Apollo 15

L'Apollo 15 ne naquit pas comme la mission qu'il devint finalement. Dans les plans initiaux, elle figurait comme une mission H de plus, semblable aux Apollo 12 et 14 : à peine deux jours sur la Lune, deux sorties à pied et un lot d'instruments à déposer à la surface. Le tournant survint en septembre 1970, lorsque la NASA annula deux missions du programme pour des raisons budgétaires. Ce remaniement fit de l'Apollo 15 la première de trois missions étendues, les missions J, avec un module lunaire renforcé capable de rester jusqu'à 75 heures à la surface, un véhicule à roues pour s'éloigner du point d'alunissage et un module de service chargé d'instruments d'observation orbitale.

Avec ce changement de catégorie, la destination changea également. Le comité de sélection des sites hésitait entre deux candidats : le cratère Marius, entouré de petits dômes d'origine volcanique possible, et Hadley Rille, un sillon profond en bordure du Mare Imbrium et au pied des Apennins. C'est Hadley qui fut choisi, un site jusque-là réservé à l'Apollo 19, l'un des vols annulés. C'était la première fois qu'un alunissage n'était pas limité à la bande équatoriale, et le site promettait beaucoup : du matériau provenant de zones plus profondes de la Lune, un sillon sinueux peut-être creusé par le volcanisme et, de surcroît, une position qui complétait mieux le réseau de sismomètres laissé par les expéditions précédentes. Le prix était élevé. La NASA ne disposait pas d'images à haute résolution de la zone, que personne n'avait voulu risquer lors des missions précédentes en raison du terrain accidenté, et la proximité des montagnes exigeait une trajectoire d'approche de 26 degrés, bien plus raide que les 15 degrés des alunissages précédents.

Le commandement revint à David Scott, vétéran de Gemini 8 et d'Apollo 9, accompagné de deux débutants : Alfred Worden comme pilote du module de commande et James Irwin comme pilote du module lunaire. Tous trois avaient formé l'équipage de réserve d'Apollo 12, si bien qu'ils connaissaient déjà bien les vaisseaux et purent consacrer une grande partie de leur préparation à la géologie. L'équipage de réserve était composé de Richard Gordon, Vance Brand et du géologue Harrison Schmitt.

Schmitt fut une pièce clé de cette formation. Il avait mis les astronautes en contact avec Lee Silver, géologue au Caltech, un professeur capable de communiquer l'enthousiasme pour le travail de terrain. Scott, déterminé à ce que son équipage rapporte le maximum de données scientifiques, rencontra Silver en avril 1970 pour concevoir le programme. Pendant les 20 mois d'entraînement, une sortie sur le terrain eut lieu environ chaque mois. Au début, Silver emmenait les commandants et pilotes du module lunaire des deux équipages en Arizona et au Nouveau-Mexique comme s'il s'agissait d'un cours de géologie ordinaire ; à l'approche du lancement, les exercices devinrent plus réalistes. Près des gorges du Rio Grande, les astronautes marchaient avec des maquettes des sacs à dos qu'ils porteraient sur la Lune et parlaient par radio avec un CAPCOM installé sous une tente. À côté siégeait un géologue qui ne connaissait pas la zone et devait interpréter ce qui était trouvé à partir des seules descriptions, une méthode qui apprit à l'équipage à raconter un paysage à quelqu'un qui ne pouvait pas le voir. Scott, qui se considérait comme un amateur sérieux, finit par se prendre de passion pour la géologie de terrain. En tant que réserve, Schmitt stimulait en outre une saine compétition entre les deux équipages.

Worden suivit une autre voie. Il passa de longues périodes dans les installations de North American Rockwell à Downey (Californie), où le vaisseau était construit, et se forma auprès du géologue Farouk El-Baz. Ensemble, ils étudièrent des cartes et des photographies des cratères qu'il survolerait en solitaire, et Worden apprit à décrire le relief d'une manière utile aux scientifiques qui écouteraient ses transmissions. Il accompagnait souvent ses coéquipiers lors des sorties sur le terrain, bien que souvent depuis un avion qui simulait la vitesse à laquelle le paysage lunaire défilerait sous le vaisseau.

Le module de commande et de service CSM-112 reçut l'indicatif Endeavour, en hommage au navire de James Cook : Scott rappela que ce voyage avait été la première expédition maritime de nature purement scientifique, de même que l'Apollo 15 était la première mission lunaire ayant la science pour axe. Un petit morceau de bois du navire fit le voyage à bord. Le module lunaire LM-10 fut baptisé Falcon, du nom de la mascotte de l'Académie de l'armée de l'air, et emporta deux plumes de faucon sur la Lune en hommage à l'origine militaire de ses membres d'équipage.

Les nouvelles exigences firent gonfler le module lunaire jusqu'à environ 36 000 livres, soit 4 000 de plus que les modèles précédents. Pour pouvoir le lancer, la NASA orienta le décollage plus vers le sud que lors des missions précédentes et abaissa l'orbite de stationnement terrestre à 166 kilomètres, deux ajustements qui gagnaient de la capacité de charge pour le Saturn V AS-510.

La NASA envisageait depuis le début des années soixante un véhicule pour la surface lunaire, mais ne décida de le construire qu'en mai 1969. Boeing reçut le contrat pour en fabriquer trois exemplaires, et les dépassements de coûts, surtout sur le système de navigation, attirèrent l'attention de la presse à un moment de restrictions budgétaires et de lassitude du public envers le programme spatial. Le résultat fut une machine ingénieuse : replié, il occupait un espace de 1,5 par 0,5 mètre dans l'étage de descente du module lunaire ; à vide, il pesait 209 kg et, avec les deux astronautes et leur équipement, environ 700 kg. Chaque roue avait son propre moteur électrique de 200 W, et bien que chacun des deux astronautes pouvait le conduire, c'était toujours le commandant qui s'en chargeait, tandis que le pilote du module lunaire l'aidait à s'orienter. À 10 ou 12 km/h, les astronautes pouvaient pour la première fois s'éloigner du module tout en gardant du temps pour le travail scientifique.

Le véhicule était équipé d'une caméra de télévision commandée à distance depuis Houston, sous la responsabilité d'Ed Fendell, et d'une unité de liaison qui retransmettait voix et données vers la Terre. L'image n'avait pas la qualité des photographies fixes, mais elle permettait aux géologues du centre de contrôle de suivre presque en direct ce que faisaient Scott et Irwin. Sur le véhicule de l'Apollo 15 figurait une plaque portant l'inscription « Man's First Wheels on the Moon, Delivered by Falcon, July 30, 1971 ».

L'Apollo 15 décolla du complexe 39A le 26 juillet 1971, dès l'ouverture d'une fenêtre de lancement de deux heures et 37 minutes calculée pour atteindre Hadley avec l'éclairage adéquat. Après un peu moins de douze minutes d'ascension, le troisième étage S-IVB laissa le vaisseau en orbite de stationnement, où l'équipage et le contrôle vérifièrent les systèmes pendant environ deux heures et 40 minutes avant l'injection translunaire. Une fois séparé du vaisseau, le S-IVB fut dirigé délibérément vers la Lune ; son impact, bien qu'il soit tombé à 146 km du point prévu, fut enregistré par les sismomètres laissés par Apollo 12 et Apollo 14.

Le voyage aller ne fut pas exempt de frayeurs. En inspectant le module lunaire, l'équipage découvrit le verre brisé d'un indicateur, dont les fragments flottaient dans la cabine et durent être ramassés avec précaution. Le 29 juillet, le moteur principal du module de service freina le vaisseau sur la face cachée de la Lune, sans contact radio avec la Terre. Une fois la communication rétablie, Scott s'attarda à décrire la beauté du paysage avant de communiquer les données de l'allumage, au grand désespoir d'Alan Shepard, qui attendait à Houston une interview télévisée.

Depuis Apollo 14, le module de service lui-même abaissait l'orbite avant la séparation afin d'économiser le carburant du module lunaire, bien plus lourd dans les missions J. Dans la nuit du 29 au 30 juillet, le contrôle de mission constata que les concentrations de masse du sous-sol lunaire déformaient l'orbite et rapprochaient trop son point bas, si bien qu'il fallut la corriger avec les propulseurs de contrôle d'attitude. Le problème résolu, Falcon se sépara d'Endeavour avec environ 25 minutes de retard et Worden éleva son vaisseau sur une orbite presque circulaire pour commencer son travail scientifique.

La descente le long du versant des Apennins fut exigeante. La trajectoire arrivait déviée et les cratères que Scott avait mémorisés au simulateur étaient difficiles à reconnaître sous la lumière réelle ; dans les derniers mètres, la poussière soulevée par le moteur masqua totalement le sol. Falcon se posa le 30 juillet avec environ 103 secondes de carburant disponible, à quelque 550 mètres du point prévu et sur le rebord d'un petit cratère, avec une inclinaison notable, dans ce qui fut probablement l'alunissage le plus rude de tout le programme.

Comme Falcon devait passer près de trois jours sur la Lune et qu'il était arrivé en fin d'après-midi selon l'horaire de Houston, Scott voulut respecter le rythme de sommeil de l'équipage : on dormirait d'abord, puis on sortirait. Auparavant, cependant, il ouvrit l'écoutille supérieure du module, celle qui servait normalement à l'amarrage, et passa une demi-heure penché à décrire et photographier les environs. C'était la leçon de Silver : monter sur un point haut pour reconnaître un terrain nouveau. Slayton et d'autres responsables s'y opposaient à cause de l'oxygène qui serait perdu, mais Scott obtint gain de cause et profita de cette unique sortie « debout » de tout le programme pour planifier la journée suivante. Ensuite, Scott et Irwin retirèrent leurs combinaisons pour dormir, devenant les premiers astronautes à le faire sur la Lune.

Scott et Irwin devinrent le septième et le huitième hommes à fouler la Lune. Déployer le véhicule lunaire, replié dans un compartiment de l'étage de descente, prit plus de temps que prévu à cause de l'inclinaison du module, jusqu'à ce que les experts de Houston suggèrent de soulever l'avant tout en le tirant. Lors de la vérification, une batterie indiqua une tension nulle, bien qu'il ne s'agisse que d'une panne de l'indicateur. Plus grave, la direction des roues avant ne répondait pas : Scott changea de circuit d'alimentation et réessaya, sans résultat, si bien que la première excursion se fit en tournant uniquement avec les roues arrière, qui suffirent pour manœuvrer. « Okay. Out of detent; we're moving », dit Scott à mi-phrase en s'éloignant de Falcon : les premiers mots d'un être humain au volant sur la Lune.

Le sillon n'était pas visible depuis le point d'alunissage, mais il apparut à mesure qu'ils avançaient sur le terrain ondulé. Ils mirent le cap sur le cratère Elbow, un point connu qui permit au contrôle de mission d'affiner la position réelle du module, y prélevèrent des échantillons et poursuivirent jusqu'aux abords du cratère St. George, sur le flanc du mont Hadley Delta. Au retour, guidés par le système de navigation du véhicule, ils avaient parcouru environ 10,3 kilomètres.

Restait à installer l'ALSEP, le lot d'expériences qui continuerait de fonctionner après leur départ, à environ 110 mètres à l'ouest-nord-ouest du module. La partie la plus difficile fut l'expérience de flux thermique, qui nécessitait deux forages pour loger ses sondes thermiques. Scott parvint à creuser le premier trou jusqu'à environ 172 centimètres et à y placer la première sonde, mais le foret avançait bien plus mal que prévu et le second dut être reporté. La première sortie dura 6 heures et 32 minutes.

Au début de la deuxième sortie, le 1er août, Scott essaya de nouveau l'interrupteur et le disjoncteur de la direction avant et, à la surprise générale, cela fonctionna. Il essaya d'abord la direction aux quatre roues, qui s'avéra trop sensible, et opta pour la seule direction avant pour le reste de la mission. Le trajet aller-retour, de 12,5 kilomètres, se dirigea vers le sud, vers le front des Apennins, par un chemin plus oriental que celui de la veille. L'objectif était le versant de Hadley Delta, dont l'escarpement était considéré comme un fragment exposé de la croûte antérieure à l'impact ayant formé le Mare Imbrium : les Apennins seraient des blocs soulevés et fracturés par ce choc.

Au cratère Spur, ils passèrent une heure et recueillirent un fragment d'anorthosite d'environ 270 grammes, composé surtout d'anorthite, que la presse baptisa « Genesis Rock ». L'espoir de trouver une telle roche avait été l'une des raisons du choix de Hadley, et l'on pensa d'abord qu'il s'agissait d'un vestige de la croûte primordiale de la Lune. Des analyses ultérieures lui attribuèrent environ 4,1 milliards d'années, plus jeune que la Lune elle-même, bien qu'il s'agisse encore d'un échantillon extrêmement ancien ; il est conservé à Houston sous le numéro 15415. Sur le chemin du retour, ils s'arrêtèrent au bord sud du cratère Dune, dans le groupe des cratères du sud, probablement formé par la chute de débris d'un grand impact lointain et qui permettait d'échantillonner du matériau d'autres régions sans parcourir de grandes distances.

De retour au module, Scott revint à l'ALSEP, termina le second trou de l'expérience thermique à la même profondeur et y plaça la sonde, bien qu'un tronçon endommagé du tube de forage l'empêcha d'atteindre le fond : elle s'arrêta à 105 centimètres, tandis que la première occupait le tronçon entre 47 et 152 centimètres. L'expérience avait été activée le 31 juillet et envoyait des données valides de température du sous-sol. Scott commença ensuite à forer pour extraire une carotte profonde, mais dut y renoncer faute de temps. Après avoir hissé le drapeau, la deuxième sortie s'acheva au bout de 7 heures et 12 minutes.

La troisième sortie, le 2 août, commença plus tard que prévu pour que l'équipage puisse se reposer, et fut réduite de six à quatre heures et demie. La priorité était de récupérer la carotte profonde, ce qui coûta beaucoup d'efforts : l'extraire du sol prit déjà du temps et, une fois sortie, un étau mal monté sur le véhicule empêcha de la diviser en tronçons. Ils ne parvinrent à séparer que deux sections ; le foret et les quatre autres furent laissés pour le retour. Scott alla jusqu'à demander si tant d'efforts en valaient la peine, et le CAPCOM Joe Allen l'assura que oui. Il avait raison : cette carotte s'avéra l'une des pièces les plus précieuses rapportées de la Lune. Le prix à payer fut de renoncer à la visite du North Complex, un groupe de collines d'origine volcanique possible.

À la place, ils retournèrent au bord de Hadley Rille, cette fois au nord-ouest du module, avec des arrêts aux cratères Scarp et Rim et à The Terrace. Le sillon, d'environ 80 kilomètres de long, atteint là quelque 370 mètres de profondeur, avec des parois inclinées d'environ 25 degrés. Avant le programme Apollo, certains scientifiques l'attribuaient à l'eau ; aujourd'hui on l'explique par le volcanisme, comme un lit de lave ou un tube volcanique dont le toit se serait effondré. Sur la paroi ouest, ils photographièrent des couches bien visibles, certaines atteignant environ 60 mètres d'épaisseur, probablement une coupe de coulées du mare et peut-être de dépôts pyroclastiques, et prélevèrent un échantillon d'un affleurement de roche mère sur le rebord, ainsi qu'une carotte double. Parmi les échantillons recueillis lors de la mission figuraient des basaltes allant des types vésiculaires et scoriacés à des variétés denses aux cristaux de plus d'un centimètre, des brèches semblables à celles d'Apollo 14 et abondance de verre. Au retour, ils récupérèrent le reste de la carotte : ils séparèrent une section supplémentaire et les trois restantes voyagèrent vers la Terre en une seule pièce, plus longue que prévu.

Près de Falcon, Scott oblitéra devant la caméra, avec une équipe du service postal, une enveloppe premier jour portant deux timbres émis ce jour-là, puis laissa tomber simultanément un marteau et une plume de faucon : les deux touchèrent le sol en même temps, comme Galilée l'avait prédit pour une chute sans résistance de l'air. L'idée venait de Joe Allen, qui cherchait une expérience de vulgarisation mémorable. Scott gara ensuite le véhicule loin du module pour que la caméra puisse filmer le décollage et, la caméra tournée ailleurs, déposa près de lui la statuette en aluminium « Fallen Astronaut », de 8,9 centimètres, œuvre de l'artiste belge Paul Van Hoeydonck, ainsi qu'une plaque portant les noms de huit astronautes américains et six cosmonautes soviétiques décédés. Il dit à Houston qu'il faisait du rangement autour du véhicule, et ne révéla cet hommage qu'à la conférence de presse suivant le vol. La troisième sortie dura 4 heures, 49 minutes et 50 secondes.

Au cours des trois sorties, le véhicule parcourut 27,9 kilomètres, et le duo passa au total environ 18 heures et demie hors du module et rassembla 77 kg d'échantillons représentatifs du front des Apennins, du mare entourant le point d'alunissage et de la roche mère du bord du sillon. La navigation fonctionna sans faille : la dérive du gyroscope fut pratiquement nulle, l'erreur à la distance maximale de 5,0 kilomètres avoisina 0,3 kilomètre, il ne fut jamais nécessaire de réaligner le système et les erreurs de fermeture des trois trajets furent de 0, 100 et 200 mètres. L'unité de liaison de communications ne posa pas non plus de problème. Hormis la direction avant et quelques difficultés avec les ceintures, l'équipage se déclara très satisfait de la vitesse du véhicule et de sa capacité à gravir les pentes.

Pendant que ses coéquipiers exploraient Hadley, Worden effectua 34 orbites en solitaire à bord d'Endeavour, avec son propre CAPCOM et sa propre équipe de soutien. La baie SIM, un espace autrefois vide du module de service dont la porte avait été détachée par explosifs durant le voyage aller, regroupait une caméra panoramique et une caméra cartographique, un spectromètre à rayons gamma au bout d'une perche, un spectromètre à rayons X, un autre à particules alpha, un spectromètre de masse et un altimètre laser qui tomba en panne à mi-mission. Les données des rayons X révélèrent un flux fluorescent supérieur aux prévisions et des hauts plateaux plus riches en aluminium que les mers. Depuis une orbite plus inclinée que celle des missions précédentes, Worden décrivit des reliefs jusque-là inconnus, et saluait chaque fois qu'il retrouvait le contact en sortant de la face cachée par « Bonjour, Terre. Salutations depuis Endeavour », dans une langue différente à chaque fois.

Falcon décolla de la Lune le 2 août après 66 heures et 55 minutes passées à la surface et s'arrima de nouveau à Endeavour dès la première orbite. Une fois les échantillons transférés, l'étage de remontée fut largué avec un tour de retard en raison de difficultés à vérifier son étanchéité, et s'écrasa sur la Lune, un impact enregistré par les sismomètres d'Apollo 12, 14 et 15. Les médecins avaient détecté des irrégularités du rythme cardiaque de Scott et Irwin pendant les sorties, qu'ils attribuèrent à un manque de potassium, sans toutefois en informer l'équipage pendant le vol.

Les deux jours suivants furent consacrés à la science orbitale. Le 4 août, peu avant d'entamer le retour, le sous-satellite de particules et de champs PFS-1 fut largué depuis la baie SIM ; il devait étudier le plasma, les particules et le champ magnétique de l'environnement lunaire et cartographier sa gravité, et envoya des données jusqu'en janvier 1973. Après 74 orbites, Endeavour mit le cap sur la Terre. Le lendemain, à environ 317 000 km de chez lui, Worden sortit dans l'espace pendant environ 38 minutes pour récupérer les cassettes de film des caméras panoramique et cartographique, Irwin se penchant à l'écoutille tandis que la télévision retransmettait la scène. Il effectua trois allers-retours jusqu'à la baie SIM et examina au passage l'état des instruments. Ce fut la première sortie spatiale réalisée loin de tout corps planétaire, et elle demeure la plus éloignée de la Terre jamais effectuée.

Le 7 août, le module de commande amerrit dans le Pacifique Nord. L'un de ses trois parachutes se déchira après son déploiement, probablement endommagé par la purge de carburant, mais deux suffirent pour un amerrissage en sécurité. Le navire USS Okinawa récupéra l'équipage au terme d'une mission de 12 jours, 7 heures et 11 minutes.

Avant le vol, les trois astronautes avaient accepté d'emporter des enveloppes philatéliques sur la Lune en échange d'environ 7 000 dollars chacun, somme qu'ils comptaient réserver à leurs enfants. L'intermédiaire fut Walter Eiermann, bien introduit auprès du corps des astronautes, et l'acheteur, le marchand de timbres ouest-allemand Hermann Sieger. Scott embarqua environ 400 enveloppes sans l'autorisation obligatoire de Slayton ; elles voyagèrent à bord de Falcon jusqu'à la surface et, après le retour, 100 d'entre elles finirent entre les mains de Sieger, qui les vendit fin 1971 à environ 1 500 dollars pièce. Lorsqu'elles commencèrent à circuler, les astronautes remboursèrent les paiements et refusèrent toute compensation. Slayton l'apprit en avril 1972 et les écarta de l'équipage de réserve d'Apollo 17. L'affaire éclata dans la presse en juin, la NASA ouvrit une enquête et, le 10 juillet, les trois hommes furent réprimandés pour manque de discernement. La commission spatiale du Sénat tint une audition à huis clos le 3 août. Aucun d'eux ne revola : Irwin quitta la NASA en 1972, tandis que Scott et Worden furent affectés à d'autres postes au sein de l'agence. Les enveloppes qu'ils conservaient furent retenues par le gouvernement jusqu'à ce que Worden intente un procès contre la NASA et que, en juillet 1983, un accord à l'amiable les leur restitue à tous les trois.

La statuette eut sa propre controverse. Scott l'avait commandée à condition qu'il n'y ait aucune exploitation commerciale, et après sa révélation, une seule réplique fut remise au Musée national de l'air et de l'espace. Van Hoeydonck comprenait l'accord autrement et alla jusqu'à annoncer la vente de 950 copies signées, un projet qu'il annula sous la pression de la NASA.

Apollo 15 établit le modèle des missions J qui suivirent : longs séjours, véhicule lunaire, géologie planifiée avec rigueur scientifique et observation systématique depuis l'orbite. Le module de commande Endeavour est aujourd'hui exposé au Musée national de l'armée de l'air des États-Unis, à Dayton (Ohio).