Apollo 14

Apollo 14 fut la huitième mission habitée du programme Apollo, le troisième alunissage de l'histoire et le premier à se poser dans les hautes terres lunaires. À sa tête se trouvait Alan Shepard, l'un des sept astronautes originaux du programme Mercury et le premier Américain à avoir voyagé dans l'espace, lors du vol suborbital de Freedom 7 le 5 mai 1961. Peu après ce vol, la maladie de Ménière, un trouble de l'oreille interne, l'écarta des missions et le fit devenir chef du Bureau des astronautes, le poste administratif qui dirigeait le corps des pilotes spatiaux. Une opération expérimentale en 1968 lui rendit son aptitude au vol. À 47 ans, Shepard devint l'astronaute américain le plus âgé à avoir volé jusqu'alors et reste la personne la plus âgée à avoir marché sur la Lune.

Il était accompagné de deux novices du Groupe 5 d'astronautes, sélectionné en avril 1966. Stuart Roosa, pilote du module de commande, avait 37 ans ; il avait été pompier parachutiste forestier avant d'entrer dans l'Armée de l'air en 1953, avait piloté des chasseurs et avait achevé en 1965 l'École des pilotes de recherche aérospatiale de la base d'Edwards. Edgar Mitchell, pilote du module lunaire, avait 40 ans ; il était entré dans la Marine en 1952, avait piloté des chasseurs depuis des porte-avions, avait suivi la même école et avait été membre de l'équipe de soutien d'Apollo 9 et pilote de réserve du module lunaire d'Apollo 10.

L'affectation eut sa propre histoire. Deke Slayton, directeur des opérations d'équipage et lui aussi vétéran de Mercury, avait proposé Shepard et son équipe pour Apollo 13. La direction de la NASA estima que Shepard, sans avoir volé depuis 1961, avait besoin de davantage de temps d'entraînement, et échangea donc les équipages : Jim Lovell, Ken Mattingly et Fred Haise passèrent à Apollo 13, tandis que Shepard, Roosa et Mitchell restèrent pour le 14. L'équipage de réserve était formé d'Eugene Cernan, Ronald Evans et Joe Engle ; avec Harrison Schmitt à la place d'Engle, ce même groupe volerait ensuite sur Apollo 17. L'équipe de soutien comprenait Philip Chapman, Bruce McCandless, William Pogue et Gordon Fullerton, et parmi les communicateurs avec l'équipage (CAPCOM) figurait Fred Haise, qui mit à profit son entraînement pour un site d'alunissage qu'il n'avait finalement pas foulé. Les directeurs de vol furent Pete Frank, Glynn Lunney, Milt Windler et Gerry Griffin.

Les équipages titulaires et de réserve des Apollo 13 et 14 furent annoncés le 6 août 1969. Apollo 14 était prévu pour juillet 1970, mais les coupes budgétaires ayant annulé Apollo 20 amenèrent la NASA, en janvier de cette année-là, à se limiter à deux missions annuelles, et le 14 glissa vers octobre ou novembre. L'accident d'Apollo 13 le retarda encore : le 7 mai 1970, l'administrateur Thomas Paine annonça qu'il ne décollerait pas avant le 3 décembre et qu'il se dirigerait vers la zone qu'Apollo 13 n'avait pu atteindre. Le 30 juin 1970, après publication du rapport d'accident et évaluation des modifications nécessaires, la date fut fixée à au plus tôt le 31 janvier 1971.

Avant l'échec d'Apollo 13, la destination du 14 était le cratère Littrow, dans la Mare Serenitatis, où l'on soupçonnait l'existence de formes volcaniques. Après le retour du 13, il fut décidé que son objectif, près du cratère Cone dans la formation Fra Mauro, avait davantage de valeur scientifique. Fra Mauro est formée de matériaux éjectés par l'impact qui a creusé la Mare Imbrium, et les géologues espéraient recueillir des roches provenant des profondeurs lunaires. Le cratère Cone, jeune et profond, devait avoir traversé les débris accumulés depuis cet impact, ce qui promettait des échantillons datables. De plus, la trajectoire permettait de photographier depuis l'orbite les hautes terres de Descartes, candidates pour une mission ultérieure. Le point d'alunissage choisi se trouvait un peu plus près de Cone que celui désigné pour Apollo 13.

L'équipage s'entraîna ensemble pendant 19 mois, plus longtemps qu'aucun autre du programme jusqu'alors. À la charge habituelle s'ajouta la supervision des modifications du vaisseau de commande et de service issues de l'enquête sur Apollo 13, tâche que Shepard délégua en grande partie à Roosa. Mitchell expliqua plus tard qu'ils étaient conscients qu'un second échec consécutif aurait probablement signifié la fin du programme Apollo.

Le changement de destination modifia la formation géologique étudiée. Si l'équipage avait auparavant visité des paysages volcaniques, il parcourut ensuite des cratères d'impact, comme celui de Ries en Allemagne de l'Ouest et un champ de cratères artificiels creusé dans la Verde Valley en Arizona. Son efficacité fut limitée par le faible engagement de Shepard, qui donna le ton à Mitchell ; Harrison Schmitt attribua cette attitude au fait que le commandant avait d'autres préoccupations, comme retourner dans l'espace après dix ans et garantir le succès après le quasi-désastre d'Apollo 13. Roosa, en revanche, se prépara à fond pour ses journées en solitaire : il demanda au géologue Farouk El-Baz, qui avait formé Mattingly, de l'entraîner, étudia avec lui les cartes des zones qu'il survolerait et s'exerça à observer depuis son T-38, volant à la vitesse et à l'altitude simulant le défilement du terrain sous le vaisseau.

Pour éviter un autre changement d'équipage de dernière minute pour cause de contagion, comme cela s'était produit lors d'Apollo 13, la NASA inaugura le Programme de stabilisation sanitaire de l'équipage : dès 21 jours avant le lancement, les astronautes vécurent au Centre spatial Kennedy avec des contacts limités à leurs épouses, à l'équipage de réserve et au personnel indispensable, tous examinés et vaccinés. Les vaisseaux étaient arrivés en Floride en novembre 1969, et l'ensemble du lanceur surmonté du vaisseau quitta le bâtiment d'assemblage pour le pas de tir 39A le 9 novembre 1970.

Le vaisseau était formé du module de commande et de service CSM-110, baptisé Kitty Hawk, et du module lunaire LM-8, appelé Antares. Roosa choisit le nom de la localité de Caroline du Nord où les frères Wright volèrent pour la première fois en 1903 ; Mitchell prit celui de l'étoile du Scorpion qu'ils utiliseraient pour orienter le module pendant la descente. Selon les données de la NASA, l'ensemble de commande et de service pesait au lancement 29 229 kg avec ergols, dont 5 758 kg pour le module de commande et 23 471 kg pour le module de service. Le module lunaire totalisait 15 264 kg : un étage de remontée de 2 303 kg à sec avec 2 370 kg d'ergols et un étage de descente de 2 237 kg à sec, équipement de surface compris, avec 8 354 kg d'ergols.

Les modifications par rapport à Apollo 13 furent plus nombreuses qu'entre les missions précédentes. L'accident était dû à l'explosion d'un réservoir d'oxygène dont le câblage interne avait été endommagé lors d'essais au sol, lorsque des thermostats non conçus pour la tension appliquée avaient laissé le contenu surchauffer. En réponse, les réservoirs furent redessinés, avec des thermostats adaptés, et un troisième fut ajouté du côté opposé du module de service, avec une vanne permettant de l'isoler et d'alimenter seulement le module de commande. Le câblage de la baie où s'était produite l'explosion fut gainé d'acier inoxydable, les alarmes d'anomalies furent améliorées, une réserve d'eau d'urgence fut stockée dans le module de commande et une batterie de secours identique à celles de l'étage de descente du module lunaire fut installée dans le module de service. Sur le module lunaire, des déflecteurs anti-clapotis furent ajoutés dans les réservoirs de l'étage de descente, pour éviter l'allumage prématuré de l'alerte de carburant bas subie par Apollo 11 et 12.

Le Saturn V, désigné SA-509, était semblable à ceux des Apollo 8 à 13. Avec 2 950 867 kg, ce fut le véhicule le plus lourd lancé par la NASA jusqu'alors, 1 730 kg de plus que celui d'Apollo 13. Pour freiner les oscillations « pogo » qui avaient éteint prématurément le moteur central du deuxième étage lors du 13, un accumulateur d'hélium fut installé sur la ligne d'oxygène liquide de ce moteur, ainsi qu'un dispositif de coupure de secours et une vanne simplifiée d'utilisation des ergols sur chacun des cinq J-2.

Le lot d'expériences de surface ALSEP comprenait un sismomètre passif, une expérience sismique active, un détecteur d'ions suprathermiques, un mesureur d'ions à cathode froide et une expérience de particules chargées de l'environnement lunaire. Hors du lot voyageaient un rétroréflecteur laser et un magnétomètre portable. Le sismomètre devait être calibré par l'impact de l'étage de remontée du module lunaire après largage, et, avec celui d'Apollo 12, il formerait le germe d'un réseau sismique. L'expérience active consistait en lignes de géophones et de petites charges à percussion, plus quatre mortiers qui ne furent jamais tirés par crainte d'endommager d'autres instruments. Le rétroréflecteur, une cible passive pour les rayons laser envoyés depuis la Terre, permet de mesurer la distance Terre-Lune et ses variations ; ceux des Apollo 11, 14 et 15 sont les seuls instruments des équipages Apollo à continuer de fournir des données.

La nouveauté logistique fut le transporteur modulaire d'équipement (MET), un chariot à deux roues qui ne vola que lors de cette mission et qui permettait de tracter outils et échantillons sans les porter. Ses pneus, développés par Goodyear, remplis d'azote, furent les premiers à rouler sur la Lune. Un système de tuyaux permettant de partager l'eau de refroidissement en cas de panne d'un sac à dos de survie fut également inauguré, et Shepard fut le premier à fouler la Lune avec les bandes rouges de commandant sur sa combinaison, introduites pour distinguer les astronautes sur les photographies.

Apollo 14 décolla du Complexe 39A du Centre spatial Kennedy le 31 janvier 1971 à 21 h 03 min 02 s UTC, après un retard de 40 minutes et 2 secondes dû aux nuages et à la pluie, le premier retard météorologique du programme. Parmi le public se trouvaient le vice-président Spiro Agnew et le prince Juan Carlos d'Espagne d'alors. Le vaisseau suivit une trajectoire plus rapide que prévu pour rattraper le temps perdu.

Après l'injection translunaire survint la première frayeur. Roosa sépara le vaisseau de commande du troisième étage et le fit pivoter pour s'arrimer au module lunaire, mais les loquets ne s'enclenchaient pas. Pendant près de deux heures, il essaya à plusieurs reprises tandis que le contrôle de mission étudiait des solutions de repli : sans extraction du module lunaire, il n'y aurait pas d'alunissage, et deux échecs consécutifs pouvaient mettre fin au programme. Finalement, l'idée de retenter l'opération avec la sonde d'arrimage rétractée fonctionna. Le troisième étage fut dirigé vers la Lune et son impact fit vibrer pendant plus de trois heures le sismomètre laissé par Apollo 12.

Le vaisseau entra en orbite lunaire le 4 février à 06 h 59 min 43 s UTC avec un allumage du moteur principal de 370,84 secondes. Pour la première fois, le vaisseau de commande amena le module lunaire jusqu'à l'orbite basse de descente, afin de gagner du temps de vol stationnaire au-dessus d'un terrain accidenté.

Une fois séparé, Antares présenta deux avaries graves. L'ordinateur commença à recevoir un signal d'abandon provenant d'un interrupteur défectueux, probablement à cause d'une bille de soudure détachée. Si le signal se répétait après l'allumage du moteur de descente, l'ordinateur abandonnerait l'alunissage automatiquement. Frapper le panneau ne réglait le problème que momentanément. Les équipes de la NASA et du MIT imaginèrent une solution : comme le logiciel ne pouvait pas être modifié depuis le sol, la correction faisait croire à l'ordinateur que l'abandon avait déjà eu lieu, afin qu'il ignore le signal. Mitchell l'introduisit manuellement quelques minutes avant l'allumage. Pendant la descente motorisée, le radar d'atterrissage ne s'accrocha pas à la surface ; après réenclenchement de son disjoncteur, il capta un signal vers 6 700 m, alors que les règles exigeaient d'abandonner s'il restait inopérant à 3 000 m. Shepard posa le module à 09 h 18 min 11 s UTC le 5 février, le plus proche du point prévu des six alunissages, sur une pente inclinée de 8 degrés.

En posant le pied sur la surface, Shepard remarqua que la route avait été longue, mais qu'ils y étaient enfin. Un problème de communications retarda la première sortie extravéhiculaire, qui débuta à 14 h 42 UTC. Les astronautes déchargèrent l'équipement, installèrent l'ALSEP et le drapeau, et préparèrent le chariot MET, le tout retransmis à la télévision. Mitchell déroula les deux lignes de géophones de 94 m et déclencha les charges à percussion, bien que cinq des 21 aient échoué. La sortie dura 4 heures, 47 minutes et 50 secondes.

La deuxième excursion visait le bord du cratère Cone. Le terrain vallonné surprit le duo : les cratères censés servir de repères ne ressemblaient pas à ceux des cartes établies depuis l'orbite et surestimaient constamment la distance parcourue. Depuis Houston, sans image, on n'entendait que leur respiration haletante. Après avoir gravi une butte qu'ils crurent être le bord et avoir vu davantage de terrain derrière, épuisés, ils reçurent de Haise l'ordre de prélever des échantillons sur place et de rebrousser chemin. Des analyses ultérieures montrèrent qu'ils s'étaient arrêtés à environ 20 m du bord, et les images du Lunar Reconnaissance Orbiter situent leurs traces et celles du MET à moins de 30 m. Cette expérience renforça la nécessité d'un véhicule doté de navigation, le rover lunaire déjà prévu pour Apollo 15.

De retour près du module lunaire, devant la caméra, Shepard exécuta le numéro qu'il préparait depuis des années : il avait fixé la tête d'un fer 6 Wilson au manche d'un outil de prélèvement d'échantillons et frappa d'une seule main deux balles de golf, proclamant que la seconde s'envolait « sur des kilomètres et des kilomètres ». Mitchell lança comme un javelot le manche d'une pelle. La deuxième sortie dura 4 heures, 34 minutes et 41 secondes. Shepard fit don du club au musée de l'USGA et offrit une réplique au Musée national de l'air et de l'espace. En février 2021, pour le 50e anniversaire, le spécialiste de l'image Andy Saunders traita les photographies et estima que la première balle avait parcouru environ 24 yards et la seconde, 40. Entre les deux sorties, les astronautes passèrent 9 heures et 23 minutes hors du module, et 33 heures et 31 minutes à la surface.

La mission rapporta environ 42 kg de roches et de sol lunaire, surtout des brèches, des roches formées de fragments soudés par la chaleur et la pression des impacts. Les basaltes, trouvés sous forme de clastes à l'intérieur des brèches, se révélèrent plus riches en aluminium et s'étaient formés il y a entre 4,0 et 4,3 milliards d'années, avant le volcanisme des mers visitées par d'autres missions. Le bilan géologique fut discuté : certains scientifiques saluèrent l'approche du cratère Cone, mais déplorèrent la faible documentation des échantillons, et le géologue Don Wilhelms critiqua le fait que du flanc du cratère, selon lui le point le plus important atteint par des astronautes, ne parvinrent que 16 photographies Hasselblad sur un total de 417 et à peine 962 g de roche en dehors de l'échantillon 14321, connu sous le nom de Big Bertha. Cette roche, de 8,998 kg, réserva une surprise en janvier 2019 : une équipe de l'Université Curtin y découvrit du granite, du quartz et des zircons dont la chimie était propre à la Terre, avec un âge d'environ quatre milliards d'années, ce qui en ferait une météorite terrestre parvenue sur la Lune et l'une des roches terrestres les plus anciennes connues.

Pendant que ses compagnons étaient à la surface, Roosa passa près de deux jours seul à bord de Kitty Hawk, dans le cadre du premier programme intensif d'observation scientifique depuis l'orbite lunaire, largement hérité d'Apollo 13. La caméra topographique Hycon, qui devait cartographier les hautes terres de Descartes, subit rapidement une panne d'obturateur causée, comme on le découvrit plus tard, par une minuscule particule d'aluminium. Bien que près de la moitié des objectifs aient été perdus, Roosa photographia Descartes avec un Hasselblad et confirma son adéquation comme site d'alunissage d'Apollo 16. Il photographia également le point d'impact du troisième étage d'Apollo 13, vit l'éclat d'Antares et sa longue ombre, capta la Gegenschein et le point de Lagrange L2 du système Soleil-Terre, et orienta les antennes du vaisseau vers la Lune pour une expérience de radar bistatique visant à sonder le régolithe.

Antares décolla de la Lune le 6 février à 18 h 48 min 42 s UTC et, lors du premier rendez-vous direct en première orbite d'une mission d'alunissage, s'arrima au vaisseau de commande dès la première tentative, bien que son système de guidage d'abandon eût failli juste avant. L'étage de remontée, largué, s'écrasa sur la Lune et fut enregistré par les sismomètres d'Apollo 12 et 14. L'allumage de retour, de 350,8 secondes, eut lieu à la révolution 34. Pendant le voyage furent testés le système d'oxygène à faible densité dans les réservoirs et à débit élevé, en prévision des sorties dans l'espace en vol des missions suivantes, ainsi qu'un exercice de navigation sans communications. Mitchell réalisa, à l'insu de la NASA, des expériences de perception extrasensorielle avec des cartes.

Kitty Hawk amerrit dans le Pacifique Sud le 9 février 1971 à 21 h 05 UTC, après 216 heures, 1 minute et 58 secondes de mission, au sud des Samoa américaines, et le navire USS New Orleans récupéra l'équipage. Après un passage par Pago Pago et Honolulu, les astronautes poursuivirent leur quarantaine au Laboratoire de réception lunaire jusqu'au 27 février 1971. Ils furent les derniers explorateurs lunaires soumis à quarantaine et le seul équipage Apollo isolé avant et après le vol.

Roosa, qui avait travaillé dans la foresterie dans sa jeunesse, emporta plusieurs centaines de graines d'arbres. Germées à leur retour, elles donnèrent naissance aux « arbres lunaires », dispersés dans le monde entier et, en 1975 et 1976, remis à des associations forestières des États américains pour le bicentenaire des États-Unis. L'emblème, œuvre de Jean Beaulieu sur une esquisse de Shepard, montre l'insigne d'astronaute avec une traînée de comète voyageant de la Terre à la Lune : à travers l'ancien chef du Bureau des astronautes, tout le corps volait en esprit. L'équipage de réserve répondit par une parodie de Vil Coyote et Bip Bip qu'il cacha dans tout le vaisseau et dans le chariot MET.