, réflecteur laser, gnomon, etc) y compris une rover d'exploration (jeep) fabriquée par Boeing et ramenèrent près de 400 kg d'échantillons lunaires.

La moitié des échantillons récoltés ne furent pas étudiés car on décida de les réserver aux générations futures qui disposeront d'instruments plus performants pour les étudier et en extraire de nouvelles informations. Aussi, à partir de 2019 soit 50 ans après Apollo 11, ces "nouveaux" échantillons récoltés par Apollo 15, 16 et 17 furent analysés dans le cadre du programme ANGSA.

Ci-dessus, la caméra de la sonde lunaire LRO est passée entre 24 et 30 km d'altitude à la verticale de plusieurs sites d'alunissage des missions Apollo et prit les photos ci-dessus dans leur plus haute résolution (25 cm/pixel) qui furent publiées le 7 mars 2012. A gauche, le site d'Apollo 11 (20-21/7/1969) photographié à 24 km d'altitude. L'image montre même les traces laissées sur 50 m par Neil Armstrong et Buzz Aldrin près du module lunaire. Au centre, le site d'Apollo 12 (14-24/11/1969) qui montre également le site d'alunissage de la sonde Surveyor 3 (1967). A droite, le site d'Apollo 15 (26/7-7/8/1971) avec la jeep lunaire (LRV) qui laissa des traces sur près de 30 km. Documents NASA/GSFC/LROC/U.Az. Les dénégateurs (deniers en anglais) qui prétendent que l'homme n'a jamais posé les pieds sur la Lune auront du mal à expliquer la présence de ces objets et de ces traces sur la Lune... à moins de tout nier en bloc, ce qui clôt le débat ! Ci-dessous à gauche, le site d'alunissage d'Apollo 11 et les cratères rendant hommage aux trois astronautes. Voir aussi la carte lunaire de LROC. A droite, Buzz Aldrin cherchant "son cratère" sur une carte lunaire. Photo publiée le 25 juillet 2019 à l'occasion du 50e aniversaire de la mission Apollo XI.

Parmi les faits marquants de ces missions, il y eut l'accident d'Apollo 13 en 1970 qui, grâce à la ténacité du directeur de vol Eugène Kranz et la collaboration de tous les ingénieurs de la NASA, se transforma en échec le plus réussi.

Rappelons également qu'en 1971, au cours de la mission Apollo 15 qui utilisa pour la première fois la jeep lunaire (LRV), David Scott démontra l'expérience de la chute des corps de Galilée avec une plume et un marteau : qu'ils soient légers ou lourds, tous les corps chutent dans le vide avec la même accélération.

La dernière mission du programme Apollo eut lieu en décembre 1972. Au total, 14 astronautes foulèrent le sol de la Lune et la NASA lança 33 fusées Saturn V.

A l'époque d'Apollo 11, la NASA rassemblait plus de 400000 employés et contractants. Elle donna du travail à 20000 entreprises et impliqua de près ou de loin 10 millions d'Américains dans le programme lunaire ! Personne n'aurait imaginé qu'une démocratie, aussi grande fut-elle, aurait pu consacrer autant de ressources à des seules fins... politiques !

Au total, le programme Apollo représenta 56% du budget de la NASA soit 23.5 milliards de dollars sur un budget total de 41.7 milliards de dollars fin 1973.

Mais sans support de la communauté internationale et sans concurrent, le budget aloué au programme Apollo se réduisit à une peau de chagrin en 1973 (76.7 millions de dollars en 1973 sur un budget total annuel de 3.3 milliards de dollars). Au plus fort du programme Apollo, en 1966 le budget de la NASA représentait 4.5% du budget fédéral mais retomba à 1.4% en 1973. Il fallait bien se rendre à l'évidence, le programme prenait fin avec la mission Apollo 17.

Evolution des ressources de la NASA entre 1960 et 1973

A cette époque, on demanda à von Braun qui était alors chargé des programmes à long terme de la NASA ce qu'il envisageait à l'avenir. Il déclara : "si nous le voulons vraiment, d'ici 10 ans, nous pourrions déposer un homme sur Mars" - soit dès 1985 - mais à condition qu'on lui alloue les ressources dont le budget et qu'il dispose d'un moteur atomique sur la fusée Saturn V pour avoir l'impulsion suffisante pour une aussi longue mission. Comme chacun sait, ce projet ne vit jamais le jour car cela n'intéressa personne. En effet, ni le président Kennedy ni la NASA n'avaient envisagé de coloniser la Lune ou Mars mais juste de battre les Russes dans la course à l'espace. Quant aux militaires cachés derrière le projet, ils avaient acquis de l'expérience dans les moteurs-fusées et l'autoguidage bien utiles pour leurs missiles et leurs satellites-espions.

Vu le coût et le peu de retombées économiques, l’envoi de missions habitées vers la Lune fut remis en question dans les années 1980 tandis que la mission vers Mars fut reportée à plus tard. Tout le personnel fut dispersé et avec lui les compétences de la NASA. La plupart des astronautes ont repris une vie civile à la tête d'une entreprise ou sont devenus consultants. Ceux qui sont restés à la NASA ont occupé des places de direction ou formèrent la nouvelle génération d'astronautes. Seuls projets restés d'actualité, les colonies spatiales toujours chères à von Braun qui se concrétisèrent par la station Skylab puis par ISS, les missions d'explorations du système solaire au moyen de sondes automatiques et la construction d'un nouveau vecteur polyvalent et réutilisable qui se concrétisa par la future navette spatiale. On y reviendra. Mais plus personne n'entendit parler de colonisation de la Lune ou de Mars jusqu'aux annonces soi-disant concrètes faites par les grandes agences spatiales à partir de 2017 qui ont envisagé un débarquement sur la Lune au plus tôt dès 2024. Elles évoquaient également une mission habitée vers Mars à la même date, ce qui est tout à fait irréaliste car ce projet pharaonique ne pourra pas se concrétiser avant quelques décennies. On y reviendra.

Lunokhod 1 ou l'avènement des robots

Simulation du Lunokhod 1 qui explora la Lune en 1970. C'est le précurseur des robots d'exploration.

Alors que les Américains poursuivaient avec succès leur programme Apollo, les Russes abandonnèrent l'idée de déposer un homme sur la Lune mais certainement pas l'idée d'y déposer une machine. En effet, encouragés par les travaux précurseurs de Sergueï Korolev (décédé accidentellement en 1966), les ingénieurs russes développèrent des robots télécommandés. Cette solution était non seulement cent fois plus économique qu'un vol habité mais offrait également beaucoup moins de risques.

Le 17 novembre 1970, grâce au vaisseau spatial Luna 17 (Lunik 17) lancé par une fusée Proton, les Russes parvinrent à poser le robot Lunokhod 1 sur la Lune et le télécommander depuis la Terre. La NASA n'en croyait pas ses yeux !

Conçu pour fonctionner 90 jours, le Lunokhod fonctionna environ 11 mois jusqu'au 4 octobre 1971. Il transmit plus de 20000 images du sol lunaire et effectua plus de 200 analyses géologiques.

Les Russes enverront un second Lunokhod sur la Lune en 1973, cette fois équipé d'un réflecteur laser fabriqué par le CNRS.

Les Américains attendront 1996, soit plus de 25 ans, pour déposer un robot roulant sur un autre monde. C'était la mission Mars Pathfinder.

Cette idée d'envoyer des robots sur les astres lointains donna des idées à la NASA. A défaut de débarquement in situ sur les corps célestes, les ingénieurs conçurent des observatoires orbitaux et des sondes spatiales d’exploration, automatiques ou capables de recevoir des instructions de la Terre et même pour certaines, de revenir sur Terre avec leurs échantillons.

Pour certains scientifiques, ces missions robotisées étaient aussi plus éthiques et plus utiles que d’envoyer des hommes dans l’espace effectuer des cumulets ou essayer de manger des plats en sauce dans leur cabine...! Mais tout le monde ne partage pas cette vue pessimiste et sans doute empreinte de jalousie que nous offre la conquête spatiale. Nous reviendrons sur l'opinion du public à propos des retombées de l'espace.

Prochain chapitre

Navettes et stations permanentes

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