Programme Apollo

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Le programme Apollo est le programme spatial de la NASA mene durant la periode 1961-1972, qui a permis aux Etats-Unis d'envoyer pour la premiere fois des hommes sur la Lune. Il est lance par le president John F. Kennedy le 25 mai 1961, lors de son discours Special Message to the Congress on Urgent National Needs, essentiellement pour reconquerir le prestige americain mis a mal par les succes de l'astronautique sovietique, a une epoque ou la guerre froide entre les deux superpuissances battait son plein.

Le programme avait pour objectif de poser un homme sur la Lune avant la fin de la decennie. Le 21 juillet 1969, cet objectif etait atteint par deux des trois membres d'equipage de la mission Apollo 11, Neil Armstrong et Buzz Aldrin. Cinq autres missions se sont posees par la suite sur d'autres sites lunaires et y ont sejourne jusqu'a trois jours. Ces expeditions ont permis de rapporter 382 kilogrammes de roche lunaire et de mettre en place plusieurs batteries d'instruments scientifiques. Les astronautes ont effectue des observations in situ au cours d'excursions sur le sol lunaire d'une duree pouvant atteindre huit heures, assistes a partir d'Apollo 15 par un vehicule tout-terrain, le Rover lunaire Apollo.

Aucun vol orbital americain n'avait encore ete realise en mai 1961. Pour remplir l'objectif fixe par le president, la NASA lanca plusieurs programmes destines a preparer les futures expeditions lunaires : le programme Gemini pour mettre au point les techniques de vol spatial et des programmes de reconnaissance (programme Surveyor, Ranger...) pour, entre autres, cartographier les zones d'atterrissage et determiner la consistance du sol lunaire. Pour atteindre la Lune, les responsables finirent par se rallier a la methode audacieuse du rendez-vous en orbite lunaire, qui necessitait de disposer de deux vaisseaux spatiaux, dont le module lunaire destine a l'atterrissage sur la Lune. La fusee geante de 3 000 tonnes Saturn V, capable de placer en orbite basse une masse de 140 tonnes, fut developpee pour lancer les vehicules de l'expedition lunaire. Le budget alloue a ce programme sera considerable (153 milliards de dollars US en valeur 2019 corrigee de l'inflation) et mobilisera jusqu'a 400 000 personnes. Deux accidents graves sont survenus au cours du projet : l'incendie au sol du vaisseau spatial Apollo 1, dont l'equipage perit brule et qui entraina un report de pres de deux ans du calendrier, et l'explosion d'un reservoir a oxygene du vaisseau spatial Apollo 13, dont l'equipage survecut en utilisant le module lunaire comme vaisseau de secours.

Les missions lunaires ont permis d'avoir une meilleure connaissance de notre satellite naturel. Le programme Apollo a favorise la diffusion d'innovations dans le domaine des sciences des materiaux et a contribue a l'essor de l'informatique ainsi que des methodes de gestion de projet et de test. Les photos de la Terre, monde multicolore isole dans un espace hostile, ainsi que celles de la Lune, monde gris et mort, ont favorise une prise de conscience mondiale sur le caractere exceptionnel et fragile de notre planete. Le programme est a l'origine d'une scission dans la communaute scientifique et parmi les decideurs entre partisans d'une exploration robotique, jugee plus efficace, et ceux pour qui l'exploration humaine a une forte valeur symbolique, qui justifie son surcout.

Durant les annees 1950, la guerre froide bat son plein entre les Etats-Unis et l'Union sovietique, les deux superpuissances de l'epoque. Elle se traduit par des affrontements militaires indirects (guerre de Coree, crise de Cuba) et une course aux armements qui porte notamment sur le developpement de missiles intercontinentaux porteurs de tetes militaires nucleaires capables d'atteindre le territoire national de l'adversaire. Les deux pays developpent ces fusees en s'appuyant largement sur les travaux et l'expertise de savants et techniciens allemands (comme Wernher von Braun, qui deviendra le responsable du developpement de Saturne V) , qui ont mis au point le premier engin de ce type lors de la Seconde Guerre mondiale, la fusee V2. L'Union sovietique prend une certaine avance en reussissant, en 1956, le premier tir d'un missile intercontinental, la R-7 Semiorka, ancetre direct de la fusee Soyouz. Cette fusee de 267 tonnes est particulierement puissante, capable d'emporter une bombe A pesant 5 tonnes. Les missiles americains a longue portee, developpes plus tardivement, car concus pour lancer des bombes H techniquement plus avancees et beaucoup plus legeres (1,5 tonne), sont de taille plus reduite et sont encore en phase de mise au point a la fin des annees 1950^[1].

En juillet 1955, les Etats-Unis et l'URSS annoncent, chacun de leur cote, qu'ils lanceront un satellite artificiel dans le cadre des travaux scientifiques prevus pour l'Annee geophysique internationale (juillet 1957 - decembre 1958)^[2]. Debut 1956, le concepteur de la Semiorka, Serguei Korolev, reussit a convaincre les dirigeants sovietiques d'utiliser son missile comme lanceur spatial^[3]. A la surprise generale, le 4 octobre 1957, l'Union sovietique est la premiere a placer en orbite le satellite Spoutnik 1. L'opinion internationale est fascinee par cet evenement, qui semble presager le debut d'une nouvelle ere technique et scientifique. C'est un choc pour les responsables et l'opinion publique americains, jusqu'alors persuades de leur superiorite technique. Les dirigeants sovietiques, d'abord surpris par l'impact de ce lancement, ne tardent pas a comprendre le prestige international que le regime peut retirer des succes de sa politique spatiale ; ils decident de se lancer dans un programme ambitieux^[4].

A la meme epoque, le programme Vanguard, pendant americain du programme spatial russe lance tardivement et trop ambitieux, enchaine les echecs. L'equipe de Wernher von Braun parvient finalement a lancer le premier satellite americain, Explorer 1, le 1^er fevrier 1958, grace au lanceur Juno I, improvise a partir d'un missile balistique Redstone. Mais la petite taille de la charge utile, comparee a celle de Spoutnik, semble confirmer l'avance sovietique. Bien que reticent a investir massivement dans le spatial civil, le president americain Dwight D. Eisenhower decide, le 29 juillet 1958, de la creation d'une agence spatiale civile, la NASA, qui doit permettre de federer les efforts americains pour mieux contrer les reussites sovietiques : la course a l'espace est lancee^[a]. La meme annee voit naitre le programme Mercury, qui doit permettre la mise en orbite des premieres missions habitees americaines.

Mais les Sovietiques, qui disposent d'une avance importante et d'une fusee fiable pouvant emporter une grosse charge utile, continuent au cours des annees suivantes de multiplier les premieres : premier etre vivant place en orbite avec la chienne Laika (Spoutnik 2), premier satellite a echapper a l'attraction terrestre (Luna 1), premier satellite a s'ecraser sur la Lune (Luna 2), premiere photo de la face cachee de la Lune (Luna 3), premier etre vivant a revenir vivant apres un sejour dans l'espace (les chiens Belka et Strelka de Spoutnik 5), premier survol de Venus (Venera 1).

Lorsqu'il arrive au pouvoir, en janvier 1961, le president americain John F. Kennedy est, comme son predecesseur, peu enclin a donner des moyens importants au programme spatial civil^[5]. Mais le lancement du premier homme dans l'espace par les Sovietiques (Youri Gagarine, 12 avril 1961) le convainc de la necessite de disposer d'un programme spatial ambitieux pour recuperer le prestige international perdu. L'echec du debarquement de la baie des Cochons (avril 1961) destine a renverser le regime de Fidel Castro installe a Cuba, qui ecorne un peu plus l'image des Etats-Unis aupres des autres nations, contribue egalement sans doute a son changement de position^[6].

John Kennedy demande a son vice-president Lyndon B. Johnson de lui designer un objectif qui permettrait aux Etats-Unis de reprendre le leadership a l'Union sovietique. Parmi les pistes evoquees figurent la creation d'un laboratoire spatial dans l'espace et un simple survol lunaire. Le vice-president, qui est un ardent partisan du programme spatial, lui repond que la recherche et l'industrie americaine ont la capacite d'envoyer une mission habitee sur la Lune et lui recommande de retenir cet objectif^[7]. Le 25 mai 1961, le president annonce devant le Congres des Etats-Unis, lors du Special Message to the Congress on Urgent National Needs, le lancement d'un programme qui doit amener des astronautes americains sur le sol lunaire << avant la fin de la decennie >>^[8],[b]. Il confirme sa decision dans un autre discours reste celebre, << we choose to go to the Moon >>, le 12 septembre 1962^[9].

La proposition du president recoit un soutien enthousiaste des elus de tous les horizons politiques ainsi que de l'opinion publique, traumatises par les succes de l'astronautique sovietique^[10]. Le premier budget du nouveau programme baptise Apollo -- nom choisi par Abe Silverstein, a l'epoque directeur des vols spatiaux habites^[11],[c] -- est vote a l'unanimite par le Senat americain. Les fonds alloues a la NASA passent de 400 millions de dollars en 1960 a 5,9 milliards de dollars en 1966, annee de son budget le plus important (environ 45 milliards valeur 2015). La NASA, grace aux qualites manoeuvrieres de son administrateur James E. Webb, un vieux routier de la politique, peut obtenir chaque annee les fonds qu'elle souhaite jusqu'au debarquement sur la Lune, meme lorsque le soutien des elus commence a faiblir apres 1963. James Webb sait en particulier s'assurer un appui solide aupres du president Lyndon B. Johnson qui a succede au president Kennedy assassine en 1963^[12].

Des 1959, des etudes sur la maniere de poser un engin habite sur la Lune sont lancees au sein de l'agence spatiale americaine dans une perspective a long terme. Trois scenarios principaux se degagent^[12] :

• l'envoi direct d'un vaisseau sur la Lune (<< Direct Ascent >>) : une fusee de forte puissance, de type Nova, envoie le vaisseau complet ; celui-ci atterrit sur la Lune puis en decolle avant de retourner sur la Terre ;
• le rendez-vous orbital autour de la Terre (EOR, pour << Earth-Orbit Rendez-vous >>) : pour limiter les risques et le cout de developpement de la fusee Nova, les composants du vaisseau sont envoyes en orbite terrestre par deux ou plusieurs fusees moins puissantes. Ces differents elements sont assembles en orbite en utilisant eventuellement une station spatiale comme base arriere. Le deroulement du vol du vaisseau, par la suite, est similaire a celui du premier scenario ;
• le rendez-vous en orbite lunaire (LOR, pour << Lunar Orbital Rendez-vous >>) : une seule fusee est requise, mais le vaisseau spatial comporte deux sous-ensembles qui se separent une fois que l'orbite lunaire est atteinte. Un module dit << lunaire >> se pose sur la Lune avec deux des trois astronautes et en decolle pour ramener les astronautes jusqu'au module dit << de commande >>, reste en orbite autour de la Lune, qui prend en charge le retour des astronautes vers la Terre. Cette solution permet d'economiser du poids par rapport aux deux autres scenarios (beaucoup moins de combustible est necessaire pour faire alunir puis decoller les hommes sur la Lune) et permet de concevoir un vaisseau destine a sa mission proprement lunaire. En outre, la fusee a developper est moins puissante que celle requise par le premier scenario.

Lorsque le president americain John Kennedy donne a la NASA, en 1961, l'objectif de faire atterrir des hommes sur la Lune avant la fin de la decennie, l'evaluation de ces trois methodes est encore peu avancee. L'agence spatiale manque d'elements : elle n'a pas encore realise un seul veritable vol spatial habite (le premier vol orbital de la capsule Mercury n'a lieu qu'en septembre 1961). L'agence spatiale ne peut evaluer l'ampleur des difficultes soulevees par les rendez-vous entre engins spatiaux et elle ne maitrise pas l'aptitude des astronautes a supporter de longs sejours dans l'espace et a y travailler ; ses lanceurs ont essuye par ailleurs une serie d'echecs qui l'incitent a la prudence dans ses choix techniques.

Le choix de la methode conditionne les caracteristiques des vehicules spatiaux et des lanceurs a developper, et tout retard pris dans cette decision pese sur l'echeance La NASA va donc mettre plus d'un an, passe en etudes et en debats, avant que le scenario du LOR soit finalement retenu.

Au debut de cette phase d'etude, la technique du rendez-vous en orbite lunaire (LOR) est la solution qui a le moins d'appui, malgre les demonstrations detaillees de John C. Houbolt du centre de recherche Langley, son plus ardent defenseur. Aux yeux de beaucoup de specialistes et responsables de la NASA, le rendez-vous entre module lunaire et module de commande autour de la lune parait instinctivement trop risque : si les modules n'arrivent pas a se rejoindre en orbite lunaire, les astronautes occupant le module lunaire n'ont pas le recours de retourner vers la Terre contrairement aux autres scenarios ; ils sont alors condamnes a tourner indefiniment autour de la Lune. Les avantages du LOR, en particulier le gain sur la masse a placer en orbite, ne sont pas apprecies a leur juste mesure. Toutefois, au fur et a mesure que les autres scenarios sont approfondis, le LOR gagne en credibilite. Les partisans du vol direct -- Max Faget et ses hommes du centre des vols habites -- se rendent compte de la difficulte de faire atterrir un vaisseau complet sur le sol lunaire, accidente et aux caracteristiques incertaines^[13]. Wernher von Braun, qui dirige l'equipe du centre de vol spatial Marshall qui doit developper le lanceur et est partisan d'un rendez-vous orbital terrestre, finit lui-meme par etre convaincu que le LOR est le seul scenario qui permettra de respecter l'echeance fixee par le president Kennedy^[13].

Au debut de l'ete 1962, alors que les principaux responsables de la NASA se sont tous convertis au LOR, ce scenario se heurte au veto de Jerome Wiesner (en), conseiller scientifique du president Kennedy. Le choix du LOR est finalement enterine le 7 novembre 1962. Des juillet, onze societes aerospatiales americaines sont sollicitees pour la construction du module lunaire sur la base d'un cahier des charges sommaire^[14].

Le 5 mai 1961, soit vingt jours avant le lancement du programme Apollo, l'astronaute Alan Shepard effectue le premier vol spatial americain (mission Mercury 3). En fait, il s'agit d'un simple vol suborbital car la fusee Mercury-Redstone utilisee (il n'y a pas d'autre lanceur disponible) n'a pas une puissance suffisante pour placer en orbite la petite capsule spatiale Mercury, d'une masse un peu superieure a une tonne^[d]. Le programme lunaire necessite de pouvoir placer en orbite basse une charge utile de 120 tonnes. Le changement d'echelle qui en resulte est particulierement important : la NASA va passer de la fusee de 30 tonnes qui a lance Alan Shepard aux 3 000 tonnes de Saturn V, qui necessitera de developper des moteurs d'une puissance aujourd'hui inegalee, ainsi que des technologies nouvelles comme l'utilisation de l'hydrogene liquide.

Les effectifs affectes au programme spatial civil vont croitre en proportion. Entre 1960 et 1963, le nombre d'employes de la NASA passe de 10 000 a 36 000. Pour accueillir ses nouveaux effectifs et disposer d'installations adaptees au programme lunaire, la NASA cree trois nouveaux centres entierement affectes au programme Apollo aux perimetres precisement delimites.

Le Manned Spacecraft Center (MSC)^[e], edifie en 1962 pres de Houston, au Texas, est destine a la conception et la qualification des vaisseaux spatiaux (module lunaire et CSM), l'entrainement des astronautes et le suivi des missions a partir de leur decollage. Parmi les installations presentes sur le site, on trouve le centre de controle des missions, les simulateurs de vol et des equipements destines a simuler les conditions spatiales et utilises pour tester les livraisons des industriels. Le centre est dirige par Robert Gilruth, ancien ingenieur du NACA, qui joue un role de premier plan pour l'activite des vols habites americains depuis 1958. Contrairement aux deux autres etablissements crees pour le programme Apollo, le MSC est active des le programme Gemini. En 1964, il emploie 15 000 personnes, dont 10 000 employes de societes aerospatiales^[15],[16].

Le centre de vol spatial Marshall (George C. Marshall Space Flight Center, ou MSFC) est une ancienne installation de l'Armee de terre (Redstone Arsenal) situee pres de Huntsville, dans l'Alabama, transferee en 1960 a la NASA avec les specialistes en majorite allemands de missiles balistiques diriges par Wernher von Braun qui y travaillaient. Von Braun en restera le responsable jusqu'en 1970. Le centre est specialise dans la conception et la qualification des lanceurs de la famille Saturn. On y trouve des bancs d'essais, des bureaux d'etude et des installations d'assemblage. Les premiers exemplaires de la fusee Saturn I y sont construits avant que le reste de la production soit confie a l'industrie. Il emploiera jusqu'a 20 000 personnes^[15],[17].

Le centre spatial Kennedy (KSC), situe sur l'ile Meritt en Floride, est le site d'ou sont lancees les fusees geantes du programme Apollo. La NASA, qui a besoin d'installations a l'echelle de la fusee Saturn V, met en construction en 1963 cette nouvelle base de lancement qui jouxte celle de Cap Canaveral appartenant a l'Armee de l'Air americaine et d'ou sont parties, jusqu'alors, toutes les missions habitees et les sondes spatiales de l'agence spatiale^[18]. Le centre effectue la qualification de la fusee assemblee (<< all up >>) et controle les operations sur le lanceur jusqu'a son decollage. Il emploie en 1965 environ 20 000 personnes. Au coeur du centre spatial, le complexe de lancement 39 comporte deux aires de lancement et un immense batiment d'assemblage, le VAB (hauteur 140 metres), dans lequel plusieurs fusees Saturn V peuvent etre preparees en parallele. Plusieurs plates-formes de lancement mobiles permettent de transporter la fusee Saturn assemblee jusqu'au site de lancement. Le premier lancement depuis le nouveau terrain est celui d'Apollo 4, en 1967. Jusqu'en 2011, le complexe etait utilise pour lancer la navette spatiale americaine^[15],[19].

D'autres etablissements de la NASA jouent un role moins direct ou ne consacrent qu'une partie de leur activite au programme Apollo. En 1961, le centre spatial John C. Stennis est edifie dans l'Etat du Mississippi. Le nouveau centre dispose de bancs d'essais utilises pour tester les moteurs-fusees developpes pour le programme^[20]. L'Ames Research Center est un centre de recherche ancien (1939) situe en Californie, dont les souffleries sont utilisees pour mettre au point la forme de la capsule Apollo en vue de sa rentree dans l'atmosphere terrestre. Le Langley Research Center (1914), situe a Hampton (Virginie), abrite egalement de nombreuses souffleries. Il a servi jusqu'en 1963 de siege au MSC et continue, par la suite, a abriter certains simulateurs du programme. Le Jet Propulsion Laboratory (1936), pres de Los Angeles (Californie), est specialise dans le developpement des sondes spatiales. C'est dans ce centre que sont concues les familles de sondes spatiales qui vont permettre de reconnaitre l'environnement lunaire (programme Surveyor, etc.)^[21].

Les principales entreprises de l'astronautique sont fortement impliquees dans le programme, ce qui se traduit par un accroissement considerable des effectifs -- le personnel affecte aux projets de la NASA passe durant cette periode de 36 500 a 376 500 employes -- et la construction d'etablissements de grande taille. La societe californienne North American, avionneur celebre pour avoir construit les B-25 et le chasseur Mustang durant la Seconde Guerre mondiale, va jouer un role central dans le programme. L'arret et l'echec de plusieurs projets aeronautiques ont conduit son president a miser sur le developpement de l'astronautique. La societe s'est deja distinguee dans le domaine en produisant l'avion fusee X-15. Pour le programme Apollo, la societe fournit pratiquement tous les composants sensibles, hormis le module lunaire qui est confie a la societe Grumman implantee a Bethpage, Long Island (Etat de New York). La division moteur Rocketdyne de North American fabrique les deux principaux moteurs-fusees, les J-2 et F-1, dans l'usine de Canoga Park, tandis que sa division Espace construit le deuxieme etage de la Saturn V a Seal Beach et le module de commande et de service Apollo a Downey. L'incendie du vaisseau Apollo 1 et de nombreux problemes rencontres dans le developpement du programme entraineront la fusion de North American avec la societe Rockwell Standard Corporation en 1967 ; le nouveau groupe developpera dans les annees 1970-1980 la navette spatiale americaine, avant d'etre absorbe en 1996 par Boeing. La societe McDonnell Douglas construit le troisieme etage de la Saturn V a Huntington Beach, en Californie, tandis que le premier etage est construit dans l'etablissement de Michoud (Louisiane) de la NASA par la societe Chrysler. Parmi les fournisseurs de premier plan figure le laboratoire des instruments du Massachusetts Institute of Technology (MIT), qui concoit le systeme de pilotage et de navigation des deux vaisseaux habites Apollo^[22].

Le projet Apollo a constitue un defi sans precedent sur le plan de la technique et de l'organisation : il fallait mettre au point un lanceur spatial dont le gigantisme generait des problemes jamais rencontres jusque-la, deux nouveaux moteurs innovants -- par leur puissance avec le F-1, ou par leur technologie avec le J-2 --, des vaisseaux spatiaux d'une grande complexite avec une exigence de fiabilite elevee (probabilite de perte de l'equipage inferieure a 0,1 %) et un calendrier tres tendu (huit ans entre le demarrage du programme Apollo et la date butoir fixee par le president Kennedy pour le premier atterrissage sur la Lune d'une mission habitee). Le programme a connu de nombreux deboires durant la phase de developpement qui ont tous ete resolus grace a la mise a disposition de ressources financieres exceptionnelles avec un point culminant en 1966 (5,5 % du budget federal alloue a la NASA), mais egalement une mobilisation des acteurs a tous les niveaux et la mise au point de methodes organisationnelles (planification, gestion de crises, gestion de projet) qui ont fait ecole par la suite dans le monde de l'entreprise.

Budget de la NASA entre 1959 et 1970 (en milliards de dollars)^[23],[24]

Annee	1959	1960	1961	1962	1963	1964	1965	1966	1967	1968	1969	1970
Budget du programme Apollo	-	-	-	0,535	1,285	2,27	2,51	2,97	2,91	2,556	2,025	1,75
Budget total de la NASA	0,145	0,401	0,744	1,257	2,552	4,171	5,093	5,933	5,426	4,724	4,253	3,755
Budget NASA (% du budget de l'Etat federal)	0,2	0,5	0,9	1,4	2,8	4,3	5,3	5,5	3,1	2,4	2,1	1,7

La mise au point du moteur F-1, d'architecture conventionnelle mais d'une puissance exceptionnelle (690 tonnes de poussee, 2,5 tonnes d'ergols brules par seconde), est tres longue a cause de problemes d'instabilite au niveau de la chambre de combustion qui ne sont resolus qu'en combinant etudes empiriques (comme l'utilisation de petites charges explosives dans la chambre de combustion) et travaux de recherche fondamentale^[25]. Le deuxieme etage de la fusee Saturn V, qui constitue deja un tour de force technique du fait de la taille de son reservoir d'hydrogene liquide, a beaucoup de mal a faire face a la cure d'amaigrissement imposee par l'augmentation de la charge utile au fur et a mesure de son developpement^[26]. Mais les difficultes les plus importantes touchent les deux modules habites du programme : le CSM et le module lunaire Apollo. Le lancement du developpement du module lunaire a pris un an de retard a cause des atermoiements sur le scenario du debarquement lunaire. Il s'agit d'un engin entierement nouveau, pour lequel aucune experience anterieure ne peut etre utilisee, par ailleurs tres complexe du fait de son role. Les problemes multiples -- masse nettement superieure aux previsions initiales, difficulte de mise au point des logiciels indispensables a la mission, qualite deficiente, motorisation -- entrainent des retards tellement importants qu'ils mettent a un moment en danger la tenue de l'echeance du programme tout entier^{[27],[28],[29],[30]}.

Les tests prennent une importance considerable dans le cadre du programme puisqu'ils representent pres de 50 % de la charge de travail totale. L'avancee de l'informatique permet, pour la premiere fois dans un programme astronautique, de derouler automatiquement la sequence des tests et l'enregistrement des mesures de centaines de parametres (jusqu'a 1 000 pour un etage de la fusee Saturn V), ce qui permet aux ingenieurs de se concentrer sur l'interpretation des resultats et reduit la duree des phases de qualification. Chaque etage de la fusee Saturn V subit ainsi quatre sequences de test : un test sur le site du constructeur, deux sur le site du MSFC, avec et sans mise a feu avec des sequences de test par sous-systeme puis repetition du compte a rebours, et un test d'integration enfin au centre spatial Kennedy une fois la fusee assemblee^[31].

Le premier groupe de sept astronautes selectionnes pour le programme Mercury avait ete recrute parmi les pilotes d'essais militaires ayant un diplome de niveau minimum licence dans des domaines touchant a l'ingenierie, ages de moins de 40 ans et satisfaisant une batterie de criteres physiques et psychologiques. Les vagues de recrutement effectuees en 1962 (9 astronautes du groupe 2), 1963 (14 astronautes du groupe 3) et 1966 (15 astronautes du groupe 5) utilisent les memes criteres de selection mais visent a rajeunir et diversifier : l'age maximal de 40 ans est plafonne a 35 puis 34 ans, alors que l'exigence en nombre d'heures de vol est abaissee et la gamme des diplomes acceptes est elargie. En parallele, deux groupes d'astronautes scientifiques detenteurs d'un doctorat sont recrutes en 1965 (groupe 4) et 1967 (groupe 6), dont un seul volera^[32].

Les astronautes passent beaucoup de temps dans les simulateurs du CSM et du module lunaire, mais recoivent egalement, entre autres, des cours d'astronomie pour la navigation astronomique, de geologie pour les preparer a l'identification des roches lunaires et de photographie. Ils passent de nombreuses heures de vol sur des avions d'entrainement a reaction T-38 pour maintenir leur competence de pilote (trois astronautes du groupe 3 se tueront en s'entrainant sur T-38). Ils sont impliques tres en amont dans le processus de conception et de mise au point des vaisseaux habites^[33]. Enfin, on leur demande de consacrer une partie de leur temps a des taches de relations publiques qui se traduisent par des tournees dans les entreprises qui participent au projet. Deke Slayton joue un role officieux mais effectif de chef des astronautes, en selectionnant les equipages de chaque mission et en defendant le point de vue des astronautes durant l'elaboration du projet et des missions^[34].

Les vehicules spatiaux Apollo sont initialement concus pour donner une autonomie complete a l'equipage en cas de coupure des communications avec le centre de controle a Terre. Cette autonomie procuree par les programmes du systeme de navigation et de pilotage sera dans les faits fortement reduite lorsque les procedures suivies par les missions Apollo seront figees : en raison de l'impossibilite de reduire les dimensions et du poids d'un ordinateur complet^[35], la capsule n'embarquera qu'un ordinateur de bord limite, et c'est le controle au sol a Houston qui fournira les principaux parametres, tels que la position du vaisseau spatial ainsi que le vecteur de la poussee avant chaque allumage des moteurs. Houston dispose au moment des premiers vols vers la Lune de moyens de calcul plus puissants et, grace a la telemesure, connait parfaitement la position des vaisseaux et leur trajectoire. Une fois une phase de vol engagee, c'est toutefois a l'ordinateur de bord d'appliquer les corrections necessaires en se basant sur ses capteurs et ses capacites de calcul. Par ailleurs, l'ordinateur joue un role essentiel pour le controle des moteurs (fonction autopilote) et gere de nombreux sous-systemes, ce qui lui vaut le surnom de quatrieme homme de l'equipage^[36]. Sans l'ordinateur, les astronautes n'auraient pu poser le module lunaire sur la Lune, car lui seul pouvait optimiser suffisamment la consommation de carburant pour se contenter des faibles marges disponibles^[37].

La NASA est, des le lancement du projet, tres sensible aux problemes de fiabilite. En cas de difficulte, l'envoi d'une mission de secours n'etant pas envisageable, la priorite est donnee a la fiabilite et la redondance des composants^[38]. L'envoi d'astronautes sur le sol lunaire est une entreprise beaucoup plus risquee que les vols spatiaux autour de la Terre. Pour les missions en orbite terrestre, en cas d'incident grave, le retour est assure relativement facilement par une breve poussee des retrofusees. Par contre, une fois que le vaisseau a quitte l'orbite terrestre, un retour des astronautes sur Terre necessite que les principaux sous-systemes ne connaissent aucune defaillance. De maniere assez empirique, la NASA avait determine que les composants du vaisseau devaient permettre d'atteindre une probabilite de succes de mission de 99 %, tandis que la probabilite de perte de l'equipage devait etre inferieure a 0,1 %, en ne tenant pas compte des micro-meteorites ni des rayons cosmiques, dont les effets etaient mal connus a l'epoque^[39],[f]. L'architecture des sous-systemes et la qualite des composants elementaires des vehicules et du lanceur devaient donc respecter ces objectifs.

Des choix techniques garantissant une grande fiabilite sont retenus sur le module lunaire comme sur le module de commande et de service. Les ergols liquides utilises par les moteurs sont hypergoliques, c'est-a-dire qu'ils s'enflamment spontanement quand ils sont mis en contact et ne sont pas a la merci d'un systeme d'allumage defaillant. Leur mise sous pression est effectuee classiquement grace a de l'helium, supprimant le recours a une fragile turbopompe. Pour parvenir au taux de fiabilite vise sur les autres sous-systemes, la NASA envisage d'abord de donner aux astronautes la possibilite de reparer les composants defaillants. Mais ce choix suppose de former les astronautes a des systemes nombreux et complexes, d'emporter des outils et des pieces de rechange et de rendre accessibles les composants a reparer, ce qui les rend vulnerables a l'humidite et a la contamination. La NASA renonce a cette solution en 1964^[40] et decide d'integrer dans la conception du vaisseau des solutions de contournement permettant de pallier toute anomalie affectant un sous-systeme critique.

En cas de panne, des systemes de secours prennent le relais dans un mode plus ou moins degrade. Ainsi, le systeme de navigation du module lunaire (ordinateur et systeme inertiel) est double par un systeme de secours developpe par un autre constructeur, pour eviter qu'une meme faille logicielle mette en panne les deux systemes. Les quatre groupes de moteurs de controle d'attitude (<< quads >>) sont regroupes par paires independantes, chacune d'entre elles pouvant couvrir le besoin en mode degrade. Le systeme de regulation thermique est double. Les circuits d'alimentation electrique sont egalement doubles. L'antenne de telecommunications en bande S peut etre remplacee par deux antennes plus petites en cas de defaillance. Il n'y a neanmoins pas de parade a une panne de moteur : seuls des tests pousses avec un maximum de realisme peuvent permettre d'atteindre le taux de fiabilite attendu. Des solutions techniques conservatrices mais eprouvees sont dans certains cas retenues. C'est le cas de l'energie electrique sur le module lunaire (choix des batteries), des systemes pyrotechniques (choix de systemes existants standardises et eprouves) ainsi que de l'electronique de bord (les circuits integres, bien qu'acceptes dans les ordinateurs, ne sont pas retenus pour le reste de l'electronique).

Selon Neil Armstrong, les responsables du projet avaient calcule qu'il y aurait environ 1 000 anomalies a chaque mission Apollo (fusee, CSM (Command/Service Module) et LEM (Lunar Excursion Module)), chiffre extrapole du nombre de composants et du taux de fiabilite exige des constructeurs. Il y en aura en fait en moyenne 150^[g], ce qu'Armstrong attribue a l'implication exceptionnellement forte des personnes ayant travaille sur le projet^[41].

Depuis le lancement de Spoutnik 1, les dirigeants de l'Union sovietique et les responsables du programme spatial sovietique ont toujours fait en sorte de maintenir leur avance sur le programme americain. Il ne faisait aucun doute, dans l'esprit des dirigeants americains comme dans celui de l'opinion publique, que l'URSS allait lancer son propre programme de vol habite vers la Lune et tenter de reussir avant les Etats-Unis, pour conserver le prestige associe a leur domination durant la premiere phase de la course a l'espace. Neanmoins, apres une declaration publique en 1961 d'un dirigeant sovietique semblant relever le defi, aucune information officielle ne filtrera plus sur l'existence d'un programme lunaire habite sovietique, au point de susciter le doute sur son existence chez certains representants du congres americain qui commencent, pour cette raison, a contester le budget alloue au programme Apollo a compter de 1963^[42]. Cependant, pour les dirigeants de la NASA, la menace d'une reussite sovietique exerce une pression constante sur le calendrier du programme Apollo^[h] : la decision de lancer la mission circumlunaire Apollo 8, alors que le vaisseau spatial Apollo n'est pas completement qualifie, constitue une certaine prise de risque, qui est largement motivee par la crainte de se faire devancer par les Sovietiques. Certains indices contribuent par la suite a diminuer la pression sur les decideurs de la NASA, qui requalifient la mission Apollo 10, initialement prevue pour effectuer l'alunissage, en une repetition generale (le LEM rebroussant chemin a 15 km du sol), afin de fiabiliser la mission finale d'alunissage qui serait celle realisee par l'equipage d''Apollo 11. Au cours des annees 1970, aucune information ne filtre sur la realite du programme sovietique et, dans l'atmosphere de desenchantement qui suit la fin du programme Apollo, le celebre journaliste americain Walter Cronkite annonce gravement a son public que l'argent depense pour celui-ci a ete gaspille, car << les Russes n'avaient jamais ete dans la course >>^[43]. Ce n'est qu'avec la glasnost, a la fin des annees 1980, que commenceront a emerger quelques informations sur le sujet, et il faut attendre la chute de l'URSS, en decembre 1991, pour que la realite du programme lunaire sovietique soit reconnue par les dirigeants russes.

A compter du debut des annees 1960, le programme spatial habite sovietique, si performant jusque-la, tourne a la confusion. Serguei Korolev, a l'origine des succes les plus eclatants de l'astronautique sovietique, commence a concevoir a cette epoque la fusee geante N-1, pour laquelle il reclame le developpement de moteurs cryogeniques performants -- c'est-a-dire utilisant de l'hydrogene, comme ceux en cours de developpement chez les Americains --, mais se heurte au refus de Valentin Glouchko, qui possede un monopole sur la fabrication des moteurs-fusees. Aucun programme lunaire n'est lance en 1961 car les responsables sovietiques sont persuades que la NASA court a l'echec^[44]. Le premier secretaire du PCUS Nikita Khrouchtchev demande en juin 1961 a son protege Vladimir Tchelomei^[45], rival de Korolev, de developper un lanceur, le Proton, et un vaisseau LK-1 (pour Lunnyi korabl' (Lounnyi korabl), << vaisseau lunaire >>) en vue d'un vol habite circumlunaire. Korolev riposte en proposant une mission de debarquement lunaire basee sur un vaisseau concurrent, le Soyouz (Soiuz), apte a des rendez-vous en orbite, et un module d'atterrissage L3. Constatant les progres americains, Khrouchtchev decide finalement le 3 aout 1964, avec trois ans de retard, de lancer les equipes sovietiques dans la course a la Lune : les programmes Proton (Proton) / Zond (Zond, << sonde >>) de survol de la Lune par une sonde inhabitee et N1-L3 de debarquement d'un cosmonaute sur la Lune de Korolev recoivent alors le feu vert du Politburo^[46]. Toutefois, le limogeage de Khrouchtchev, remplace par Leonid Brejnev a la tete du Parti communiste de l'URSS en octobre de la meme annee, se traduit par de nouveaux atermoiements et des problemes dans la repartition des ressources budgetaires entre les deux programmes^[47].

Gravement handicape par la mort de Korolev en 1966 et par l'insuffisance des moyens financiers, le developpement de la fusee N-1 rencontre des problemes majeurs (4 echecs en 4 vols, entre 1969 et 1971), qui conduisent a son abandon le 2 mai 1974. C'est la fin des ambitions lunaires de l'URSS^[48]. Le lanceur Proton comme le vaisseau Soyouz, apres des debuts laborieux, jouent aujourd'hui^{[Quand ?]} un role central dans le programme spatial russe.

Les principaux composants du programme Apollo sont la famille de lanceurs Saturn ainsi que les deux vaisseaux habites : le CSM et le module lunaire. Pour le sejour sur la Lune, un vehicule est developpe ainsi qu'un ensemble d'instruments scientifiques, l'ALSEP.

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

Les debuts de la famille de lanceurs Saturn sont anterieurs au programme Apollo et a la creation de la NASA. Debut 1957, le departement de la Defense (DoD) americain identifie un besoin pour un lanceur lourd permettant de placer en orbite des satellites de reconnaissance et de telecommunications pesant jusqu'a 18 tonnes. A cette epoque, les lanceurs americains les plus puissants en cours de developpement peuvent tout au plus lancer 1,5 tonne en orbite basse car ils derivent de missiles balistiques beaucoup plus legers que leurs homologues sovietiques. En 1957, Wernher von Braun et son equipe d'ingenieurs, venus comme lui d'Allemagne, travaillent a la mise au point des missiles intercontinentaux Redstone et Jupiter au sein de l'Army Ballistic Missile Agency (ABMA), un service de l'Armee de Terre situe a Huntsville (Alabama). Cette derniere lui demande de concevoir un lanceur permettant de repondre a la demande du DOD. Von Braun propose un engin, qu'il baptise Super-Jupiter, dont le premier etage, constitue de huit etages Redstone regroupes en fagot autour d'un etage Jupiter, fournit les 680 tonnes de poussee necessaires pour lancer les satellites lourds. La course a l'espace, qui debute a la fin de 1957, decide le DOD, apres examen de projets concurrents, a financer en aout 1958 le developpement de ce nouveau premier etage rebaptise Juno V puis finalement Saturn (la planete situee au-dela de Jupiter). Le lanceur utilise, a la demande du DOD, huit moteurs-fusees H-1, simple evolution du propulseur utilise sur la fusee Jupiter, ce qui doit permettre une mise en service rapide^[49].

Durant l'ete 1958, la NASA, qui vient tout juste d'etre creee, identifie le lanceur comme un composant cle de son programme spatial. Mais au debut de 1959, le departement de la Defense decide d'arreter ce programme couteux dont les objectifs sont desormais couverts par d'autres lanceurs en developpement. La NASA obtient le transfert en son sein du projet et des equipes de von Braun fin 1959 ; celui-ci est effectif au printemps 1960 et la nouvelle entite de la NASA prend le nom de centre de vol spatial Marshall (George C. Marshall Space Flight Center MSFC).

La question des etages superieurs du lanceur etait jusque-la restee en suspens : l'utilisation d'etages de fusee existants, trop peu puissants et d'un diametre trop faible, n'etait pas satisfaisante. Fin 1959, un comite de la NASA travaille sur l'architecture des futurs lanceurs de la NASA. Son animateur, Abe Silverstein, responsable du centre de recherche Lewis et partisan de la propulsion par des moteurs utilisant le couple hydrogene/oxygene en cours d'experimentation sur la fusee Atlas-Centaur, reussit a convaincre un von Braun reticent d'en doter les etages superieurs de la fusee Saturn. Le comite identifie dans son rapport final six configurations de lanceur de puissance croissante (codes A1 a C3) permettant de repondre aux objectifs de la NASA tout en procedant a une mise au point progressive du modele le plus puissant. Le centre Marshall etudie en parallele a l'epoque un lanceur hors normes capable d'envoyer une mission vers la Lune : cette fusee baptisee Nova, est dotee d'un premier etage fournissant 5 300 tonnes de poussee et est capable de lancer 81,6 tonnes sur une trajectoire interplanetaire^[49].

Lorsque le president Kennedy accede au pouvoir au debut de 1961, les configurations du lanceur Saturn sont toujours en cours de discussion, refletant l'incertitude sur les missions futures du lanceur. Toutefois, des juillet 1960, Rocketdyne, selectionne par la NASA, avait demarre les etudes sur le moteur J-2 consommant hydrogene et oxygene et d'une poussee de 89 tonnes retenu pour propulser les etages superieurs. Le meme motoriste travaillait depuis 1956, initialement a la demande de l'Armee de l'air, sur l'enorme moteur F-1 (677 tonnes de poussee) retenu pour le premier etage. Fin 1961, la configuration du lanceur lourd (C-5 futurs Saturn V) est figee : le premier etage est propulse par cinq F-1, le deuxieme etage par cinq J-2 et le troisieme par un J-2. L'enorme lanceur peut placer jusque 140 tonnes en orbite basse et envoyer 41 tonnes vers la Lune. Deux modeles moins puissants doivent etre utilises durant la premiere phase du projet :

• la C-1 (ou Saturn I), utilisee pour tester des maquettes des vaisseaux Apollo, est constituee d'un premier etage propulse par huit moteurs H-1 couronne d'un second etage propulse par six RL-10 ;
• la C-1B (ou Saturn IB), chargee de qualifier les vaisseaux Apollo sur l'orbite terrestre, est constituee du 1^er etage de la S-1 couronne du troisieme etage de la C-5.

Fin 1962, le choix du scenario du rendez-vous en orbite lunaire (LOR) confirme le role du lanceur Saturn V et entraine l'arret des etudes sur le lanceur Nova^[50].

Caracteristiques des lanceurs Saturn

Lanceur	Saturn I	Saturn IB	Saturn V
Charge utile en orbite basse (LEO) injection vers la Lune (TLI)	9 t (LEO)	18,6 t (LEO)	140 t (LEO) 47 t (TLI)
1er etage	S-I (poussee 670 t) 8 moteurs H-1 (LOX/Kerosene)	S-IB (poussee 670 t) 8 moteurs H-1 (LOX/Kerosene)	S-IC (Poussee 3 402 t) 5 moteurs F-1 (LOX/Kerosene)
2e etage	S-IV (Poussee 40 t.) 6 RL-10 (LOX/LH2)	S-IVB (Poussee 89 t.) 1 moteur J-2 (LOX/LH2)	S-II (Poussee 500 t.) 5 moteurs J-2 (LOX/LH2)
3e etage	-	-	S-IVB (Poussee 100 t.) 1 moteur J-2 (LOX/LH2)
Vols	10 (1961-1965) Satellites Pegasus, maquette du CSM	9 (1966-1975) Qualification CSM, releve Skylab, vol Apollo-Soyouz	13 (1967-1973) missions lunaires et lancement Skylab

Le vehicule spatial Apollo (ou module de commande et de service, abrege en CSM) transporte les astronautes a l'aller et au retour. Pesant plus de 30 tonnes, il est pratiquement dix fois plus lourd que le vaisseau Gemini. La masse supplementaire (21,5 tonnes) est en grande partie representee par le moteur et les ergols qui fournissent un delta-v de 2 800 m/s permettant au vaisseau de s'inserer en orbite lunaire puis de quitter cette orbite. Le vaisseau Apollo reprend une disposition inauguree avec le vaisseau Gemini : un module de commande (CM) abrite l'equipage et un module de service (SM) contient le moteur de propulsion principal, l'essentiel des sources d'energie ainsi que l'equipement necessaire a la survie des astronautes. Le module de service est largue juste avant l'atterrissage^[51].

Le module de commande Apollo est la partie dans laquelle les trois astronautes sejournent durant la mission, sauf lorsque deux d'entre eux descendent sur la Lune au moyen du module lunaire. Pesant 6,5 tonnes et de forme conique, sa structure externe comporte une double paroi : une enceinte constituee de toles et nid d'abeilles a base d'aluminium qui renferme la zone pressurisee et un bouclier thermique qui recouvre la premiere paroi et dont l'epaisseur varie en fonction de l'exposition durant la rentree atmospherique. Le bouclier thermique est realise avec un materiau composite constitue de fibres courtes de silice et microbilles de resine, dans une matrice de resine phenolique. Ce materiau est insere dans un nid d'abeilles tisse fibre de silice/resine phenolique^[52].

L'espace pressurise represente un volume de 6,5 m³. Les astronautes sont installes sur trois couchettes cote a cote paralleles au fond du cone et suspendues a des poutrelles partant du plancher et du plafond (la pointe du cone). En position allongee, les astronautes ont en face d'eux, suspendu au plafond, un panneau de commandes large de deux metres et haut de un metre presentant les principaux interrupteurs et voyants de controles. Les cadrans sont repartis en fonction du role de chaque membre d'equipage. Sur les parois laterales se trouvent des baies reservees a la navigation, d'autres panneaux de commande ainsi que des zones de stockage de nourriture et de dechets. Pour la navigation et le pilotage, les astronautes utilisent un telescope et un ordinateur qui exploite les donnees fournies par une centrale inertielle.

Le vaisseau dispose de deux ecoutilles : l'une situee a la pointe du cone comporte un tunnel et est utilisee pour passer dans le module lunaire lorsque celui-ci est amarre au vaisseau Apollo. L'autre placee sur la paroi laterale est utilisee a Terre pour penetrer dans le vaisseau et dans l'espace pour les sorties extra vehiculaires (le vide est alors effectue dans la cabine car il n'y a pas de sas). Les astronautes disposent par ailleurs de cinq hublots pour effectuer des observations et realiser les manoeuvres de rendez-vous avec le module lunaire. Le module de commande depend pour les principales manoeuvres comme pour l'energie et le support-vie du module de service^[53]. Il dispose de quatre grappes de petits moteurs d'orientation permettant les manoeuvres lors de la rentree. Celles-ci s'effectuent en orientant le module en roulis, la capsule ayant une incidence voisine de 25 a 30 degres par rapport a son axe de symetrie. Cette incidence est obtenue par balourd statique de construction^[54].

Le module de service (SM ou << Service Module >> en anglais) est un cylindre d'aluminium non pressurise de 5 metres de long et 3,9 metres de diametre pesant 24 tonnes. Il est accouple a la base du module de commande et la longue tuyere du moteur-fusee principal de 9 tonnes de poussee en depasse de 2,5 metres. Le module est organise autour d'un cylindre central qui contient les reservoirs d'helium servant a pressuriser les reservoirs d'ergols principaux ainsi que la partie haute du moteur principal. Autour de cette partie centrale, l'espace est decoupe en six secteurs en forme de parts de gateau. Quatre de ces secteurs abritent les reservoirs d'ergols (18,5 tonnes). Un secteur contient trois piles a combustible qui fournissent la puissance electrique et en sous-produit l'eau ainsi que les reservoirs d'hydrogene et d'oxygene qui les alimentent. L'oxygene est egalement utilise pour renouveler l'atmosphere de la cabine. Un secteur recoit des equipements qui ont varie en fonction des missions : appareils scientifiques, petit satellite, cameras, reservoir d'oxygene supplementaire. Le module de service contient egalement les radiateurs qui dissipent l'excedent de chaleur du systeme electrique et qui regulent la temperature de la cabine. Quatre grappes de petits moteurs de controles d'attitude sont disposees sur le pourtour du cylindre. Une antenne comportant cinq petites paraboles, assurant les communications a grande distance, est deployee une fois le vaisseau lance^[55].

La tour de sauvetage est un dispositif destine a eloigner le vaisseau spatial du lanceur Saturn V si celui-ci subit une defaillance durant les premieres phases du vol. Le recours a des sieges ejectables, utilise sur le vaisseau spatial Gemini, est exclu compte tenu du diametre de la boule de feu que creerait l'explosion de la fusee Saturn V. La tour de sauvetage est constituee d'un propulseur a poudre situe au bout d'un treillis metallique lui-meme perche au sommet du vaisseau Apollo. En cas d'incident, le moteur-fusee de la tour arrache le vaisseau de la fusee tandis qu'un petit propulseur l'ecarte de la trajectoire de la fusee. La tour est alors larguee et le vaisseau entame sa descente en suivant une sequence similaire a celle d'un retour sur Terre. Si le lancement se deroule sans probleme, la tour est ejectee lorsque le deuxieme etage de la fusee Saturn est mis a feu^[56],[57].

Le module lunaire comporte deux etages : un etage de descente permet d'atterrir sur la Lune et sert par ailleurs de plate-forme de lancement au deuxieme etage, l'etage de remontee, qui ramene les astronautes au vaisseau Apollo en orbite a la fin de leur sejour sur la Lune. La structure du module lunaire est, pour l'essentiel, realisee avec un alliage d'aluminium choisi pour sa legerete. Les pieces sont generalement soudees entre elles mais parfois egalement rivetees.

Le corps de l'etage de descente, qui pese plus de 10 tonnes, a la forme d'une boite octogonale d'un diametre de 4,12 metres et d'une hauteur de 1,65 metre. Sa structure, constituee de deux paires de panneaux paralleles assembles en croix, delimite cinq compartiments carres (dont un central) et quatre compartiments triangulaires. La fonction principale de l'etage de descente est d'amener le LEM sur la Lune. A cet effet, l'etage dispose d'un moteur fusee a la fois orientable et a poussee variable^[i]. La modulation de la poussee permet d'optimiser la trajectoire de descente mais surtout de poser en douceur le LEM qui s'est fortement allege en consommant ses ergols. Le comburant, du peroxyde d'azote (5 tonnes), et le carburant, de l'aerozine 50 (3 tonnes), sont stockes dans quatre reservoirs places dans les compartiments carres situes aux quatre coins de la structure. Le moteur se trouve dans le compartiment carre central. Le deuxieme role de l'etage de descente est de transporter tous les equipements et consommables qui peuvent etre abandonnes sur la Lune a la fin du sejour, ce qui permet de limiter le poids de l'etage de remontee^[58].

L'etage de remontee pese environ 4,5 tonnes. Sa forme complexe, qui resulte d'une optimisation de l'espace occupe, lui donne l'allure d'une tete d'insecte. Il est essentiellement compose de la cabine pressurisee qui heberge deux astronautes dans un volume de 4,5 m³ et du moteur de remontee avec ses reservoirs d'ergols. La partie avant de la cabine pressurisee occupe la plus grande partie d'un cylindre de 2,34 metres de diametre et de 1,07 metre de profondeur. C'est la que se tient l'equipage lorsqu'il n'est pas en excursion sur la Lune. Le pilote (a gauche face a l'avant) et le commandant de bord sont debout, tenus par des harnais qui les maintiennent en place en impesanteur et durant les phases d'acceleration. Sur la cloison avant, chaque astronaute a devant lui un petit hublot triangulaire (0,18 m²)^[j] incline vers le bas, qui lui permet d'observer le sol lunaire avec un bon angle de vision, ainsi que les principales commandes de vol et cadrans de controle regroupes par panneaux generalement dedies a un sous-systeme. Les commandes et controles communs sont places entre les deux astronautes (par exemple la console d'acces a l'ordinateur de navigation), certaines commandes sont doublees (commandes pilotant l'orientation et la poussee des moteurs), les autres commandes sont reparties en fonction des taches assignees a chaque astronaute. Les panneaux de commandes et coupe-circuit se prolongent sur les parois laterales situees de part et d'autre des astronautes^[58].

Le pilote a au-dessus de sa tete un petit hublot (0,07 m²) qui lui permet de controler la manoeuvre de rendez-vous avec le module de commande. L'arriere de la cabine pressurisee est beaucoup plus exigu (1,37 x 1,42 m pour 1,52 m de haut) : son plancher est plus haut de 48 cm et, de plus, encombre par un capot recouvrant le sommet du moteur de remontee. Les parois laterales sont occupees par les rangements et a gauche, par une partie du systeme de controle environnemental. Au plafond se trouve l'ecoutille utilisee pour passer dans le Module de Commande derriere laquelle se trouve un tunnel court (80 cm de diametre pour 46 cm de long) comportant un systeme de verrouillage utilise pour solidariser les deux vaisseaux. Les forces en jeu au moment de l'accostage qui pourraient deformer le tunnel sont amorties par des poutres qui les repercutent sur toute la structure^[59].

Le LEM ne dispose pas de sas, qui aurait ajoute trop de poids. Pour descendre sur le sol lunaire, les astronautes font le vide dans la cabine et, a leur retour, ils pressurisent la cabine avec les reserves d'oxygene. Pour descendre, ils se glissent dans l'ecoutille : celle-ci donne sur une petite plate-forme horizontale qui debouche sur l'echelle dont les barreaux sont situes de part et d'autre d'une des jambes de l'etage de descente^[60].

Pour remplir la mission lunaire, la NASA dut concevoir plusieurs instruments scientifiques, equipements et vehicules destines a etre mis en oeuvre sur le sol lunaire. Les principaux developpements sont :

• le rover lunaire Apollo, utilise a partir de la mission Apollo 15, est un vehicule rustique tous-terrains a propulsion electrique, alimente par des batteries. Pouvant atteindre la modeste vitesse de 14 km/h, il permet de porter le rayon d'action des astronautes de quelques centaines de metres a une dizaine de kilometres et dispose d'une capacite d'emport de 490 kg^[61] ;
• l'ALSEP est un ensemble d'instruments scientifiques installe par les astronautes pres de chaque site d'atterrissage a partir d'Apollo 12. Alimente en energie electrique par un generateur thermoelectrique a radioisotope (RTG) il comporte de quatre a sept instruments scientifiques dont la composition a varie selon les missions : sismometre actif ou passif, spectrometre de masse, reflecteur laser, gravimetre, detecteur de poussiere, etc. Ces instruments ont fourni en continu, jusqu'a leur arret en 1977, des informations sur l'atmosphere, le sol et le sous-sol lunaire : sismicite, vent solaire, temperature, composition de l'atmosphere, champ magnetique, etc^[62] ;
• les combinaisons spatiales (modele Apollo A7L) portees par les astronautes, d'une masse de 111 kg avec le systeme de survie, furent specialement concues pour les longues excursions sur le sol lunaire (plus de sept heures pour certaines sorties des equipages d'Apollo 15, 16 et 17) au cours desquelles les astronautes devaient se deplacer dans un environnement particulierement hostile -- temperatures extremes, micro-meteorites, poussiere lunaire -- tout en effectuant de nombreux travaux necessitant une certaine flexibilite^[63].

Les six missions lunaires Apollo ont ete programmees pour que le module lunaire atterrisse au tout debut du jour lunaire (qui dure 28 jours terrestres). Les astronautes beneficient ainsi d'une lumiere rasante pour le reperage du terrain a l'atterrissage (entre 10 et 15deg d'elevation au-dessus de l'horizon selon les missions) et de temperatures relativement moderees : la temperature au sol passe progressivement de 0 a 130 degC entre le lever du Soleil et le moment ou le Soleil culmine au bout de 177 heures terrestres. Compte tenu de ces conditions, pour chaque lieu d'atterrissage, la fenetre de lancement de la fusee Saturn etait reduite a un jour par mois pour un site donne^[64].

Le site retenu est toujours situe sur la face visible de la Terre pour que les communications entre le vaisseau et la Terre ne soient pas interrompues ; il n'est pas trop eloigne de la bande equatoriale de la Lune pour limiter la consommation de carburant que necessiterait un deport du vaisseau vers des latitudes plus elevees.

La fusee decolle systematiquement depuis le Pad 39 du centre spatial Kennedy. Le lancement des 3 000 tonnes de la fusee est particulierement spectaculaire : les cinq moteurs du premier etage sont allumes simultanement consommant 15 tonnes de carburant chaque seconde puis la fusee, qui est retenue par des pinces, est lachee des que les ordinateurs ont verifie que la poussee des moteurs a atteint sa puissance nominale. La fusee s'eleve d'abord tres lentement, mettant pres de dix secondes a se degager de la tour de lancement. La separation du premier etage S1-C intervient deux minutes et demie apres le lancement a une altitude de 56 km alors que la fusee a atteint une vitesse de Mach 8 (10 000 km/h soit environ 2 800 m.s^-1). Peu apres, les moteurs-fusees du deuxieme etage S-II s'allument : la jupe inter-etages se detache et la tour de sauvetage est ejectee car le vaisseau spatial est suffisamment haut pour pouvoir retomber sans son aide en cas d'interruption de la mission. Le deuxieme etage est a son tour largue alors que la fusee atteint une vitesse de 24 680 km/h (soit environ 6 856 m/s) et une altitude de 185 km. Le troisieme etage S-IVB est alors mis a contribution durant 140 secondes pour placer l'ensemble de la fusee restante sur une orbite circulaire de 180 km, onze minutes et demie apres le decollage^[65].

Une fois places en orbite basse, les vaisseaux Apollo (LEM et Module de Commande et de Service) ainsi que le troisieme etage de la fusee effectuent une orbite et demie autour de la Terre puis le moteur du troisieme etage est rallume pour injecter l'ensemble sur une orbite de transfert vers la Lune (TransLunar Injection - TLI). L'injection se traduit par une augmentation de la vitesse a 3 040 m/s (10 944 km/h). Environ une demi-heure apres la fin de la poussee, le Module de Commande et de Service (CSM) se detache du reste du train spatial puis pivote de 180deg pour venir repecher le LEM dans son carenage. Apres avoir verifie l'amarrage des deux vaisseaux et pressurise le LEM, les astronautes declenchent par pyrotechnie la detente de ressorts situes dans le carenage du LEM : ceux-ci ecartent le LEM et le CSM du troisieme etage de la fusee Saturn a une vitesse d'environ 30 cm/s. Le troisieme etage va alors entamer une trajectoire divergente^[k] qui, selon les missions le place en orbite autour du Soleil ou l'envoie s'ecraser sur la Lune^[66].

Durant le trajet de 70 heures vers la Lune, des corrections peuvent etre apportees a la trajectoire du CSM et du LEM pour optimiser la consommation finale de propergols. Initialement, le deroulement d'une mission Apollo prevoyait une quantite relativement importante de carburant pour ces manoeuvres^[l]. A l'usage, a peine 5 % de cette quantite sera consommee grace a la precision de la navigation. Le train spatial est mis en rotation lente pour limiter l'echauffement des vaisseaux en reduisant la duree de l'exposition continue au Soleil^[67].

Une fois arrive a proximite de la Lune, le moteur du CSM est allume pour placer les vaisseaux en orbite en les freinant^[m]. Si ce freinage n'est pas realise, la trajectoire permet aux vaisseaux de revenir se placer en orbite terrestre apres avoir fait le tour de la Lune sans utiliser leurs moteurs. Cette disposition sauvera d'ailleurs la mission Apollo 13. Un peu plus tard, le moteur du CSM est utilise une deuxieme fois pour placer les deux vaisseaux sur une orbite circulaire de 110 km d'altitude^[68].

Manoeuvre d'amarrage du CSM et du LEM durant le transit vers la Lune

La descente sur la Lune repose en grande partie sur le systeme de guidage, navigation et controle (PGNCS : Primary Guidance and Control System) pilote par l'ordinateur embarque (AGC). Celui-ci va d'une part, determiner periodiquement la position et la trajectoire reelle du vaisseau en utilisant d'abord la centrale inertielle puis le radar d'atterrissage (fonction de navigation), et d'autre part, calculer la trajectoire a suivre en utilisant ses programmes et piloter, en fonction de tous ces elements, la poussee et l'orientation des moteurs (fonction de guidage). Le pilote du LEM peut toutefois corriger l'altitude en cours a tout moment et, dans la derniere phase, reprendre completement la main sur les commandes des moteurs. Mais seul le systeme de navigation et de pilotage permet, en optimisant trajectoire et consommation des ressources, de poser le LEM avant d'avoir epuise tout le carburant^[69].

Cette phase est designee par l'acronyme DOI (Descent Orbit Insertion) dans la terminologie de la NASA.

L'objectif de cette phase est d'abaisser l'altitude du LEM de 110 km a 15 km au-dessus du sol lunaire. A cet effet, son orbite circulaire est transformee en une orbite elliptique de 15 km par 110 km. Cette phase permet de reduire la distance a parcourir jusqu'au sol lunaire a un faible cout en propergols (elle ne necessite qu'une breve impulsion du moteur). La limite des 15 km a ete retenue pour eviter que la trajectoire finale ne s'approche trop du relief.

Deux des trois astronautes de l'equipage prennent place dans le Module Lunaire pour descendre sur la Lune. Ils initialisent le systeme de navigation avant d'entamer la descente vers la Lune. Le LEM et le CSM se separent avant que le moteur ne soit mis en marche (jusqu'a Apollo 12). Le changement d'orbite est initie lorsque le vaisseau spatial se situe aux antipodes (a une demi-orbite) du point ou demarrera la phase suivante. Une fois que la distance entre le LEM et le module de commande est suffisante (une centaine de metres), une petite acceleration est d'abord imprimee par les moteurs controlant l'attitude pour plaquer le carburant du moteur de descente contre les vannes de distribution puis le moteur de descente est allume brievement pour freiner le LEM d'environ 25 m/s (90 km/h)^[70].

A partir d'Apollo 14, pour economiser les propergols de l'etage de descente, c'est le moteur du Module de Commande et de Service qui est sollicite pour abaisser l'orbite. Le CSM accompagne donc le LEM dans son orbite elliptique et s'en separe avant que la descente propulsee ne demarre.

Cette phase est caracterisee par une action continue du moteur de descente. Elle demarre lorsque le LEM a atteint le point le plus bas de son orbite elliptique. Elle se decompose elle-meme en trois phases : la phase de freinage, la phase d'approche et la phase d'atterrissage.

La phase de freinage vise a reduire la vitesse du vaisseau de la maniere la plus efficace possible : celle-ci va passer de 1 695 m/s (6 000 km/h) a 150 m/s (550 km/h). Le moteur est allume a 10 % de sa puissance durant 26 secondes, le temps que le moteur s'aligne grace a son cardan sur le centre de gravite du vaisseau, puis il est pousse au maximum de sa puissance. Le module lunaire qui au debut de la trajectoire est pratiquement parallele au sol va progressivement s'incliner tandis que sa vitesse de descente nulle au depart augmente jusqu'a 45 m/s en fin de phase^[71]. Lorsque le LEM se trouve a une altitude inferieure a 12-13 km, le radar d'atterrissage accroche le sol et se met a fournir des informations (altitude, vitesse de deplacement) qui vont permettre de verifier que la trajectoire est correcte : jusqu'alors celle-ci etait extrapolee uniquement a partir de l'acceleration mesuree par la centrale a inertie. Une difference trop importante entre les donnees fournies par le radar et la trajectoire visee ou le non fonctionnement du radar sont des motifs d'interruption de la mission^[72].

La phase d'approche demarre a 7 km du site vise alors que LEM est a une altitude de 700 metres. Elle doit permettre au pilote de reperer la zone d'atterrissage et de choisir le lieu precis (degage) ou il souhaite atterrir. Son point de depart est designe sous le terme de << porte haute >> (<< high gate >>), expression empruntee a l'aeronautique.

Le module lunaire est progressivement redresse en position verticale fournissant au pilote une meilleure vision du terrain. Celui-ci peut ainsi localiser le point d'atterrissage auquel conduit la trajectoire grace a une echelle gravee sur son hublot graduee en degres (Landing Point Designator, LPD)^[n] : l'ordinateur fournit a la demande l'angle sous lequel l'astronaute peut voir le lieu d'atterrissage sur cette echelle. Si celui-ci juge que le terrain n'est pas propice a un atterrissage ou qu'il ne correspond pas au lieu prevu, il peut alors corriger l'angle d'approche en agissant sur les commandes de vol par increment de 0,5deg dans le sens vertical ou 2deg en lateral^[73].

Lorsque le module lunaire est descendu a une altitude de 150 metres ce qui le place theoriquement a une distance de 700 metres du lieu vise (point designe sous le terme de low gate), demarre la phase d'atterrissage. Si la trajectoire a ete convenablement suivie, les vitesses horizontale et verticale sont respectivement alors de 66 km/h et 18 km/h. La procedure prevoit que le pilote prenne la main pour amener le module lunaire au sol mais il peut, s'il le souhaite, laisser faire l'ordinateur de bord qui dispose d'un programme de pilotage pour cette derniere partie du vol^[o]. En prenant en compte les differents aleas (phase de reperage allongee de deux minutes, modification de la cible de derniere minute de 500 metres pour eviter un relief, mauvaise combustion finale, jauge de propergol pessimiste), le pilote dispose d'une marge de 32 secondes pour poser le LEM avant l'epuisement des ergols. La derniere partie de la phase est un vol stationnaire a la maniere d'un helicoptere qui permet a la fois d'annuler toutes les composantes de vitesse mais egalement de mieux reperer les lieux. Des sondes situees sous les semelles du train d'atterrissage prennent contact avec le sol lunaire lorsque l'altitude est inferieure a 1,3 metre et transmettent l'information au pilote. Celui-ci doit alors couper le moteur de descente pour eviter que le LEM ne rebondisse ou ne se renverse (la tuyere touche presque le sol)^[74].

Le sejour sur la Lune est rythme par les sorties extra-vehiculaires : une unique sortie pour Apollo 11 mais jusqu'a trois sorties pour les dernieres missions. Avant chaque sortie, les astronautes doivent faire le plein en eau et oxygene de leur systeme de survie portable puis enfiler leur tenue. Ils font ensuite le vide avant d'ouvrir l'ecoutille qui donne acces a l'echelle.

Les outils et les instruments scientifiques sont sortis des baies de stockage de l'etage de descente puis sont deployes non loin du LEM ou a plus grande distance. A partir d'Apollo 14, les astronautes disposent d'une brouette, le Modular Equipment Transporter, puis, pour les vols suivants, du rover lunaire Apollo qui leur permet de s'eloigner d'une dizaine de kilometres du LEM en transportant de lourdes charges. Le rover occupe une baie entiere du module lunaire ; il est stocke en position repliee sur une palette que les astronautes abaissent pour liberer le vehicule. Le rover est deploye par un systeme de ressorts et de cables agissant via des poulies et actionnes par les astronautes.

Avant de quitter la Lune, les echantillons geologiques places dans des conteneurs sont hisses jusqu'a l'etage de remontee grace a un palan. Le materiel qui n'est plus necessaire (survie portable, appareils photos, etc.) est abandonne pour alleger au maximum l'etage de remontee^[p],[75].

La phase de remontee doit permettre au LEM de rejoindre le module de commande reste en orbite. Cet objectif est atteint en deux temps : l'etage du LEM decolle du sol lunaire pour se mettre en orbite basse puis a l'aide de poussees ponctuelles du moteur-fusee, il rejoint le module de commande.

Avant le decollage, la position precise du LEM au sol est entree dans l'ordinateur afin de determiner la meilleure trajectoire. L'instant du depart est calcule de maniere a optimiser la trajectoire de rendez-vous avec le module de Commande. L'etage de descente reste au sol et sert de plate-forme de lancement. La separation des deux etages est declenchee avant le decollage par de petites charges pyrotechniques qui sectionnent les quatre points solidarisant les deux etages ainsi que les cables et tuyauteries.

Le Module Lunaire suit d'abord une trajectoire verticale jusqu'a une altitude d'environ 75 metres pour se degager du relief lunaire puis s'incline progressivement pour rejoindre finalement a l'horizontale le perilune (point bas) d'une orbite elliptique de 15 km sur 67 km.

Un rendez-vous en orbite lunaire est alors effectue entre le CSM (pilote par le troisieme membre d'equipage, le seul de la mission a ne pas aller sur la Lune) et le LEM en orbite lunaire. Apres que les pierres lunaires ont ete transferees, le LEM est libere et lance sur une trajectoire qui l'amenera a s'ecraser sur la Lune. Le vaisseau spatial peut alors entamer son retour vers la Terre. Apollo 16 et Apollo 17 resteront en orbite une journee de plus pour realiser des experiences scientifiques et larguer un petit satellite scientifique de 36 kg^[76].

Pour quitter l'orbite lunaire et placer le vaisseau spatial sur la trajectoire de retour vers la Terre, le moteur du module de commande et de service est sollicite durant deux minutes et demie apres avoir soigneusement oriente le vaisseau ; il fournit un delta-v d'environ 1 000 m/s qui doit permettre au vaisseau de rejoindre l'orbite terrestre. C'est l'un des moments critiques de la mission car une defaillance du moteur ou une mauvaise precision dans l'orientation condamnerait les astronautes. Le moteur est allume alors que le vaisseau se situe sur la face situee a l'oppose de la Terre de maniere que la nouvelle trajectoire, une orbite de transfert fortement elliptique, frole la surface de la Terre a 40 km d'altitude dans la position qu'elle occupera a l'arrivee du vaisseau. Cette phase critique se fait donc hors de vue et de communication radio de la Terre, et le centre de controle doit attendre que le module reapparaisse pour savoir s'il y a eu un probleme quelconque et les astronautes sont seuls pour gerer les problemes jusque la.

Le trajet de retour dure environ trois jours mais peut etre un peu raccourci en optant pour une trajectoire plus tendue. Peu apres l'injection sur le trajet de retour (trans-Earth Injection, TEI), une sortie extravehiculaire est effectuee pour recuperer les films photographiques des cameras places dans le module de service qui doit etre largue avant l'entree dans l'atmosphere terrestre^[77].

De petites corrections sont effectuees au cours du trajet pour optimiser l'angle d'entree dans l'atmosphere et le point de chute. Au fur et a mesure que le vaisseau se rapproche de la Terre, la vitesse du vaisseau, qui etait tombee a 850 m/s a la limite de l'influence des champs de gravite de la Terre et de la Lune, s'accroit jusqu'a atteindre 11 km/s lorsque le vaisseau penetre dans les couches denses de l'atmosphere ; celles-ci font sentir leur influence a compter de 120 km d'altitude.

Peu avant de penetrer dans l'atmosphere, le module de service du vaisseau est largue au moyen de systemes pyrotechniques, emportant avec lui le moteur principal et la majorite des reserves d'oxygene et d'electricite. La rentree dans l'atmosphere se fait sous un angle tres precis fixe a 6,5deg avec une tolerance de 1deg. Si l'angle de penetration est trop important, le bouclier thermique qui est porte normalement a une temperature de 3 000 degC durant la rentree dans l'atmosphere, subit une temperature superieure a celle pour laquelle il est concu et la deceleration est plus importante ; ces deux phenomenes pouvant entrainer la mort de l'equipage. Avec un angle inferieur, le vaisseau spatial peut << rebondir >> sur la couche atmospherique et repartir sur une longue trajectoire elliptique condamnant son equipage incapable de manoeuvrer et ne disposant que de tres peu de reserves d'air^[78].

Apres une phase de deceleration qui atteint 4 g, le vaisseau a perdu sa vitesse horizontale et descend pratiquement a la verticale. A 7 000 metres d'altitude, la protection situee a l'extremite conique du vaisseau est ejectee et deux petits parachutes se deploient pour stabiliser la cabine et faire chuter sa vitesse de 480 km/h a 280 km/h. A 3 000 metres, trois petits parachutes pilotes sont deployes lateralement par des mortiers pour extraire les trois parachutes principaux en evitant qu'ils s'emmelent. Le vaisseau percute la surface de l'ocean a une vitesse de 35 km/h (soit environ 10 m/s).

Les parachutes sont immediatement largues et trois ballonnets se gonflent de maniere a eviter que le vaisseau reste la pointe sous l'eau. Une flottille comprenant un porte-avions ou un porte-helicopteres est positionnee a l'avance sur la zone ou doit amerrir le module de commande. Des avions sont charges de localiser le point de chute tandis que des helicopteres amenent sur place des plongeurs qui, montes sur des embarcations legeres, recuperent les astronautes et placent des elingues sur le vaisseau pour qu'il puisse etre hisse sur le pont du porte-aeronefs^[79],[80].

Aucun vol orbital americain n'avait encore eu lieu au lancement du programme Apollo. Le seul vol du programme Mercury -- ce programme avait debute en 1959 -- avait eu lieu trois semaines avant le discours du president Kennedy et fut un simple vol balistique faute de disposer d'une fusee suffisamment puissante. Il fallut attendre la mission Mercury-Atlas 6 du 20 fevrier 1962 pour que John Glenn devienne le premier astronaute americain a boucler une orbite autour de la Terre. Trois autres vols habites eurent lieu en 1962 et en 1963^[81].

A l'issue du programme Mercury, des aspects importants du vol spatial, qui devaient etre mis en application pour les vols lunaires, n'etaient toujours pas maitrises alors qu'il n'etait pas possible de les tester au sol. Les dirigeants de la NASA lancerent un programme destine a acquerir ces techniques sans attendre la mise au point du vaisseau tres sophistique de la mission lunaire : le programme Gemini devait remplir trois objectifs :

• maitriser les techniques de localisation, manoeuvre et rendez-vous spatial ;
• mettre au point les techniques permettant de travailler dans l'espace au cours de sorties extra-vehiculaires ;
• etudier les consequences de l'impesanteur sur la physiologie humaine au cours de vols de longue duree.

Le vaisseau spatial Gemini, qui devait initialement etre une simple version amelioree de la capsule Mercury, se transforma au fur et a mesure de sa conception en un vaisseau completement different de 3,5 tonnes (contre environ une tonne pour le vaisseau Mercury), capable de voler avec deux astronautes durant deux semaines. Le vaisseau etait lance par une fusee Titan II, missile de l'armee de l'air americaine reconverti en lanceur. Le programme rencontra des problemes de mise au point. Le lanceur souffrait d'effet pogo, les piles a combustible utilisees pour la premiere fois fuyaient et la tentative de mise au point d'une aile volante pour faire atterrir la capsule sur le sol ferme echoua. Tous ces deboires gonflerent le cout du programme de 350 millions de dollars a un milliard de dollars. Toutefois, fin 1963, tout etait rentre dans l'ordre et deux vols sans equipage purent avoir lieu en 1964 et au debut de 1965. Le premier vol habite Gemini 3 emporta les astronautes Virgil Grissom et John Young le 23 mars 1965. Au cours de la mission suivante, commencee le 3 juin 1965, l'astronaute Edward White realisa la premiere sortie dans l'espace americaine. Huit autres missions, emaillees d'incidents sans consequence, s'echelonnerent jusqu'en novembre 1966 : elles permirent de mettre au point les techniques de rendez-vous spatial et d'amarrage, de realiser des vols de longue duree (Gemini 7 resta pres de 14 jours en orbite) et d'effectuer de nombreuses autres experiences^[82].

Parallelement au programme Apollo, la NASA lance plusieurs programmes pour affiner sa connaissance du milieu spatial et du terrain lunaire. Ces informations sont necessaires pour la conception des engins spatiaux et preparer les atterrissages. En 1965, trois satellites Pegasus sont places en orbite par une fusee Saturn I pour evaluer le danger represente par les micrometeorites. Les resultats seront utilises pour dimensionner la protection des vaisseaux Apollo^[83]. Les sondes Ranger (1961-1965), apres une longue serie d'echecs, ramenent, a compter de fin 1964, une serie de photos de bonne qualite de la surface lunaire qui permettent d'identifier des sites propices a l'atterrissage^[84].

Le programme Lunar Orbiter, compose de cinq sondes qui sont placees en orbite autour de la Lune en 1966-1967, complete ce travail : une couverture photographique de 99 % du sol lunaire est realisee, la frequence des micrometeorites dans la banlieue lunaire est determinee, et l'intensite du rayonnement cosmique est mesuree. Le programme permet egalement de valider le fonctionnement du reseau de telemesure. Les mesures effectuees indiquent que le champ gravitationnel lunaire est beaucoup moins homogene que celui de la Terre, rendant dangereuses les orbites a basse altitude. Le phenomene, sous-estime par la suite, reduira a 10 km l'altitude de l'orbite du LEM d'Apollo 15, dont l'equipage etait endormi, alors que la limite de securite avait ete fixee a 15 km pour disposer d'une marge suffisante par rapport aux reliefs^[85]. Le 2 juin 1966, la sonde Surveyor 1 effectue le premier atterrissage en douceur sur la Lune, fournissant des informations precieuses et rassurantes sur la consistance du sol lunaire (le sol est relativement ferme), ce qui permet de dimensionner le train d'atterrissage du module lunaire.

La fusee Saturn I (ou Saturn C-1) avait ete concue alors que le cahier des charges du programme lunaire n'etait pas encore fige. Sa capacite d'emport s'avera finalement trop faible meme pour remplir les objectifs des premieres phases du programme. Neanmoins, dix des douze fusees commandees furent construites et lancees entre le 27 octobre 1961 et le 30 juillet 1965, dont six avec l'ensemble des etages. Aucun des composants de cette fusee ne fut reutilise dans la suite du programme. Apres cinq vols consacres a la mise au point de la fusee (missions SA-1, SA-2, SA-3, SA-4, SA-5), Saturn I fut utilisee pour lancer deux maquettes du vaisseau Apollo (missions SA-6, SA-7) et placer trois satellites Pegasus en orbite (missions A-103 (SA-9), A-104 (SA-8) et A-105 (SA-10))^[86].

Les vols de la fusee Saturn IB permirent la mise au point du troisieme etage de la fusee Saturn V (l'etage IVB dont le moteur consommait du dihydrogene liquide) et d'effectuer les premiers tests du vaisseau spatial Apollo^[87] :

• AS-201 (retrospectivement et officieusement Apollo 1a) (26 fevrier 1966), mission non habitee, premier essai du lanceur Saturn IB. C'est un vol purement balistique culminant a 450 km (sans mise en orbite) qui emporte un veritable vaisseau Apollo et non une maquette. Il permet de tester avec succes l'etage IVB qui sera reutilise sur la fusee Saturn V, le moteur principal du vaisseau Apollo qui est mis a feu pour porter la vitesse a 8 km/s, ainsi que le bouclier thermique de la capsule Apollo durant la phase de rentree atmospherique ;
• AS-203 (retrospectivement et officieusement Apollo 3) (5 juillet 1966), est une mission non habitee dont l'objectif est d'etudier le comportement de l'hydrogene et de l'oxygene liquide dans les reservoirs une fois la fusee placee en orbite^[q]. La mission est un succes.
• AS-202 (retrospectivement et officieusement Apollo 2) (25 aout 1966) est une mission non habitee. La fusee Saturn 1-B, comme dans le premier vol AS-201, lance sa charge utile sur une longue trajectoire balistique qui lui fait parcourir les trois-quarts du tour de la Terre. La mission doit permettre de tester le comportement du vaisseau Apollo et de la tour de sauvetage fournis dans des versions completement operationnelles. Le vaisseau Apollo dispose pour la premiere fois de ses programmes de pilotage et de navigation et de ses piles a combustible. Le moteur du vaisseau Apollo est allume a quatre reprises. La rentree dans l'atmosphere a 8 500 m/s permet de tester le comportement du bouclier thermique soumis a un echauffement prolonge.

Le 27 janvier 1967, alors que l'equipage du premier vol habite Apollo 1 (initialement AS-204) qui doit decoller un mois plus tard effectue une repetition au sol en conditions reelles, un incendie se declare dans le vaisseau Apollo (CSM) dans lequel les trois astronautes se trouvent sangles sur leurs couchettes. Les flammes font rage dans l'atmosphere confinee et composee uniquement d'oxygene. Virgil Grissom, Edward White et Roger Chaffee decedent asphyxies sans etre parvenus a ouvrir l'ecoutille dont le mecanisme complexe ne permettait pas une ouverture rapide. Le vaisseau avait rencontre de nombreux problemes de mise au point avant l'accident. Le declenchement de l'incendie sera attribue, sans etre clairement identifie, a un court-circuit du a un fil electrique denude. L'enquete revele l'utilisation de nombreux materiaux inflammables dans la cabine et beaucoup de negligences dans le cablage electrique et la plomberie. Le declenchement et l'extension de l'incendie avaient ete favorises par l'atmosphere d'oxygene pur (depourvue d'azote) donc extremement inflammable, une solution qui etait deja celle des vaisseaux Mercury et Gemini^[r],[88].

De nombreuses modifications furent apportees pour que la cabine du vaisseau offre une meilleure resistance au feu. L'ecoutille fut modifiee pour pouvoir etre ouverte en moins de dix secondes. Une atmosphere d'azote et d'oxygene etait utilisee durant la premiere phase du vol. L'ensemble du programme Apollo subit une revue qui entraina la modification de nombreux composants. Les exigences de qualite et les procedures de test furent renforcees. Tout le programme subit un decalage de 21 mois accroissant la pression sur les equipes : la fin de la decennie approchait. Par ailleurs, tout le monde s'inquietait de l'avancement du programme sovietique, meme si aucune information officielle ne filtrait de l'Union sovietique.

Les deboires du vaisseau spatial Apollo permirent au programme de developpement de la fusee geante Saturn V de rattraper son retard. Celle-ci avait en effet rencontre de nombreux problemes touchant en particulier le deuxieme etage (le S-II qui est encore aujourd'hui le plus gros etage a hydrogene jamais concu) : exces de poids, phenomenes de vibration (effet pogo), etc^[89].

• Apollo 4 (9 novembre 1967), mission non habitee, premier essai du lanceur Saturn V.

La mission Apollo 4 est le premier vol du lanceur geant Saturn V. A cette occasion, un vaisseau Apollo effectue pour la premiere fois une rentree atmospherique qui restera la rentree terrestre la plus rapide jusqu'a Stardust. Afin de recueillir un maximum d'informations sur le comportement de la fusee, 4 098 capteurs sont installes. Le premier lancement des Saturn V est un succes complet.

• Apollo 5 (22 janvier 1968 - 23 janvier 1968), mission non habitee, essai du lanceur Saturn IB et du module lunaire.

La mission Apollo 5 doit permettre de tester le module lunaire dans des conditions de vol reelles, c'est-a-dire dans le vide spatial. Il s'agit en particulier de verifier le fonctionnement de ses moteurs d'ascension et de descente, ainsi que sa capacite a effectuer les manoeuvres de separation prevues. La mission est egalement destinee a tester une manoeuvre d'urgence consistant a mettre a feu les moteurs d'ascension sans avoir largue l'etage de descente (manoeuvre d'interruption de la phase d'atterrissage). Malgre quelques caprices de l'electronique du module lunaire, le fonctionnement de celui-ci peut etre valide par ce vol.

• Apollo 6 (4 avril 1968) mission non habitee, deuxieme vol des Saturn V.

La mission Apollo 6 est une repetition plus complete d'Apollo 4. Le test est peu satisfaisant : deux des moteurs J-2 du 2^e etage cessent prematurement de fonctionner ce qui ne peut etre compense que par une duree de fonctionnement prolongee des autres moteurs de l'etage. Alors que la fusee est sur son orbite de parking, l'unique moteur J-2 du 3^e etage refuse de se rallumer pour simuler l'injection sur une trajectoire lunaire. En sollicitant le moteur du vaisseau Apollo, les equipes de la NASA parviennent malgre tout a effectuer les tests attendus. Malgre ces peripeties, la NASA estima que desormais la fusee Saturn V et les vehicules Apollo pouvaient embarquer des equipages en toute securite.

Le premier vol habite n'a lieu qu'en octobre 1968 mais les missions destinees a valider le fonctionnement des differents composants du programme et a effectuer une repetition presque complete d'une mission lunaire, se succedent rapidement. Quatre missions preparatoires se deroulent sans anomalie majeure sur une periode de sept mois^[90].

• Apollo 7 (11 octobre 1968 - 22 octobre 1968).

Apollo 7 est la premiere mission habitee du programme Apollo. Son but est de valider les modifications effectuees sur le vaisseau spatial a la suite de l'incendie d'Apollo 1 (CSM version 2). Une fusee Saturn IB est utilisee car le module lunaire ne fait pas partie de l'expedition. Au cours de son sejour en orbite, l'equipage repete les manoeuvres qui seront effectuees lors des missions lunaires. Apres avoir quitte l'orbite terrestre et effectue leur rentree dans l'atmosphere, la capsule et son equipage sont recuperes sans incident dans l'Atlantique. C'etait la premiere mission americaine a envoyer une equipe de trois hommes dans l'espace et a diffuser des images pour la television. La fusee Saturn IB ne sera plus utilisee par la suite dans le cadre du programme d'exploration lunaire^[91].

• Apollo 8 (21 decembre 1968 - 27 decembre 1968)

La mission Apollo 8 est le premier vol habite a quitter l'orbite terrestre. A ce stade d'avancement du programme, il s'agit d'une mission risquee car une defaillance du moteur du vaisseau Apollo au moment de sa mise en orbite lunaire ou de son injection sur la trajectoire de retour aurait pu etre fatale a l'equipage d'autant que le module lunaire a ete remplace par une maquette. Mais les dirigeants de la NASA redoutent un coup d'eclat des Sovietiques pour la fin de l'annee et decident de courir le risque. Les astronautes font au total dix revolutions autour de la Lune. Durant ce vol, ils realisent de nombreux cliches de la Lune dont le premier lever de Terre. Apollo 8 permet pour la premiere fois a un homme d'observer directement la << face cachee >> de la Lune. L'une des taches assignees a l'equipage consistait a effectuer une reconnaissance photographique de la surface lunaire, notamment de la mer de la Tranquillite ou devait se poser Apollo 11^[92].

• Apollo 9 (3 mars 1969 - 13 mars 1969)

Apollo 9 constitue le premier essai en vol de l'ensemble des equipements prevus pour une mission lunaire : fusees Saturn V, module lunaire et vaisseau Apollo. Pour la premiere fois, on baptise le vaisseau Apollo et le LEM, respectivement Gumdrop et Spider, une decision destinee a faciliter les communications avec le sol lorsque les deux vaisseaux ont un equipage. Les astronautes effectuent toutes les manoeuvres de la mission lunaire tout en restant en orbite terrestre. Le module lunaire simule un atterrissage puis realise le premier rendez-vous reel avec le vaisseau Apollo. Les astronautes effectuent egalement une sortie extravehiculaire de 56 minutes pour simuler le transfert d'equipage du module lunaire au vaisseau Apollo en passant par l'exterieur (manoeuvre de secours mise en oeuvre 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 defaillance du vaisseau Apollo ; c'est cette procedure qui sera utilisee avec succes par l'equipage d'Apollo 13^[93].

• Apollo 10 (18 mai 1969 - 26 mai 1969)

Les dirigeants de la NASA envisagerent que cette mission soit celle du premier atterrissage sur le sol lunaire, car l'ensemble des vehicules et des manoeuvres avait ete teste sans qu'aucun probleme majeur n'ait ete detecte. Mais, dans la mesure ou les Sovietiques ne semblaient pas preparer de mission d'eclat, ils prefererent opter pour une derniere repetition au realisme encore plus pousse. Peu apres avoir quitte son orbite terrestre basse, le vaisseau Apollo, surnomme << Charlie Brown >>, executa la manoeuvre d'amarrage au LEM. Apres s'etre separe du troisieme etage de Saturn V, il effectua une rotation a 180deg puis amarra son nez au sommet du module lunaire avant de l'extraire de son carenage. Une fois le train spatial place en orbite autour de la Lune, le module lunaire, surnomme << Snoopy >>, entama la descente vers le sol lunaire qui fut interrompue a 15,6 km de la surface. Apres avoir largue l'etage de descente non sans quelques difficultes dues a une erreur de procedure, le LEM realisa un rendez-vous avec le vaisseau Apollo. La mission reproduisit les principales etapes du vol final, a la fois dans l'espace et au sol. Young etait aux commandes du vaisseau Apollo alors que Stafford et Cernan occupaient le module lunaire^[94].

Fichier audio
<< C'est un petit pas pour [un] homme, mais un bond de geant pour l'Humanite >> (Neil Armstrong, Apollo 11)
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Les sept missions suivantes lancees entre 1969 et 1972 ont toutes pour objectifs de poser un equipage en differents points de la Lune, presentant un interet geologique. Apollo 11 est la premiere mission a remplir l'objectif fixe par le president Kennedy. Apollo 12 est une mission sans histoire, contrairement a Apollo 13 qui, a la suite d'une explosion dans le module de service, frole la catastrophe et doit renoncer a se poser sur la Lune. La NASA a modifie le modele de module lunaire emporte par les missions a partir d'Apollo 15 pour repondre aux attentes des scientifiques^[95]: le sejour sur la Lune est prolonge grace a des reserves de consommables plus importantes. Le module lunaire plus lourd transporte le rover lunaire Apollo qui accroit le rayon d'action des astronautes durant leurs sorties.

• Apollo 11 (16 juillet 1969 - 24 juillet 1969)

Le 21 juillet 1969, les astronautes Neil Armstrong et Buzz Aldrin, apres un atterrissage mouvemente dans la mer de la Tranquillite, font leurs premiers pas sur la Lune. Armstrong, qui est le premier a sortir du module lunaire, prononce sa phrase devenue depuis celebre << C'est un petit pas pour [un] homme, [mais] un bond de geant pour l'Humanite >> - << That's one small step for [a]^[96] man; one giant leap for mankind >>. L'objectif principal de la mission etait de reussir l'atterrissage. L'equipage installe une version simplifiee de la station scientifique ALSEP et la sortie extravehiculaire, au cours de laquelle 21,7 kilogrammes de roche et de sol lunaires sont collectees, ne dure que 2 heures 30. Apres un sejour de 21 heures 38 sur le sol lunaire, le module lunaire decolle sans encombre. A leur arrivee sur Terre, l'equipage et les echantillons lunaires sont places en quarantaine durant 21 jours pour eviter une eventuelle contamination terrestre par des virus extraterrestres, une procedure exigee par les scientifiques qui sera abandonnee a partir d'Apollo 15^[97].

• Apollo 12 (14 novembre 1969 - 24 novembre 1969)

La foudre frappe la fusee Saturn V, 32 secondes apres son decollage, entrainant une perte temporaire de la puissance electrique et des instruments du module de commande, mais l'equipage reussit a redemarrer ce dernier et poursuivre la mission. Le module lunaire fait un atterrissage de precision dans l'Ocean des Tempetes a 180 m de la sonde spatiale Surveyor 3 dont certains elements seront ramenes a Terre pour evaluer l'incidence de leur sejour prolonge sur le sol lunaire et dans le vide. Charles Conrad et Alan Bean installent une station scientifique automatisee ALSEP, menent a bien des observations geologiques et prennent de nouvelles photographies de la Lune et de sa surface. Ils recueillent egalement 34,1 kg d'echantillons du sol lunaire. Durant ce sejour sur le sol lunaire de 31 heures 31 minutes, les deux astronautes realisent deux excursions d'un total de 7 heures 45 minutes parcourant ainsi 2 km a pied et s'eloignent jusqu'a 470 m du module lunaire. De nombreuses ameliorations ont ete realisees en particulier dans la precision de l'atterrissage par rapport a la mission Apollo 11. Les resultats sont si positifs qu'on projette d'envoyer Apollo 13 dans une zone plus accidentee^[98].

• Apollo 13 (11 avril 1970 - 17 avril 1970)

La mission est interrompue a la suite de l'explosion d'un reservoir d'oxygene liquide situe dans le module de service d'Odyssey durant le transit de la Terre a la Lune, 55 heures 54 minutes apres son envol. Le CSM est pratiquement hors service sans oxygene ni puissance electrique. Les astronautes n'osent pas se servir de son moteur pour manoeuvrer. Ils se refugient dans le module lunaire Aquarius dont ils utilisent les ressources et le moteur pour les manoeuvres de correction de trajectoire qui permettent d'optimiser la trajectoire de retour vers la Terre. Heureusement, la trajectoire de transit Terre-Lune a ete calculee pour que, en l'absence de manoeuvre, le train spatial puisse revenir vers la Terre apres avoir fait le tour de la Lune. Les astronautes reintegrent le vaisseau Odyssey immediatement avant l'arrivee a Terre, larguent le module lunaire qui a servi de radeau de sauvetage avant d'effectuer une rentree dans l'atmosphere sans encombre. L'explication de l'accident est determinee sans ambiguite : durant une vidange du reservoir d'oxygene, quinze jours avant le decollage, la gaine des fils electriques qui le traversent a fondu et ceux-ci se sont retrouves entierement denudes. Lorsque Jack Swigert a actionne le brassage prevu du reservoir, des etincelles ont jailli et declenche son explosion^[100].

• Apollo 14 (31 janvier 1971 - 9 fevrier 1971).

Le debut du transit vers la Lune est marque par un incident qui manque d'interrompre la mission : l'equipage doit s'y reprendre a cinq reprises pour parvenir a amarrer le module CSM au module lunaire. Apollo 14 atterrit dans la region accidentee de Fra Mauro qui etait l'objectif initial d'Apollo 13. Un des moments marquants de la mission se produit lorsque Alan Shepard, qui est le premier (et le seul) des astronautes du programme Mercury a marcher sur la Lune, tire deux balles de golf a l'aide d'un club emmene clandestinement. Shepard et Edgar Mitchell passerent plus de neuf heures au cours de deux sorties a explorer une zone ou la NASA pensait trouver des roches figurant parmi les plus anciennes. Ils ramenent 42,9 kg d'echantillons rocheux^[101].

• Apollo 15 (26 juillet 1971 - 7 aout 1971)

Apollo 15 est la premiere mission a emporter un module lunaire alourdi grace, entre autres, a l'optimisation du lanceur Saturn V. Le poids supplementaire est principalement constitue par le rover lunaire Apollo et des consommables (oxygene et puissance electrique) embarques a bord du module lunaire Apollo qui permettent d'allonger le sejour sur la Lune de 35 heures a 67 heures. David Scott et James Irwin passent 2 jours et 18 heures sur le sol lunaire. Au cours de leurs trois sorties extravehiculaires, qui durent en tout 18 heures 36 minutes, ils parcourent plus de 28,2 km a proximite du Mont Hadley grace au rover lunaire Apollo. Parmi les 76 kg de roches prelevees, les astronautes trouvent ce qu'on pense etre un cristallin de la croute lunaire originelle vieille d'environ 4,6 milliards d'annees. Un petit satellite emportant trois experiences scientifiques est largue alors que le CSM est en orbite autour de la Lune. Worden fait une sortie spatiale de seize minutes dans l'espace alors que le vaisseau Apollo se trouve encore a 315 000 km de la Terre. Au retour, durant la descente vers le sol terrestre, un des trois parachutes se met en torche sans dommage pour l'equipage^[102].

• Apollo 16 (16 avril 1972 - 27 avril 1972)

Apollo 16 est la premiere mission a se poser sur les hauts-plateaux lunaires. John Watts Young et Charles Duke passent 20 heures 14 minutes sur la Lune, installant plusieurs experiences, parcourant 26,7 km a l'aide du rover lunaire et recueillant 95,4 kg d'echantillons rocheux. L'equipage largue un mini-satellite destine a etudier les particules et le champ magnetique solaire^[103].

• Apollo 17 (7 decembre 1972 - 19 decembre 1972)

Apollo 17 est la derniere mission sur la Lune. L'astronaute Eugene Cernan et son compagnon Harrison Schmitt, un geologue civil americain, le seul astronaute scientifique du programme Apollo a avoir vole, sont les derniers hommes a marcher sur la Lune : ils y passent 22 h 05 min, parcourant grace au rover lunaire 36 km dans la region des monts Taurus, pres du cratere de Littrow. C'est l'equipage qui ramene le plus de roches lunaires (111 kg) et effectue la plus longue sortie extra-vehiculaire^[104].

Synthese des missions Apollo ayant sejourne sur la Lune

Mission lunaire	Annee	Date du lancement	Date de l'atterrissage sur la Lune	Duree des sorties extra-vehiculaires	Date du depart de la Lune	Date du retour sur Terre
Apollo 11	1969	16 juillet	20 juillet	2,5 heures (1 sortie)	21 juillet	24 juillet
Apollo 12	1969	14 novembre	19 novembre	7,75 heures (2 sorties)	20 novembre	24 novembre
Apollo 14	1971	31 janvier	5 fevrier	9,3 heures (2 sorties)	6 fevrier	9 fevrier
Apollo 15	1971	26 juillet	30 juillet	19,1 heures (3 sorties)	2 aout	7 aout
Apollo 16	1972	16 avril	21 avril	20,25 heures (3 sorties)	24 avril	27 avril
Apollo 17	1972	7 decembre	11 decembre	22,1 heures (3 sorties)	14 decembre	19 decembre

La NASA se preoccupe des 1963 de la suite a donner au programme Apollo. En 1965, l'agence cree une structure affectee aux missions posterieures a celles deja planifiees regroupees sous l'appellation Apollo Applications Program (AAP)^[105]. La NASA propose plusieurs types de mission dont le lancement en orbite d'une station spatiale, des sejours prolonges sur la Lune mettant en oeuvre plusieurs nouveaux modules derives du LEM, une mission habitee vers Mars^[106], le survol de Venus par une mission habitee^[107], etc. Mais les objectifs scientifiques trop vagues ne reussissent pas a convaincre le Congres americain beaucoup moins motive par les programmes spatiaux << post-Apollo >>. Par ailleurs, les priorites des Etats-Unis ont change : les dispositifs sociaux mis en place par le president Lyndon Johnson dans le cadre de sa guerre contre la pauvrete (Medicare et Medicaid) et surtout un conflit vietnamien qui s'envenime prelevent une part croissante du budget. Ce dernier ne consacre aucun fonds a l'AAP pour les annees 1966 et 1967. Les budgets votes par la suite ne permettront de financer que le lancement de la station spatiale Skylab realisee en utilisant un troisieme etage de la fusee Saturn V.

En 1970, le programme Apollo lui-meme est touche par les reductions budgetaires : la derniere mission planifiee (Apollo 20) est annulee tandis que les vols restants sont etales jusqu'en 1974. La NASA doit se preparer a se separer de 50 000 de ses employes et sous-traitants (sur 190 000) tandis que l'on annonce l'arret definitif de la fabrication de la fusee Saturn V, qui ne survivra donc pas au programme. Un projet de mission habitee vers Mars (pour un cout compris entre trois et cinq fois celui du programme Apollo) propose par un comite d'experts sollicite par le nouveau president republicain Richard Nixon ne recoit aucun appui ni dans la communaute des scientifiques ni dans l'opinion publique et est rejete par le Congres sans debat^[108],[109]. Le 20 septembre 1970, le responsable de la NASA, demissionnaire, annonce que les contraintes budgetaires necessitent de supprimer deux nouvelles missions Apollo 18 et Apollo 19^[110],[111].

L'annulation des missions laisse trois fusees Saturn V inutilisees dont l'une permettra neanmoins de lancer la station spatiale Skylab. Les deux restantes sont aujourd'hui exposees au Johnson Space Center et au centre spatial Kennedy. La station spatiale Skylab est occupee successivement par trois equipages lances par des fusees Saturn IB et utilisant des vaisseaux Apollo (1973). Une fusee Saturn IB fut utilisee pour le lancement de la mission Apollo-Soyouz qui emportait un vaisseau spatial Apollo (1975). Ce sera la derniere mission a utiliser du materiel developpe dans le cadre du programme Apollo.

L'objectif fixe au programme Apollo par le president Kennedy en 1961 est rempli au-dela de toute esperance. L'astronautique etasunienne a su developper dans un temps record un lanceur d'une puissance inimaginable dix ans auparavant, maitriser completement le recours a l'hydrogene pour sa propulsion et realiser ce qui paraissait, peu de temps avant, relever de la science-fiction : amener l'homme sur un autre astre. Malgre le saut technologique, le taux de reussite des lancements des fusees Saturn a atteint les 100 % et tous les equipages ont pu etre ramenes a Terre. Aux yeux du monde entier, le programme Apollo est une demonstration magistrale du savoir-faire etasunien et de sa superiorite sur l'astronautique sovietique qui au meme moment accumule les echecs^[112]. Pour beaucoup d'etasunniens, cette victoire demontre la superiorite de la societe etasunienne meme si cette foi dans leur systeme est fortement ebranlee a la meme epoque par l'ampleur de la contestation etudiante liee a la guerre du Viet Nam et l'agitation sociale qui touche en particulier la minorite noire dans les grandes villes liee avec le mouvement des droits civiques.

Le programme Apollo, lorsqu'il est lance, repond a des considerations de politique exterieure : l'architecture des missions et la conception des vehicules sont definies sans se soucier de leur pertinence et de leur perennite du point de vue de la recherche scientifique. Celle-ci est integree dans le projet tardivement et avec beaucoup de difficultes. Absorbes par les defis techniques a relever, la NASA et le MSC -- ce dernier etait particulierement concerne puisque charge de la conception des vaisseaux habites et de l'entrainement des astronautes -- ont du mal a consacrer des forces a la prise en compte des besoins scientifiques. Enfin, membres de la NASA et scientifiques (ceux-ci etant representes notamment par le National Academy of Sciences et le Space Science Board^[113]) tatonnerent longtemps pour mettre au point un mode de travail constructif, chacun voulant assumer la conduite des projets. Apres avoir lance les premieres etudes en 1962, le Space Science Board definit au cours de l'ete 1965 les points cles a traiter pour les quinze prochaines annees dans le domaine de la recherche lunaire. Ce document servira de cahier des charges pour la conception des experiences scientifiques a mettre en oeuvre au cours des missions Apollo.

Pour mener des recherches scientifiques sur le terrain, il valait mieux disposer de scientifiques entraines comme astronautes que de pilotes -- le vivier dans lequel avait puise jusque-la la NASA -- formes a la geologie. En 1965, malgre les reticences d'une partie du management, la NASA recrute six scientifiques. Seuls deux d'entre eux etaient des pilotes veterans et les autres durent suivre une formation de pilote de chasseur a reaction. Debut 1966, le MSC, apres avoir ete plusieurs fois relance par la direction de la NASA, mit en place une structure destinee aux experiences scientifiques permettant d'amorcer le processus de developpement des instruments embarques. Seul le geologue Schmitt aura l'occasion d'aller sur la Lune^[114].

Roches lunaires

Mission lunaire	Masse rapportee	Annee
Apollo 11	22 kg	1969
Apollo 12	34 kg	1969
Luna 16	0,101 kg	1970
Apollo 14	43 kg	1971
Apollo 15	77 kg	1971
Luna 20	0,055 kg	1972
Apollo 16	95 kg	1972
Apollo 17	111 kg	1972
Luna 24	0,170 kg	1976
Chang'e 5	1,731 kg	2020
Chang'e 6	1,935 kg	2024
Total	385,992 kg

Les missions Apollo ont permis de collecter en tout 382 kg de roches lunaires dans six regions differentes de notre satellite (a comparer aux 336 grammes ramenes sur Terre par les missions sovietiques robotisees du programme Luna a la meme epoque). Ces roches sont conservees d'abord dans un batiment construit a cet effet au centre spatial de Houston, le Lunar Receiving Laboratory remplace depuis 1979 par le Lunar Sample Laboratory Facility. Une organisation est mise en place pour la fourniture de petits echantillons de roches aux scientifiques du monde entier qui en font la demande. Un institut consacre aux sciences planetaires, le Lunar and Planetary Institute, est cree a la meme epoque a Houston pour faciliter la cooperation internationale et centraliser les resultats des etudes menees. Par ailleurs de nombreuses donnees scientifiques ont ete collectees au cours des missions : mesures effectuees par les astronautes durant leur sejour sur le sol lunaire, photographies prises depuis l'orbite lunaire, releves effectues par les instruments loges dans une des baies du module de service a partir de la mission Apollo 15. Enfin, les stations scientifiques ALSEP, comportant de trois a huit instruments et deposees sur le sol lunaire durant les sorties extravehiculaires, ont transmis leurs mesures aux stations terrestres jusqu'a l'epuisement de leur source d'energie radioactive en septembre 1977^[115]. Les reflecteurs laser qui faisaient partie des ALSEP mais n'ont pas besoin d'une source d'energie, car completement passifs, sont encore utilises de nos jours pour mesurer les variations de distance entre la Terre et la Lune.

Contre toute attente les roches lunaires ramenees comme les observations et les mesures effectuees n'ont pas permis de trancher entre les differents scenarios de formation de la Lune : produit de la collision entre un astre vagabond et la Terre (these aujourd'hui privilegiee), capture d'un astre par la Terre, formation en parallele, etc. En effet, l'interpretation de donnees issues d'un milieu extraterrestre s'est averee beaucoup plus difficile que ce que les scientifiques avaient imagine, car necessitant entre autres, un gros effort de recherche interdisciplinaire. Les echantillons de roche collectees indiquent une geologie complexe aussi les scientifiques estiment que la Lune est, dans ce domaine, en grande partie inexploree malgre les six expeditions Apollo. Les donnees collectees par les quatre sismometres ont permis d'esquisser une modelisation de la structure interne de la Lune : une croute de 60 km d'epaisseur surmontant une couche homogene et de nature differente de 1 000 km d'epaisseur avec en profondeur un coeur a moitie fondu (1 500 degC) constitue sans doute de silicates. Les altimetres laser d'Apollo 15 et 16 ont confirme que le centre de gravite de la Lune ne coincidait pas avec son centre geometrique. Les donnees geologiques et geochimiques recueillies ont ete par contre beaucoup plus difficiles a interpreter et n'ont permis de tirer que des conclusions generales : les echantillons refletent une composition chimique differente de celle de la Terre avec une proportion plus faible des elements les plus volatils et plus d'elements radioactifs que la moyenne cosmique. Trois types de roche semblent predominer : des basaltes riches en fer dans les mers, des plagioclases ou anorthosites riches en aluminium dans les zones situees en altitude et des basaltes riches en uranium et en thorium avec des concentrations importantes de potassium, terres rares et phosphore (basaltes << KREEP >>). Mais pour certains scientifiques de cette epoque, ces roches ne refletent pas la composition du sol de la Lune primordiale sans doute enseveli par le bombardement constant subi par celle-ci depuis plusieurs milliards d'annees^[116].

L'impact du programme Apollo et des programmes spatiaux americains contemporains sur l'evolution technologique est indirect et porte sur des domaines bien precis. Il est difficile de distinguer la contribution du programme de celle des projets militaires (missile balistique) qui le precedent ou l'accompagnent. Si les technologies concernees peuvent etre clairement identifiees, il est beaucoup moins facile de mesurer precisement l'incidence du programme spatial sur les progres constates.

L'industrie metallurgique, qui doit repondre a des exigences particulierement severes (allegement, absence de defaut) et aux contraintes de l'environnement spatial (vide entrainant la sublimation des metaux, vibration, chaleur), cree de nouvelles techniques de soudure, dont le soudage par explosion, pour obtenir des pieces sans defaut. Le recours a l'usinage chimique, qui deviendra plus tard un procede essentiel pour la fabrication des composants electroniques, est frequent. Il a fallu mettre au point de nouveaux alliages et recourir a des materiaux composites. Les instruments de mesure installes dans les engins spatiaux ont du satisfaire des exigences de precision, fiabilite et rapidite beaucoup plus elevees que la norme. L'instrumentation biomedicale est nee de la necessite de controler l'etat de sante des astronautes en vol. Enfin, les projets de la NASA des annees 1960 ont permis d'affiner les techniques de calcul de la fiabilite et de mettre au point un grand nombre de techniques de gestion de projet : PERT, WBS, gestion de la valeur acquise, revue technique, controle qualite^[117].

Le programme Apollo a contribue a l'essor de l'informatique : le developpement des programmes de navigation et de pilotage des vaisseaux Apollo voit apparaitre la scission entre materiel et logiciel. Les methodes de programmation et de test sont egalement en partie nees des exigences de fiabilite et de la complexite des logiciels developpes pour le programme. Enfin, le projet lance l'utilisation des circuits integres qui ont fait leur apparition en 1961. La NASA achete au debut du programme 60 % de la production mondiale pour les besoins des ordinateurs des vaisseaux Apollo^[118].

Le programme Apollo dans son ensemble a coute 288 milliards US $ (valeur 2019 corrigee de l'inflation). Une partie de ce cout est imputable au programme Gemini qui a permis la mise au point des techniques de rendez-vous spatial (34,8 milliards US$) et aux differentes missions robotiques telles que le programme Surveyor (etude du sol, technique d'atterrissage...), le programme Lunar Orbiter (reperage photographique des sites d'atterrissage, cartographie detaillee de la Lune, irregularites du champ gravitationnel lunaire, ..), etc. dont le cout est evalue a 26,1 milliards US$. Le programme Apollo proprement dit est evalue a 237,1 milliards US$. Sur ce montant 60 milliards US$ ont ete depenses pour developper le lanceur geant Saturn V, 39 milliards US$ pour concevoir le module de commande et de service Apollo et 23,4 milliards US$ pour developper le module lunaire Apollo. Le solde a ete utilise pour construire les infrastructures, fabriquer les differents elements (lanceurs, vaisseaux) et la gestion des missions^[119].

L'ere spatiale debute en plein age d'or d'une science-fiction americaine inspiree par les realisations techniques nees de la Seconde Guerre mondiale et incarnee par des ecrivains comme Isaac Asimov, Robert Heinlein, Arthur C. Clarke. Leurs oeuvres dressent en images saisissantes et credibles, le portrait d'une civilisation terrestre et plus particulierement americaine qui s'est etendue aux planetes voisines ou aux etoiles. Des ingenieurs comme le futur concepteur de la fusee Saturn V Wernher von Braun (ce dernier a travers ses contacts avec Walt Disney) contribuent egalement a populariser l'idee de l'exploration de l'espace par l'homme. Lorsque le programme Apollo est lance, la rhetorique sous-jacente de la litterature de fiction spatiale (nouvelle frontiere, conquete de l'espace) est reprise dans le discours des responsables politiques et de l'agence spatiale. Aiguilles par la NASA, des magazines comme Life, la television americaine en pleine expansion, transforment la course a l'espace et le programme Apollo en particulier, en un feuilleton haletant, suivi avec passion par les Americains et dont les astronautes sont les heros. Le film 2001, l'Odyssee de l'espace, realise en collaboration etroite avec les specialistes de l'industrie spatiale et qui sort en 1968, reflete l'idee que se font beaucoup d'un futur spatial qui semble desormais a portee de main^[120].

Lorsque les astronautes d'Apollo 8 effectuent le voyage initial vers la Lune, donnant a des millions de telespectateurs pour la premiere fois la possibilite d'apercevoir leur planete plongee dans l'espace, ils sont sans doute nombreux a partager le sentiment qui inspire au poete Archibald MacLeish ce texte intitule << Riders on earth together, Brothers in eternal cold >> (<< Passagers solidaires de la Terre, freres dans le froid eternel >>) qui fut imprime le jour de Noel a la Une du New York Times :

<< To see the earth as it truly is, small blue and beautiful in that eternal

silence where it floats, is to see ourselves as riders on the earth together,

brothers on that bright loveliness in the eternal

cold-brothers who know now they are truly brothers >>

<< Contempler la Terre telle qu'elle est reellement, petit joyau bleu flottant dans un silence eternel,

c'est realiser que nous sommes des passagers solidaires de la Terre,

freres pour l'eternite sur cette beaute multicolore au milieu du froid eternel,

freres qui realisent maintenant qu'ils sont vraiment freres. >>^[121].

Les photos de la Terre prises depuis l'espace lointain par les equipages du programme Apollo frapperont les esprits a l'epoque. La plus celebre de ces photos est La Bille bleue prise par les astronautes d'Apollo 17. D'autres photos, comme celles montrant un lever de Terre au-dessus d'un sol lunaire depourvu de couleurs ou celles mettant en evidence la minceur de la couche atmospherique ont fait prendre conscience du caractere unique et fragile de notre planete, le vaisseau Terre. Ces images ont sans doute contribue a l'expansion des mouvements ecologistes au cours des decennies suivantes^[122].

Le 20 juillet 1969, 600 millions de telespectateurs, soit un cinquieme de la population mondiale de l'epoque, assistent en direct a la television aux premiers pas de Neil Armstrong et Buzz Aldrin. Si presque tout le monde s'accorde sur le fait qu'il s'agit d'un evenement marquant, il y a toutefois des voix pour s'elever contre le gaspillage d'argent comme certains representants de la communaute noire americaine, a l'epoque en pleine ebullition. L'ecrivain de science-fiction Ray Bradbury, qui participe a un debat a la television a Londres, durant lequel il se heurte aux critiques emanant, entre autres, de l'activiste politique irlandaise Bernadette Devlin, s'insurge << Au bout de six milliards d'annees d'evolution, cette nuit, nous avons fait mentir la gravite. Nous avons atteint les etoiles... et vous refusez de feter cet evenement ? Allez au diable ! >>^[121].

Les mots de Neil Armstrong, << C'est un petit pas... >>, furent immediatement repris et adaptes tandis que l'expression << Si on a pu envoyer des hommes sur la Lune, alors on devrait pouvoir... >> devint une phrase passe-partout. Mais l'interet pour le programme spatial faiblit rapidement. Le deroulement de la mission Apollo 12, pourtant filme en couleurs contrairement a Apollo 11, fut beaucoup moins suivi. Les commentaires tres techniques, hors de portee de l'Americain moyen, l'absence de peripeties banalisaient l'evenement. Il fallut l'accident d'Apollo 13, qui replacait l'homme au coeur de la mission, pour raviver l'interet du public^[121].

Plusieurs films et de nombreux documentaires ont pris pour sujet le programme Apollo. On peut citer notamment :

• Moonwalk One : reportage sorti en 1970 et realise par Theo Kamecke, qui - contemporain des evenements - situe l'evenement dans son contexte historique.
• From the Earth to the Moon : mini-serie americaine en 12 episodes de 50 minutes, creee d'apres le livre d'Andrew Chaikin (en), A Man on the Moon (en), et diffusee sur le reseau HBO.
• In the Shadow of the Moon : documentaire de 2008 constitue a partir de films d'actualites diffuses a l'epoque, de documents internes de la NASA et d'interviews realisees en 2008 de nombreux astronautes encore en vie.
• Apollo 13 : film realise en 1995 par Ron Howard, qui reconstitue les peripeties du vol Apollo 13.
• The Dish : semi-fiction realisee en 2000 par Rob Sitch, retracant l'histoire de la construction d'une station de reception terrestre en Australie qui doit recevoir la premiere emission televisee emise depuis la Lune par Apollo 11.
• First Man : Le Premier Homme sur la Lune : film de Damien Chazelle sorti en 2018, base sur la vie de Neil Armstrong et la mission Apollo 11.
• Apollo 11, un documentaire realise par Todd Douglas Miller est sorti en 2019^[123]. Utilisant des images retrouvees dans les archives de la NASA, pour la plupart inedites et toutes restaurees, ce documentaire, sans narration, montre les dessous de la mission^[124].

• For All Mankind, serie televisee americaine, uchronie dans laquelle l'Union sovietique a pose le pied sur la Lune avant les Etats-Unis et ou la course a l'espace se poursuit^[125],[126].
• Apollo 18, film d'horreur et de science-fiction americano-canadien sorti en 2011.
• Operation Lune : faux documentaire (canular sous forme de documentaire), realise par William Karel en 2002.

Au debut des annees 1970, alors que le programme Apollo touche a sa fin, certains decideurs politiques envisagent l'arret des vols habites trop couteux et aux retombees limitees. La fin de la guerre froide et l'effondrement du programme spatial sovietique a prive le projet habite americain d'une grande partie de ses justifications. Mais Richard Nixon ne veut pas etre celui qui a arrete les missions habitees auxquelles se rattache encore malgre tout une part de prestige. Par ailleurs, si l'opinion publique et la communaute scientifique s'accordent sur la necessite de reduire le budget spatial en particulier consacre aux vols habites, le president n'est pas insensible au lobbying de l'industrie et aux considerations electorales : la Californie qui concentre une grande partie des emplois de l'astronautique -- les effectifs employes par l'industrie aerospatiale en Californie passent de 455 000 a 370 000 personnes entre 1967 et 1970 -- est un enjeu important pour les elections a venir^[127]. En partie pour repondre aux critiques sur le cout du programme Apollo, la NASA a elabore a cette epoque son projet de navette spatiale qui doit permettre d'abaisser de maniere significative le prix du kilogramme place en orbite par rapport aux lanceurs non reutilisables. Le president Nixon donne son feu vert au programme de la navette spatiale mais celle-ci devra s'inscrire par la suite dans un cadre budgetaire spatial civil en decroissance constante : les sommes allouees a la NASA passent progressivement de 1,7 % du budget total de l'Etat federal en 1970 a 0,7 % en 1986, son point le plus bas^[24]. Les espoirs suscites par la navette spatiale seront decus : on estime en 2008, alors que le programme de la navette est en voie d'achevement, que chaque vol de la navette spatiale americaine revient a 1,5 milliard de dollars en integrant les couts de developpement : un cout non concurrentiel par rapport a celui d'un lanceur classique. La souplesse operationnelle n'est pas non plus au rendez-vous : la cadence de lancement atteint 5 % de celle prevue initialement^[128].

La communaute scientifique americaine tire un bilan negatif du programme Apollo. Les retombees scientifiques du programme sont limitees au regard des sommes investies et la part du programme spatial consacree a la science (satellites scientifiques, sondes spatiales) a diminue durant les annees Apollo. Le phenomene se repetera d'ailleurs au cours des decennies suivantes, les programmes scientifiques de la NASA etant regulierement victimes soit des depassements budgetaires des programmes spatiaux habites soit d'arbitrages en leur defaveur. Aussi, l'Academie des Sciences americaine demande a l'epoque que l'activite spatiale soit recentree sur des themes scientifiques et ses applications dans le domaine de la meteorologie, l'agriculture, l'hydrologie, l'oceanographie, etc. Elle s'oppose egalement au developpement de la navette spatiale^[129]. La communaute scientifique est aujourd'hui dans son ensemble toujours peu favorable aux missions habitees au-dela de l'orbite basse : en 2004, a la suite de la relance des missions habitees vers la Lune et Mars, le comite charge du financement de l'astrophysique au sein de l'American Physical Society, s'inquietait de l'importance des fonds monopolises par ce type de mission aux objectifs mal cernes au detriment de projets, comme les telescopes spatiaux, qui avaient largement prouve leur interet scientifique^[130].

Apres les progres fulgurants des annees 1960 dont le debarquement lunaire constitue l'acme, le vol spatial habite, contrairement a toutes les predictions de l'epoque, s'est replie durant les cinquante annees suivantes sur l'orbite terrestre basse. L'astronaute Gene Cernan, dans son autobiographie publiee en 1999, ecrit << Tout se passe comme si le programme Apollo avait vu le jour avant son heure, comme si le president Kennedy avait cherche une decennie au coeur du XXI^e siecle et qu'il avait reussi a l'inserer au debut des annees 1960 >>. Pour l'historien americain John R. McNeill, l'aventure du programme Apollo et de l'exploration spatiale en general pourrait etre une impasse condamnee a devenir dans le futur une simple note de bas de page de l'histoire de la civilisation, a moins que des decouvertes ne relancent son interet ou que renaisse une course au prestige entre des nations disposant de moyens financiers suffisants^[121],[131].

A l'epoque du debarquement sur la Lune, il existait une petite minorite d'incredules adherant a la these du moon hoax (canular lunaire), principalement aux Etats-Unis dans les classes sociales les plus defavorisees, coupees de toute connaissance scientifique, et les minorites. Dans les annees 1970 son audience s'elargit lorsqu'un climat de defiance vis-a-vis des institutions s'installe chez beaucoup d'Americains dans le sillage du scandale du Watergate et de la guerre du Viet Nam : c'est a cette epoque, symbolisee dans les medias par le film Les Trois Jours du Condor, qu'est tourne Capricorn One (1978) qui raconte l'histoire d'un faux debarquement sur Mars mis en scene par la NASA. En 2001, l'emission << Theorie du complot : avons-nous atterri sur la Lune ? >>, basee sur des pseudo temoignages scientifiques et diffusee sur la chaine de television Fox, rencontre un succes d'audience qui temoigne surtout de l'absence de culture scientifique de ses auditeurs. Malgre ses incoherences evidentes, la theorie du faux debarquement sur la Lune continue a trouver des partisans pour les raisons deja citees mais sans doute egalement parce que l'evenement est si eloigne de toute experience personnelle, qu'il degage pour beaucoup un sentiment d'irrealite^[121].

La stagnation du programme spatial habite americain apres les succes du programme Apollo suscite un intense sentiment de frustration chez beaucoup de passionnes d'astronautique. Au moment meme ou le programme Apollo subit un coup d'arret a la fin des annees 1960, naissent des associations militant pour un programme spatial habite ambitieux prolongeant l'effort spatial engage. Selon T.E. Dark, l'apparition de ces mouvements est a mettre en relation avec la crise que subit a la fin des annees 1960 l'idee de progres, une croyance au coeur de la societe americaine. L'apparition du mouvement ecologique, un scepticisme naissant vis-a-vis des bienfaits de la croissance economique et la crainte d'un declin culturel americain expliquent principalement cette crise. Promouvoir le programme spatial etait un moyen de faire revivre l'idee de progres sous une autre forme.

L'association la plus connue a l'epoque, la L5 Society, preconise la colonisation de l'espace par la creation de gigantesques habitats spatiaux au point de Lagrange L₅. Elle recoit l'attention du Congres americain ainsi que de la NASA. Mais le concept d'habitats spatiaux geants ne depassera jamais le stade de l'etude theorique, car il necessite de lancer un million de tonnes en orbite autour de la Terre en six ou dix ans, un objectif qui ne pouvait etre atteint que si le cout de la mise en orbite etait abaisse a 55 dollars le kg comme envisage par l'etude de Gerard K. O'Neill et la NASA en 1975-1977^[132]. La L5 Society disparait en 1987, victime des desillusions nees de la crise de l'energie et des deboires de la navette spatiale americaine^[s]. En 1998, est fondee la Mars Society qui milite pour la colonisation de Mars. Son createur, Robert Zubrin, redige plusieurs ouvrages tres documentes sur les moyens de mener une mission habitee sur Mars. The Planetary Society est une association plus ancienne, nee en 1980, dont le fondateur le plus connu est Carl Sagan, qui a un ancrage international et compte plus de 100 000 membres. Plus realiste, elle milite surtout pour l'exploration du systeme solaire mais a tout de meme apporte son soutien au programme de mission habitee vers la << planete rouge >> de la Mars Society^[133].

Depuis la mission habitee Apollo 17 de 1972, plus aucun astronaute ne s'est eloigne de plus de quelques centaines de kilometres de la Terre. Le 20 juillet 1989, pour le 20^e anniversaire de l'atterrissage d'Apollo 11, le president des Etats-Unis George H. W. Bush lance un programme spatial ambitieux sur 30 ans, le Space Exploration Initiative (SEI)^[134], qui doit permettre l'installation d'une base permanente sur la Lune. Mais son cout, l'absence de soutien dans l'opinion publique et les fortes reticences du Congres font capoter le projet. En 2004, son fils, le president George W. Bush, rend publics les objectifs a long terme qu'il souhaite assigner au programme spatial americain alors que l'accident de la navette spatiale Columbia vient de clouer au sol une flotte de navettes spatiales vieillissantes et que le sort de la station spatiale internationale, dont l'achevement approche, est en suspens. Le projet presidentiel Vision for Space Exploration veut replacer l'Homme au coeur de l'exploration spatiale : le retour d'astronautes sur la Lune est programme avant 2020 pour une serie de missions destinees a preparer une eventuelle presence permanente de l'homme sur le sol lunaire et mettre au point le materiel necessaire a de futures missions habitees sur Mars fixees a une echeance beaucoup plus lointaine^[121],[135]. Cette fois ci, l'opinion comme le Congres sont favorables au projet : le programme Constellation est alors mis sur pied par la NASA pour repondre aux attentes presidentielles. Il prevoit la construction de deux types de lanceur Ares I et Ares V ainsi que, de maniere similaire au programme Apollo, deux vaisseaux habites Altair et Orion^[136]. La NASA utilise, en les adaptant, des moteurs-fusees developpes pour la fusee Saturn V, les propulseurs a poudre de la navette spatiale ainsi que de nombreuses installations au sol remontant a l'epoque du programme Apollo. Mais le programme prend du retard et se heurte a un probleme de financement qui selon les plans initiaux, doit s'effectuer sans augmentation substantielle du budget global de la NASA^[137]. A la suite de son investiture, le president americain Barack Obama fait expertiser le programme Constellation par la commission Augustine, creee a cet effet le 7 mai 2009. Celle-ci conclut qu'il manque trois milliards de dollars par an pour atteindre les objectifs fixes^[138] mais confirme l'interet d'une seconde exploration humaine de la Lune comme etape intermediaire avant une mission habitee vers Mars^[139]. Debut fevrier 2010, le president Obama annonce l'annulation du programme Constellation qui est confirmee par la suite^[140],[141].

Au cours de la decennie 2000 et de maniere encore plus accentuee au cours de la decennie 2010, l'exploration de la Lune devient un objectif pour de nombreuses agences spatiales (Chine, Inde, Japon, Coree du Sud) qui y font leurs premieres armes dans le domaine de l'exploration robotique du systeme solaire. De son cote la NASA, qui cherche une suite a donner a la Station spatiale internationale, decide en avril 2017 la construction d'une station spatiale qui serait placee en orbite lunaire et qui est baptisee Deep Space Gateway. Dans une premiere phase de ce programme les equipages devraient occuper la station a partir de 2025 pour apprendre a vivre et a travailler en orbite lunaire, avant d'etre deposes sur la surface lunaire vers 2028, preambule a l'envoi ulterieur de missions vers Mars^{[142],[143],[144]}.

En avril 2019, a quelques mois du cinquantieme anniversaire de la mission Apollo 11, le president americain Donald Trump demande a la NASA d'etudier la depose d'un premier equipage a la surface de la Lune des 2024 soit quatre ans avant l'echeance retenue jusque la. Le site d'atterrissage serait situe pres du pole sud lunaire car celui-ci non seulement constitue un objectif scientifique important, mais recele egalement des stocks d'eau qui pourraient etre exploites pour optimiser les sejours sur la Lune^[145]. Mi-mai 2019, une enveloppe supplementaire de 1,6 milliard de dollars est debloquee au titre de l'annee budgetaire 2020 pour ce programme lunaire, qui est baptise a cette occasion Programme Artemis^[146].

Apres un report de la date de lancement prevue en fevrier 2026, Artemis II devrait finalement decoller courant mars 2026. Ce serait le premier vol habite autour de la Lune depuis la derniere mission Apollo 17^[147].

• La fusee Saturn V arrache lentement ses 3 000 tonnes au decollage, consequence d'un rapport poids/poussee proche de 1 (mission Apollo 15).
• Schmitt et Cernan (mission Apollo 17) poussent la chansonnette, puis font une demonstration de marche a la maniere des kangourous.
• Une petite demonstration de rover lunaire (vitesse max env. 15 km/h), au cours de la mission Apollo 16.
• Decollage du module lunaire Apollo 17 filme depuis le sol lunaire par la camera du rover. Le module monte verticalement puis (vers la fin de la video) prend une trajectoire presque parallele au sol.

• (en) Eric M. Jones et Ken Glover, << Apollo lunar surface journal >>
  Portail regroupant l'ensemble des documents officiels disponibles sur les missions Apollo s'etant deroule a la surface de la Lune (description des materiels, objectifs, debriefing) ainsi que la transcription des echanges radios et une liste commentee des photos prises.
• (en) David Woods et all, << Apollo lunar surface journal >>
  Portail complement du precedent pour les missions Apollo avec equipage qui ne se sont pas posees sur la Lune (Apollo 7 a 10) et deroulement des phases de vol des missions Apollo 11 a 17.
• (en) David M. Harland, Exploring the moon : the Apollo expeditions, Chichester, Springer Praxis, 2008, 2^e ed., 403 p. (ISBN 978-0-387-74638-8, LCCN 2007939116)
  Deroulement detaille consacre uniquement a la phase de sejour sur la Lune des missions Apollo avec nombreuses illustrations, contexte geologique detaille et quelques developpements sur les missions robotiques de cette periode.
• (en) W. David Woods, How Apollo flew to the moon, New York, Springer, 2008, 412 p. (ISBN 978-0-387-71675-6, LCCN 2007932412).
  Deroulement detaille d'une mission lunaire Apollo
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  Resume de la majorite des missions et faits marquants de la course a l'espace

• Saturn V
• Mission Apollo 11
• First Man : Le Premier Homme sur la Lune
• Module lunaire Apollo
• Module de commande et de service Apollo
• Lunar Roving Vehicle
• Programme lunaire habite sovietique
• Le film Apollo 13

• De la Terre a la Lune : Site francophone de qualite sur le programme Apollo
• Max.q : Site francophone de qualite sur le programme Apollo
• Capcomespace : Site francophone de qualite sur le programme Apollo
• Reportage Operation Apollo (18 fevrier 1969, 53 min 28 s) realise par Adrian Maben, resumant le programme Apollo avant Apollo 11 - A consulter sur le site de l'INA
• (en) Archives des documents de la NASA sur les missions Apollo (fiches techniques, rapports de mission, journaux de bord, procedures, etc.)
• (en) Publications de la NASA (histoires du projet, monographies, etc.)
• (en) Banque de photos des missions Apollo
• Notices dans des dictionnaires ou encyclopedies generalistes :

  • Britannica
  • Den Store Danske Encyklopaedi
  • Gran Enciclopedia Catalana
  • Nationalencyklopedin
  • Store norske leksikon
  • Universalis
• Notices d'autorite :

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• (fr + en) << Apollo 17 at Shorty Crater >>, sur Astronomy Picture of the Day, NASA, 6 decembre 2025 (consulte le 7 decembre 2025) (Adaptation/traduction francaise).

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