Apollo 11 : 386 000 km jusqu’à la Lune et retour
Apollo 11 : Le 16 juillet 1969, les cinq moteurs F-1 de la puissante Saturn V s’allument pour un test essentiel. Chaque moteur génère plus de 680 000 kg de poussée pour lancer trois astronautes Apollo. C’est le début de leur voyage vers la Lune. Après l’épuisement et la séparation des premier et deuxième étages, le troisième étage prend le relais. Il ajoute juste assez de vitesse pour atteindre l’orbite terrestre.
Pendant cette orbite dite de « parking », les astronautes vérifient tous les systèmes. Ils doivent s’assurer que tout fonctionne correctement avant de continuer. Ensuite, la « fenêtre de lancement » s’ouvre, c’est le moment idéal pour commencer le vol translunaire. Le troisième étage s’allume à nouveau, augmentant la vitesse pour échapper à l’orbite terrestre. La fusée entame alors sa trajectoire vers la Lune.
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Pendant le trajet lunaire, le module de commande (CM), avec les trois astronautes, se sépare du troisième étage de Saturn V. Le module de service (SM), contenant l’alimentation électrique et le système de propulsion, accompagne le CM. L’ensemble CM/SM pivote de 180 degrés dans l’espace et s’arrime au module lunaire (LM). Le LM était situé au sommet du troisième étage.
Les modules combinés de commande et de service (CSM) et le LM se séparent ensuite du troisième étage. Ils continuent leur voyage vers la Lune. S’approchant de la Lune à environ 8370 km/h, les astronautes allument le moteur-fusée du SM. Cela ralentit le vaisseau à environ 5790 km/h, permettant une orbite à 130 km au-dessus de la surface lunaire.
Deux astronautes passent dans le LM et allument le moteur de descente TRW du LM. Cela permet d’atteindre une orbite de transfert qui croise la Lune. Le CSM reste en orbite lunaire. À une altitude d’environ 15 240 mètres, le moteur de descente du LM s’allume à nouveau. Il réduit la vitesse à zéro à environ 60 mètres au-dessus de la surface.
Les astronautes utilisent le moteur de descente et les jets de contrôle du LM. Ils se déplacent horizontalement si nécessaire, puis descendent vers le site d’atterrissage choisi. Pendant leur séjour sur la Lune, les astronautes transmettent des émissions télévisées et des descriptions radio en direct. Ils prennent des photos et collectent des échantillons de roches qu’ils rapportent dans des conteneurs scellés.
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Ils installent également des expériences sur la surface lunaire qui continuent à envoyer des informations vers la Terre. Ces expériences rapportent des données sur les changements de température, les niveaux de radiation et les séismes lunaires. Elles surveillent aussi les micrométéoroïdes, de minuscules particules dans l’espace.
Pour commencer le voyage de retour, les deux astronautes activent le moteur d’ascension. Ils rejoignent ainsi le CSM en orbite avec le troisième astronaute à bord. L’étage inférieur du LM, ayant terminé sa mission, sert de plateforme de lancement pour l’étage supérieur. Il est abandonné sur la Lune.
Apollo 11
Le LM s’amarre au CSM. Les deux astronautes retournent dans le CSM et le LM est largué, restant en orbite lunaire. Le moteur-fusée du SM s’allume une fois de plus. Il accélère le vaisseau jusqu’à la vitesse de libération lunaire, soit environ 8790 km/h. Au-delà de 46 670 km de la Lune, l’attraction terrestre devient dominante. La vitesse de retour augmente alors à environ 40 230 km/h, la même qu’au départ.
Après avoir utilisé le moteur-fusée du SM pour les corrections de trajectoire finales, les astronautes larguent le SM. Le CM plonge alors vers la Terre.
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Le couloir de rentrée atmosphérique représente une phase critique de la mission. Le fonctionnement des hommes et des machines doit être extrêmement précis. Les marges de tolérance sont minimes et le succès est vital. Ce couloir, large de seulement 64 km, doit être maintenu à un angle de 5,5 à 7,5 degrés par rapport à l’horizon terrestre.
Si l’angle est trop élevé (supérieur à 7,5 degrés), la rentrée serait trop rapide. Les forces d’accélération dépasseraient les limites humaines des astronautes. Si l’angle est trop faible (inférieur à 5,5 degrés), le CM ricocherait sur l’atmosphère. Il repartirait en orbite terrestre, piégeant les astronautes sans possibilité de retour.
La trajectoire correcte est maintenue. Les trois astronautes rentrent dans l’atmosphère à environ 40 230 km/h. Le bouclier thermique du CM atteint environ 2760 degrés Celsius. La résistance de l’air réduit rapidement la vitesse à un niveau sûr pour le déploiement des parachutes. L’amerrissage a lieu dans le Pacifique Sud.
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L’apogée du programme Apollo, avec le voyage lunaire, est suivi par le monde entier. Comme la partie visible d’un iceberg, le lancement et le retour ne sont qu’une partie d’un programme immense. Peu de témoins du lancement peuvent comprendre l’ampleur de la préparation. Les calculs, les essais, les échecs et les corrections qui ont précédé le vol sont innombrables.
Par exemple, bien avant le décollage de Saturn V, sa mission est simulée de nombreuses fois dans un ordinateur TRW. À partir des données des essais au sol, TRW développe des modèles informatiques des systèmes de propulsion Apollo. Ces modèles, mis à jour avec les données de vol, servent à planifier les missions et à analyser les résultats.
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La chaleur intense subie par le vaisseau Apollo lors de l’ascension et de la rentrée atmosphérique exige une surveillance rigoureuse. La structure, les matériaux et les revêtements sont étudiés pour leur stabilité thermique. La structure interne est analysée pour les contraintes induites par la chaleur.
Un atterrissage lunaire réussi nécessite un radar d’atterrissage LM fournissant des mesures précises. L’altitude, l’attitude et la vitesse d’approche du vaisseau sont essentielles. Les experts réalisent une évaluation complète de ce sous-système grâce à la simulation informatique.
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Le carburant, l’oxygène, l’hydrogène, l’énergie électrique et l’eau sont consommés pendant les vols lunaires. Ces consommables doivent être gérés avec soin pour assurer des marges de sécurité. Il faut éviter d’augmenter inutilement le poids du vaisseau. Les scientifiques préparent des budgets de consommables et les intègrent aux plans de vol.
En plus de ces analyses de systèmes, les scientifiques et ingénieurs calculent les trajectoires de lancement. Ils établissent des trajectoires de mission de référence, réalisent des analyses de sécurité et des analyses de vol. Ils fournissent également un soutien à la planification de la rentrée atmosphérique.
Apollo 11
Ce ne sont là que quelques-unes des 130 tâches analytiques que l »équipe pour Apollo. Elles couvrent presque tous les aspects des différentes missions Apollo.
On créé un réseau de stations de poursuite autour du monde par le projet Mercury. On l’a amélioré pour Gemini, puis repensé et développé pour Apollo. Un groupe de stations suit le vaisseau Apollo au lancement et pendant l’orbite terrestre. Il le suit également à la fin du vol, après le voyage lunaire.
Lorsque le vaisseau quitte l’orbite terrestre, un deuxième groupe de stations prend le relais. Ces stations disposent d’émetteurs puissants et de récepteurs sensibles. Elles sont fiables pour les communications à longue distance.
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Pour tester ce vaste réseau et former le personnel, TRW produit deux satellites de test et de formation. Ces satellites de la série ERS sont des transpondeurs orbitaux (récepteur/émetteur). La NASA les utilise pour vérifier le réseau de vols spatiaux habités. C’est comme un chef d’orchestre accordant chaque instrument avant un concert.
Un passager clandestin de 20 kg voyage discrètement sur la fusée Delta. Ce satellite de test et de formation TRW se pose en orbite terrestre basse. Il sert à former le personnel de communication et à vérifier l’équipement du réseau Apollo de la NASA. Un satellite similaire accompagne Pioneer 9.
Ces satellites appartiennent à la famille des satellites de recherche environnementale TRW (ERS). Cette série de petits engins est conçue pour des lancements économiques avec des charges utiles plus importantes. L’ERS peut peser de 0,7 à 20 kg.
Apollo 11
Dans 18 sites terrestres et sur des navires, TRW fournit des unités de communication. Ces systèmes de démodulation de données de signal transmettent les données biochimiques des astronautes. Température, pouls, communications vidéo et vocales, et même des signaux télégraphiques se relayent.
Un système de guidage fiable guide les astronautes du CM à la surface lunaire et retour. Ce système aide à maintenir l’altitude et la trajectoire correctes pour un atterrissage sûr. Pendant la phase d’ascension, il aide à se placer sur l’orbite précise pour le rendez-vous et l’amarrage avec le CM. Ces tâches nécessitent une détermination rapide de la position, de l’attitude, de la vitesse et de la trajectoire.
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On a équipé LM d’un système de guidage de secours. Ce système permet aux astronautes de prendre le contrôle direct en cas de dysfonctionnement du système principal. On connait ce système sous le nom de LM Abort Guidance System (AGS).
Le LM/AGS est un système de guidage inertiel « strapdown ». Les instruments inertiels se fixent directement au véhicule. Cela réduit le nombre de pièces mobiles, diminuant la taille, le poids et la consommation d’énergie.
(Texte conçu et présenté par Anastasia Ustinova).
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