Apollo 9

Lorsqu'en avril 1966 le directeur des opérations des équipages de vol, Deke Slayton, choisit James McDivitt, David Scott et Russell « Rusty » Schweickart comme deuxième équipage d'Apollo, la mission qui leur était confiée était déjà celle qu'ils accompliraient trois ans plus tard : être les premiers à faire voler un module lunaire avec des hommes à bord. Pour le moment, toutefois, leur rôle consistait à servir de doublure à l'équipage de Gus Grissom, Ed White et Roger Chaffee, affecté au premier vol habité du module de commande et de service de bloc I, désigné AS-204. Les retards de ce bloc I repoussèrent la mission à 1967, et le plan révisé plaçait McDivitt et ses coéquipiers aux commandes du deuxième module de commande habité, qui devait rejoindre en orbite terrestre un module lunaire lancé séparément. Le troisième vol habité, commandé par Frank Borman, serait le premier à décoller avec un équipage sur une Saturn V.

L'incendie du 27 janvier 1967 sur le pas de tir, qui tua les trois hommes de l'équipage ayant baptisé son vaisseau Apollo 1, fit voler ce calendrier en éclats et ouvrit une révision complète de la sécurité du programme. Pendant qu'elle durait, Apollo 5 vola, l'essai non habité du premier module lunaire de vol, LM-1. La séquence issue de cette révision organisait le chemin vers l'alunissage — la « mission G » — comme une échelle de lettres : chaque barreau était un préalable du suivant. Apollo 7 serait la « mission C », l'essai du module de commande de bloc II sans module lunaire. La « mission D » exigeait enfin de faire voler le module lunaire habité, et ce module lunaire était en retard, au risque de grignoter le délai fixé par John F. Kennedy pour envoyer des Américains sur la Lune et les ramener sains et saufs avant la fin de la décennie. La NASA annonça en novembre 1967 que l'équipage de McDivitt serait le titulaire de la mission D : une longue campagne d'essais des deux modules en orbite terrestre.

En août 1968, alors que le module lunaire était toujours bloqué, le directeur du programme George M. Low proposa un coup qui bouleversa l'histoire du programme : si Apollo 7 se déroulait bien en octobre, Apollo 8 irait en orbite lunaire sans module lunaire. Jusque-là, Apollo 8 était la mission D et Apollo 9 la « mission E », un essai en orbite terrestre moyenne. Le voyage d'Apollo 8 vers la Lune une fois approuvé, la mission D devint Apollo 9, et Slayton proposa à McDivitt de prendre Apollo 8 et de voir la Lune de près. McDivitt refusa au nom de son équipage : ils préparaient le module lunaire depuis des années et ne voulaient pas le lâcher. Apollo 7 se passa bien, les équipages furent intervertis et, avec eux, ceux de doublure ; comme la règle non écrite voulait qu'un équipage de doublure vole en titulaire trois missions plus tard, cet échange plaça l'équipe de Neil Armstrong en position de tenter le premier alunissage avec Apollo 11 et celle de Pete Conrad le deuxième, avec Apollo 12.

McDivitt, colonel de l'US Air Force, avait été commandant de bord de Gemini 4 en 1965 et était ingénieur aéronautique diplômé de l'université du Michigan depuis 1959. Scott, également colonel de l'US Air Force, né le 6 juin 1932 à San Antonio (Texas) et âgé de 36 ans au moment du vol, était diplômé de l'Académie militaire en 1954 et titulaire d'un master en aéronautique et astronautique du MIT obtenu en 1962 ; sélectionné comme astronaute en 1963, il avait volé sur Gemini 8 avec Armstrong, la mission du premier amarrage entre deux vaisseaux. Schweickart, civil, né le 25 octobre 1935 à Neptune (New Jersey) et âgé de 33 ans pendant la mission, était le seul sans expérience du vol spatial : ingénieur aéronautique depuis 1956 et titulaire d'un master du MIT en 1963, il était passé par l'US Air Force et la Garde nationale aérienne du Massachusetts avant d'entrer dans le troisième groupe d'astronautes.

L'équipage de doublure fut formé de Pete Conrad comme commandant, de Richard F. Gordon comme pilote du module de commande et, à l'origine, de Clifton C. Williams comme pilote du module lunaire ; après la mort de Williams dans un accident de T-38 en octobre 1967, c'est Alan L. Bean qui prit sa place. Ce trio vola comme titulaire sur Apollo 12 en novembre 1969. L'équipe de soutien était composée de Stuart A. Roosa, Jack R. Lousma, Edgar D. Mitchell et Alfred M. Worden — Lousma entra en remplacement de Fred W. Haise, déplacé comme doublure d'Apollo 8 dans la cascade de changements provoquée par le retrait médical de Michael Collins. Au sol, les quarts de direction de vol revinrent à Gene Kranz, Gerry Griffin et Pete Frank, et les communications avec le vaisseau furent confiées à Conrad, Gordon, Bean, Worden, Roosa et Ronald Evans.

L'objectif d'Apollo 9 était de qualifier le module lunaire pour le vol habité, ce qui revenait en pratique à démontrer en orbite toutes les manœuvres de l'alunissage, hormis la descente elle-même vers la surface. Les historiens Colin Burgess et Francis French ont décrit l'équipage de McDivitt comme l'un des mieux préparés du programme : ils étaient ensemble depuis janvier 1966, toujours avec la même mission. Kranz, qui dirigeait le premier quart, les considéra comme l'équipage le mieux préparé qu'il eût vu et tenait Scott pour un pilote du module de commande extraordinairement bien informé. Ils cumulèrent 1 800 heures d'entraînement spécifique à la mission, soit environ sept heures pour chaque heure qu'ils passeraient en vol, et le commencèrent la veille même de l'incendie d'Apollo 1, sur le premier vaisseau de bloc II, celui qu'ils devaient en principe piloter.

L'entraînement comprit des simulations d'apesanteur sous l'eau et à bord de l'avion de vols paraboliques, avec des répétitions de l'activité extravéhiculaire prévue ; des déplacements à Cambridge (Massachusetts) pour se former à l'ordinateur de guidage d'Apollo au MIT ; et des séances dans les planétariums Morehead et Griffith pour reconnaître les 37 étoiles qu'utilisait l'ordinateur de bord. Chacun passa plus de 300 heures dans les simulateurs du module de commande et du module lunaire au Centre spatial Kennedy et à Houston, en partie avec la participation en temps réel du contrôle de mission, sans compter le temps consacré aux simulateurs d'autres centres. Ils participèrent aussi aux vérifications du module de commande et de service dans l'usine de North American Rockwell à Downey (Californie) et du module lunaire dans celle de Grumman à Bethpage (New York), ainsi qu'aux essais des deux véhicules sur la base de lancement.

La Saturn V d'Apollo 9, désignée SA-504, fut la quatrième à voler, la deuxième à emporter des astronautes et la première à charger un module lunaire. Bien que sa configuration fût semblable à celle de la fusée d'Apollo 8, elle comportait plusieurs modifications. Sur le premier étage, le S-IC, on supprima le noyau intérieur de la chambre des moteurs F-1, ce qui allégeait la structure et permettait une légère augmentation de l'impulsion spécifique ; de la masse fut aussi économisée en remplaçant par des modèles plus légers les peaux des réservoirs d'oxygène liquide et en allégeant d'autres composants. Le deuxième étage, le S-II, gagna en efficacité avec des moteurs J-2 à poussée accrue et un système d'utilisation des ergols en boucle fermée, au lieu du système en boucle ouverte d'Apollo 8 ; sur les 3 250 livres (1 470 kg) dont cet étage fut allégé, près de la moitié provenaient d'une réduction de 16 % de l'épaisseur des parois latérales des réservoirs.

La mission porta en outre la désignation 9025 de l'Eastern Test Range. Le vaisseau mère était le CSM-104, le troisième module de commande et de service de bloc II à voler avec équipage. Apollo 8, sans module lunaire, n'avait pas emporté d'équipement d'amarrage ; Apollo 9 étrenna en vol habité l'ensemble sonde et cône récepteur, avec le reste de l'outillage installé près de l'écoutille avant du module de commande, qui permettait un amarrage rigide entre les deux vaisseaux et le transfert interne de l'équipage. Si les missions n'avaient pas été interverties, le vol en orbite terrestre aurait utilisé le CSM-103, qui finit par voler sur Apollo 8.

La mission devait voler à l'origine avec le LM-2, mais l'équipage y trouva de nombreux défauts, dont beaucoup tenaient au fait qu'il s'agissait du premier module lunaire apte au vol sorti de la chaîne de production de Grumman. Le retard entraîné par l'échange des missions permit de disposer du LM-3, une machine que les astronautes jugèrent très supérieure. Aucun des deux n'aurait pu aller sur la Lune : tous deux étaient trop lourds, et le programme de réduction de masse de Grumman ne porta ses pleins fruits qu'avec le LM-5, celui affecté à Apollo 11. Les petites fissures qui apparaissaient dans la structure en alliage d'aluminium du LM-3 sous l'effet de contraintes aussi banales que la pose d'un rivet furent un problème récurrent : les ingénieurs de Grumman continuèrent à les corriger jusqu'à ce qu'il faille monter le module sur la Saturn V en décembre 1968, logé dans l'adaptateur SLA-11A. Le LM-2 ne vola jamais et est conservé au Musée national de l'Air et de l'Espace.

Le module lunaire arriva de chez Grumman en juin 1968 et suivit un vaste programme d'essais, notamment dans la chambre d'altitude qui simulait les conditions de l'espace, tandis que d'autres équipes empilaient la Saturn V dans le bâtiment d'assemblage des véhicules. Les modules de commande et de service arrivèrent en octobre, et les assembler donna plus de travail que prévu, même à l'équipe expérimentée de North American au centre Kennedy. Lorsque le module lunaire sortit de la chambre d'altitude, le CSM y entra à sa place, ce qui libéra le premier pour y installer le radar de rendez-vous et les antennes. Il n'y eut pas de longs retards : le 3 janvier 1969, l'ensemble sortit du bâtiment d'assemblage en direction du pas de tir 39A sur le dos du transporteur à chenilles, et les revues d'aptitude au vol du module de commande, du module lunaire et de la fusée se tinrent et furent passées avec succès dans les semaines suivantes.

Depuis que Grissom avait baptisé sa Gemini 3 « Molly Brown », la NASA avait interdit de donner un nom aux vaisseaux. Apollo 9 obligea à lever l'interdit : le module de commande et le module lunaire volant séparément, il fallait deux indicatifs distincts, et l'équipage avait commencé à les appeler lors des simulations « Gumdrop » — « gomme à mâcher », à cause de l'aspect du module de commande enveloppé dans les plastiques bleus avec lesquels il avait voyagé depuis l'usine — et « Spider » — « araignée », à cause de la silhouette du module lunaire, pattes déployées. Le service des relations publiques les trouva trop informels, mais les indicatifs finirent par recevoir la bénédiction officielle ; à partir d'Apollo 11, la NASA exigea des noms plus solennels.

L'insigne de la mission, conçu par Allen Stevens, de Rockwell International, est un cercle avec une Saturn V portant les lettres USA ; à sa droite, un module de commande et de service dont le nez pointe vers la « porte principale » du module lunaire plutôt que vers son orifice d'amarrage supérieur, et une traînée de feu décrivant un cercle. Les noms de famille des trois membres d'équipage courent le long du bord supérieur et, en bas, on lit APOLLO IX. Le « D » du nom de McDivitt est rempli de rouge : c'est la marque de la mission D dans l'échelle de lettres du programme.

Les astronautes d'Apollo emportaient des enregistreurs portatifs à cassette — ancêtres des lecteurs personnels qui se populariseraient plus tard — destinés à dicter des observations pendant le vol. Celui d'Apollo 9 fut le premier équipage autorisé à emporter chacun une cassette de musique : McDivitt et Scott optèrent pour de la musique légère et de la country, tandis que la cassette de musique classique de Schweickart fut considérée comme perdue jusqu'au neuvième jour de la mission, quand Scott la lui remit.

Apollo 9 fut le premier vol du sac à dos de l'unité de mobilité extravéhiculaire, l'équipement avec lequel on marcherait sur la Lune. Schweickart le porta pendant sa sortie à l'extérieur. L'ensemble intégrait le système portable de support vie, qui fournissait de l'oxygène à l'astronaute et de l'eau au vêtement de refroidissement liquide qui évite la surchauffe pendant l'effort, ainsi que le système de purge d'oxygène, le bloc supérieur que les astronautes appelaient « le sac de marin » et qui pouvait maintenir son utilisateur en vie environ une heure si le système principal tombait en panne. Une version plus avancée de l'ensemble serait celle qui foulerait la Lune avec Apollo 11.

Scott, en revanche, ne porta pas de sac à dos lors de sa sortie debout par l'écoutille du module de commande : il resta relié aux systèmes du vaisseau par un ombilical, avec une vanne de contrôle de pression conçue en 1967 précisément pour permettre des sorties partielles par les écoutilles du module de commande ou du module lunaire. Ce même dispositif serait utilisé par Scott lui-même lors de sa sortie debout à la surface lunaire sur Apollo 15, puis par les pilotes du module de commande des trois dernières missions Apollo lors de leurs sorties dans l'espace lointain.

Le lancement était prévu pour le 28 février 1969 et le compte à rebours terminal avait même commencé : il débuta à 03:00:00 GMT le 27 février, à T-28 heures. Une demi-heure après être entré dans l'arrêt programmé de trois heures à T-16 heures, le compte à rebours fut reporté à T-42 heures pour que l'équipage se remette d'une légère infection respiratoire virale — les trois hommes étaient enrhumés et la NASA ne voulut pas courir le risque que cela compromette la mission. Le compte à rebours reprit à 17:30:00 GMT le 1er mars. Maintenir le vaisseau prêt exigea des quarts de travail ininterrompus et le report coûta 500 000 dollars.

Le jour du lancement, une dépression située au sud-ouest du cap Kennedy, sur le golfe du Mexique, laissa le ciel couvert : des stratocumulus à base de 3 500 pieds masquaient 70 % de la voûte céleste et des altostratus à base de 9 000 pieds la couvraient entièrement. La température était de 67,3 °F, l'humidité relative de 61 % et le vent soufflait à 13,4 nœuds depuis le 160° par rapport au nord vrai. Dans la salle de contrôle de tir se trouvait le vice-président Spiro Agnew, en représentation de l'administration Nixon, fraîchement installée.

Apollo 9 décolla du pas de tir A du complexe 39 du Centre spatial Kennedy à 16:00:00 GMT (11:00:00 du matin, heure de l'Est) le 3 mars 1969, avec une fenêtre de lancement qui restait ouverte jusqu'à 19:15:00 GMT : il partit avec plus de trois heures de marge. Entre les secondes 13,3 et 33,0 de vol, le véhicule pivota de l'azimut de pas de tir de 90° à l'azimut de vol de 72°. Le premier étage coupa ses moteurs à 2 minutes et 42,76 secondes, suivi de la séparation et de l'allumage du deuxième ; le S-II s'éteignit à 8 minutes et 56,22 secondes, et le troisième étage, le S-IVB, s'alluma à 9 minutes et 0,82 seconde pour s'éteindre une première fois à 11 minutes et 4,66 secondes.

McDivitt décrivit une ascension douce, quoique avec quelques vibrations, et tous trois furent surpris de se sentir projetés vers l'avant lorsque le premier étage cessa de pousser, avant que le deuxième ne les replaque contre leurs sièges. Les deux premiers étages délivrèrent des performances légèrement inférieures aux prévisions et le troisième compensa la différence : les écarts par rapport à la trajectoire planifiée se limitèrent à +2,86 pieds par seconde en vitesse et −0,17 mille marin en altitude. L'étage S-IC retomba dans l'Atlantique à 8 minutes et 56,44 secondes, à 346,64 milles marins du point de lancement ; le S-II s'écrasa à 20 minutes et 25,35 secondes, à 2 413,2 milles marins. Pendant la montée, le véhicule rencontra un vent maximal de 148,1 nœuds à 38 480 pieds d'altitude.

Dix secondes après la coupure du troisième étage, à l'instant 000:11:14,65 de la mission, l'orbite de parking mesurait 100,74 par 99,68 milles marins, avec une inclinaison de 32,552°, une période de 88,20 minutes et une vitesse de 25 569,78 pieds par seconde. Le module de commande et de service reçut la désignation internationale 1969-018A et le troisième étage la 1969-018B ; après la séparation, l'étage d'ascension du module lunaire serait 1969-018C et l'étage de descente 1969-018D.

La première tâche sérieuse du vol arriva à 2 heures, 41 minutes et 16 secondes de mission, avec la séparation du module de commande et de service du troisième étage. La séquence consistait à se détacher, faire demi-tour, pointer le nez — où se trouvait la sonde d'amarrage — vers le module lunaire qui voyageait à l'extrémité du S-IVB, s'amarrer à lui et l'extraire de l'adaptateur. Si cette manœuvre n'était pas possible, il n'y aurait pas d'alunissage : rien d'autre n'avait d'importance. Elle fut pilotée par Scott, et l'amarrage fut achevé à 3 heures, 1 minute et 59,3 secondes, l'ensemble sonde et cône fonctionnant comme prévu. Une fois les vaisseaux réunis, le commandant et le pilote du module lunaire pressurisèrent le tunnel qui les faisait communiquer, retirèrent l'écoutille du module de commande avec l'aide de Scott, vérifièrent les verrous de l'anneau d'amarrage pour contrôler l'étanchéité et branchèrent les ombilicaux électriques qui alimenteraient le module lunaire tant qu'il resterait attaché. À 4 heures et 8 minutes, un mécanisme d'éjection étrenné lors de cette mission expulsa l'ensemble amarré hors du S-IVB.

Après la manœuvre de séparation, le troisième étage se ralluma à 4 heures, 45 minutes et 55,54 secondes pendant 62,06 secondes, et dix secondes plus tard il entrait sur une orbite intermédiaire de 1 671,58 par 105,75 milles marins, avec une période de 119,22 minutes, une inclinaison de 32,302° et une vitesse d'insertion de 27 753,61 pieds par seconde, conçue pour laisser refroidir le moteur avant un troisième allumage. Ce troisième allumage, à 6 heures, 7 minutes et 19,26 secondes, dura 242,06 secondes et servit à démontrer la capacité de redémarrage après un vol balistique de 80 minutes et à pousser le moteur hors de ses conditions nominales ; il améliorait aussi les conditions d'éclairage du suivi depuis le sol pour le rendez-vous ultérieur. Dix secondes après la coupure, à une vitesse de 31 619,85 pieds par seconde, l'étage atteignait la trajectoire d'évasion qui l'envoya en orbite solaire. Son comportement ne fut pas celui prévu : plusieurs anomalies, dont la perte du contrôle pneumatique des vannes du moteur, empêchèrent les vidanges d'hydrogène liquide prévues, et le réservoir dut être sécurisé par le système de dégazage non propulsif de l'oxygène liquide.

Auparavant, à 5 heures, 59 minutes et 1,07 seconde de mission, l'équipage avait exécuté le premier des huit allumages du système de propulsion de service, une manœuvre de 5,23 secondes qui releva l'orbite de l'ensemble à 127,6 par 113,4 milles marins. Il s'agissait de démontrer qu'un seul moteur pouvait manœuvrer deux vaisseaux amarrés ; Scott signala, enthousiaste, que le module lunaire était toujours en place.

Le deuxième jour fut consacré à des vérifications de systèmes, à des manœuvres de tangage, de roulis et de lacet et à trois autres allumages du moteur de service avec le module lunaire amarré. Le deuxième, à 22 heures, 12 minutes et 4,07 secondes, dura 110,29 secondes et porta l'orbite à 192,5 par 110,76 milles marins ; il comprenait le basculement délibéré du moteur pour vérifier si le pilote automatique amortissait les oscillations induites, ce qu'il fit en cinq secondes. Le troisième, à 25 heures, 17 minutes et 39,27 secondes, se prolongea 279,88 secondes, éleva l'orbite à 274,9 par 112,4 milles marins et allégea suffisamment le vaisseau pour que le système de contrôle par réaction puisse le piloter plus tard et pour le placer dans une meilleure position de secours pendant le rendez-vous. Durant ces deux allumages, la réponse oscillatoire de l'ensemble amarré fut mesurée afin d'affiner le pilote automatique. Le quatrième, à 28 heures, 24 minutes et 41,37 secondes, fut une manœuvre de phasage de 27,87 secondes destinée à déplacer le nœud vers l'est et à améliorer les conditions d'éclairage, de freinage et d'amarrage ultérieures. La stabilité de l'ensemble pendant le basculement du moteur aurait des conséquences des années plus tard : en 1972, alors directeur du programme des vaisseaux Apollo, McDivitt s'appuya sur ces données pour autoriser la poursuite d'Apollo 16 lorsque son module de service montra un basculement instable en orbite lunaire.

Le plan du troisième jour prévoyait que le commandant et le pilote du module lunaire entrent dans Spider, vérifient ses systèmes et utilisent le moteur de descente pour déplacer l'ensemble entier, démontrant ainsi que ce moteur pouvait remplacer celui de service — une capacité qui sauverait la vie de l'équipage d'Apollo 13. Le plan vacilla lorsque Schweickart, atteint du syndrome d'adaptation à l'espace, vomit ; McDivitt se sentait lui aussi barbouillé. Tous deux avaient évité les mouvements brusques, mais les contorsions nécessaires pour enfiler les combinaisons en vue de l'inspection du module lunaire suffirent à les indisposer. L'épisode apprit aux médecins assez de choses sur le mal de l'espace pour l'éviter lors des missions d'alunissage, mais à ce moment-là Schweickart craignit que ses vomissements ne mettent en péril l'objectif de Kennedy.

Ils trouvèrent la force de continuer et passèrent dans le module lunaire : ce fut le premier transfert d'équipage entre deux vaisseaux du programme spatial américain et le premier de l'histoire sans avoir à sortir à l'extérieur, comme avaient dû le faire les cosmonautes soviétiques deux mois plus tôt entre Soyouz 4 et Soyouz 5. Le pilote du module lunaire passa à 43 heures et 15 minutes de mission et le commandant à 44 heures et 5 minutes ; le train d'atterrissage se déploya à 45 heures, adoptant dans l'ordre la position qu'il aurait à la pose sur la Lune. Les écoutilles furent fermées, les vaisseaux restant amarrés, pour démontrer que les communications et le support vie de Spider fonctionnaient isolément de ceux de Gumdrop.

À 45 heures et 40 minutes, le commandant informa le sol que son compagnon s'était senti mal à deux reprises et qu'ils avaient du retard sur le plan. Pour cette raison, et à cause de la charge de travail qu'exigeait la préparation du rendez-vous, l'activité extravéhiculaire fut limitée à un seul passage diurne et à la simple ouverture des écoutilles des deux vaisseaux ; il fut en outre décidé de maintenir le pilote du module lunaire relié aux tuyaux du système de contrôle environnemental. Le premier épisode n'avait pas été signalé au sol en raison de sa brièveté, et lorsque la presse apprit ce qui s'était passé, il y eut des répercussions et une série d'articles peu aimables. À 46 heures et 25 minutes, une transmission de télévision de cinq minutes fut émise depuis l'intérieur du module lunaire, la caméra étant dirigée vers les indicateurs, le reste de l'habitacle et l'équipage : l'image était bonne, le son non.

Le moteur de descente s'alluma à 49 heures, 41 minutes et 34,46 secondes, les vaisseaux étant toujours unis, et fonctionna 371,51 secondes en reproduisant le profil d'accélérateur prévu pour l'alunissage ; le contrôle d'attitude avec le pilote automatique numérique et l'accélération manuelle jusqu'à la poussée maximale furent également démontrés. Le retour dans le module de commande commença à 50 heures et 15 minutes et le module lunaire fut désactivé à 51 heures. Le cinquième allumage du moteur de service, de 43,26 secondes, eut lieu à 54 heures, 26 minutes et 12,27 secondes pour circulariser l'orbite en vue du rendez-vous avec le module lunaire actif : le résultat fut une orbite de 131,0 par 125,9 milles marins contre la circulaire de 130,0 souhaitée, un écart jugé acceptable.

Le programme du quatrième jour, le 6 mars, prévoyait que Schweickart sorte par l'écoutille du module lunaire et parcoure l'extérieur de l'ensemble jusqu'à l'écoutille du module de commande, où Scott l'attendrait pour l'aider : il s'agissait de démontrer qu'un transfert extérieur était possible en cas d'urgence. Schweickart devait porter le sac à dos de support vie destiné aux sorties à la surface lunaire, et c'était la seule activité extravéhiculaire programmée avant l'alunissage, c'est-à-dire la seule occasion de tester l'équipement dans l'espace. McDivitt alla jusqu'à l'annuler en raison de l'état de son compagnon, mais, celui-ci se sentant mieux, il décida de le laisser sortir et, une fois dehors, se déplacer à l'extérieur du module lunaire en s'agrippant aux poignées. Le plan fut réduit de 2 heures et 15 minutes à 39 minutes en raison des épisodes de nausées de la veille et de la quantité de travail qu'exigeait la préparation du rendez-vous.

Le module lunaire fut dépressurisé à 72 heures et 45 minutes et l'écoutille avant s'ouvrit à 72 heures et 53 minutes. Schweickart commença sa sortie vers la plate-forme extérieure à 72 heures, 59 minutes et 2 secondes, debout et face vers le haut, et l'acheva à 73 heures et 7 minutes. Il portait le sac à dos de l'unité de mobilité extravéhiculaire, qui lui fournissait communications et oxygène et faisait circuler de l'eau dans la combinaison pour la garder fraîche ; sa seule attache au module était un cordon de nylon de 25 pieds qui l'empêchait de s'éloigner. Il bloqua ses pieds dans les « pantoufles dorées », les cale-pieds peints en or situés à l'extérieur de l'écoutille, sur le « porche avant », et il y resta tout le temps. Pendant la sortie, il utilisa l'indicatif « Red Rover », clin d'œil à la couleur de ses cheveux.

Au même moment, Scott dépressurisa le module de commande et ouvrit l'écoutille latérale à 73 heures et 2 minutes, en dépendant à tout moment du support vie du vaisseau. Il sortit en partie par celle-ci pour observer, photographier et recueillir des échantillons thermiques du flanc du module de commande ; ceux-ci n'étant pas là, il récupéra à 73 heures et 26 minutes ceux du module de service. Schweickart retira ceux du module lunaire à 73 heures et 39 minutes et, trois minutes plus tard, commença une évaluation abrégée de la capacité de translation et de contrôle d'attitude du corps à l'aide des mains courantes de transfert ; le parcours à la force des bras jusqu'au module de commande, tel que prévu, ne fut pas effectué. Les deux hommes se photographièrent mutuellement et Schweickart enregistra en outre, sur film de 16 et de 70 millimètres, l'activité de son compagnon et l'extérieur des deux vaisseaux. Il trouva les déplacements plus faciles qu'aux simulations, et lui comme Scott restèrent convaincus que le transfert extérieur aurait pu être mené à bien si cela avait été nécessaire ; simplement, ils ne l'estimèrent pas nécessaire.

La rentrée de Schweickart dans le module lunaire commença à 73 heures et 45 minutes et s'acheva à 73 heures, 46 minutes et 3 secondes ; à 73 heures et 53 minutes, l'écoutille avant était fermée et verrouillée et le module lunaire repressurisé. L'écoutille du module de commande fut fermée à 73 heures et 49 minutes et la cabine fut repressurisée à 74 heures et 2 minutes. À 74 heures et 55 minutes, une deuxième transmission de télévision de dix minutes fut émise depuis l'intérieur du module lunaire, cette fois avec une voix et une image de bonne qualité. Le commandant regagna le module de commande à 75 heures et 15 minutes et le pilote du module lunaire à 76 heures et 55 minutes.

Le 7 mars arriva ce que la mission elle-même considérait comme son événement capital : la séparation et les retrouvailles du module lunaire et du module de commande. Spider n'avait pas la capacité de ramener qui que ce soit sur Terre ; c'était la première fois que des êtres humains volaient dans un véhicule qui ne pouvait pas les ramener. McDivitt et Schweickart entrèrent tôt dans le module lunaire — à 88 heures et 5 minutes le pilote et à 88 heures et 55 minutes le commandant —, avec l'autorisation de le faire sans casque ni gants, ce qui facilitait la mise en route.

Le module de commande fut orienté dans l'attitude de désamarrage à 92 heures et 22 minutes. La première tentative, à 92 heures et 38 minutes, ne détacha rien : les verrous de capture résistèrent et Scott dut appuyer de nouveau. Le désamarrage effectif eut lieu à 92 heures, 39 minutes et 36 secondes, et Spider tourna sur son axe pour que le pilote du module de commande puisse l'inspecter visuellement. Après environ 45 minutes de vol en formation, une petite manœuvre de séparation avec les propulseurs du module de service, à 93 heures, 2 minutes et 54 secondes, laissa le module lunaire à deux milles marins derrière le module de commande trois quarts d'heure plus tard. Spider passa sur une orbite légèrement plus haute, de sorte que les deux vaisseaux s'éloignent l'un de l'autre, Gumdrop devant ; la distance maximale entre eux atteignit 98 milles marins, à mi-chemin entre le début de la séquence coelliptique et la manœuvre de hauteur différentielle constante.

Durant les heures suivantes, McDivitt alluma le moteur de descente à différents régimes jusqu'à le tester à fond. Lors de la première manœuvre de phasage du rendez-vous, exécutée à 93 heures, 47 minutes et 35,4 secondes avec le moteur de descente piloté par le système de guidage d'abandon, le moteur fonctionna en douceur jusqu'à ce que l'on réduise la manette des gaz à 20 % : il se mit alors à cogner bruyamment. Le commandant cessa de toucher à la manette et attendit ; en quelques secondes le bruit cessa. Il monta à 40 % avant d'éteindre et n'eut plus de problème. Après vérification des systèmes, l'équipage ralluma le moteur de descente à 10 % et il fonctionna de façon uniforme. La manœuvre laissa le module lunaire sur une orbite de période quasi identique, avec un apogée et un périgée situés 12,2 milles marins au-dessus et en dessous de ceux du module de commande. La deuxième manœuvre prévue ne fut pas appliquée : c'était un calcul réservé à une contingence qui obligerait à abandonner. La troisième fut exécutée à 95 heures, 39 minutes et 8,06 secondes et plaça le module lunaire sur une orbite de 138,9 par 133,9 milles marins.

Le début de la séquence coelliptique eut lieu à 96 heures, 16 minutes et 6,54 secondes, et l'étage de descente fut largué immédiatement après le début de la poussée avec les propulseurs de contrôle par réaction. La manœuvre laissa le module lunaire à dix milles marins en dessous et à 82 derrière le module de commande, et l'étage d'ascension se retrouva sur une orbite de 116 par 111 milles marins. Le suivi par radar de rendez-vous rétabli, le module de commande n'arriva pas à s'accrocher au feu de suivi de l'étage d'ascension, qui était en panne. La manœuvre de hauteur différentielle constante fut réalisée à 96 heures, 58 minutes et 15 secondes, et marqua les débuts du moteur d'ascension. La solution de bord pour le début de la phase terminale fut exécutée à 97 heures, 57 minutes et 59 secondes, laissant l'étage d'ascension sur une orbite approximative de 126 par 113 milles marins ; deux petites corrections à mi-parcours suivirent, à dix et à vingt-deux minutes.

Le freinage terminal commença à 98 heures, 30 minutes et 3 secondes. Pour démontrer que le rendez-vous pouvait être dirigé par l'un ou l'autre des vaisseaux, le rôle actif fut tenu par Spider : McDivitt le rapprocha de Gumdrop, puis le fit tourner pour montrer à Scott tous ses côtés afin que celui-ci puisse l'inspecter à la recherche de dommages. L'amarrage, à 99 heures, 2 minutes et 26 secondes, fut effectué par McDivitt lui-même, avec des difficultés dues au reflet du Soleil qui obligèrent Scott à le guider depuis l'autre côté — lors des missions lunaires suivantes, cette tâche reviendrait toujours au pilote du module de commande. L'étage d'ascension était resté séparé du module de commande 6 heures, 22 minutes et 50 secondes.

L'équipage regagna le module de commande et de service avant 101 heures. L'étage d'ascension fut largué à 101 heures, 22 minutes et 45 secondes, et à 101 heures, 53 minutes et 15,4 secondes son moteur s'alluma pendant 362,4 secondes jusqu'à épuisement de l'oxydant, simulant la montée depuis la surface lunaire ; l'orbite finale de ce fragment de Spider fut de 3 760,9 par 126,6 milles marins, avec une durée de vie orbitale estimée à cinq ans, bien qu'il ne soit en réalité rentré dans l'atmosphère que le 23 octobre 1981. Le seul système important du module lunaire qui n'ait pu être testé à fond fut le radar d'atterrissage : en orbite terrestre, il n'y avait aucun moyen de le faire.

Apollo 9 devait rester dans l'espace une dizaine de jours pour vérifier le comportement du module de commande et de service pendant la durée qu'exigeait une mission lunaire complète. Presque tous les événements importants avaient été concentrés au début afin de s'assurer qu'ils seraient accomplis si le vol devait être écourté ; de fait, la première moitié de la mission imposa à l'équipage plus de travail que n'en avaient eu Apollo 7 ou Apollo 8, et bon nombre des essais du module lunaire dépassèrent les conditions attendues lors d'un véritable alunissage. Les jours restants s'écoulèrent à un rythme plus posé.

Les objectifs principaux étant atteints, le hublot de l'écoutille fut mis à profit pour un programme de photographie terrestre avec quatre caméras Hasselblad identiques couplées entre elles et chargées de films sensibles à différentes parties du spectre. L'expérience, désignée S065, cherchait à déterminer dans quelle mesure la photographie multibande dans le visible et le proche infrarouge depuis l'orbite pouvait s'appliquer à l'étude des ressources terrestres, et à obtenir des prises de vue simultanées avec quatre combinaisons de film et de filtre pour définir de futurs systèmes multispectraux. Les images rendaient visibles des traits distincts de la surface — la traînée de pollution de l'eau à la sortie de l'embouchure des fleuves, ou les zones agricoles rehaussées dans l'infrarouge — et le système, encore un prototype, ouvrit la voie au satellite de ressources terrestres qui serait le précurseur de la série Landsat, en plus d'alimenter la planification de Skylab. Les résultats furent qualifiés d'excellents et de supérieurs à ceux de toute mission orbitale antérieure, pour plusieurs raisons : les quatre jours disponibles permettaient d'attendre que la nébulosité passe, l'inclinaison orbitale de 33,6° donnait un accès vertical et quasi vertical à des zones jamais photographiées auparavant, il restait amplement d'ergols de contrôle d'attitude pour orienter le vaisseau quand cela convenait, les hublots étaient propres et l'équipe de soutien scientifique de Houston travailla sans interruption. Les photographies couvrirent le sud des États-Unis, le Mexique, le Brésil et l'Afrique.

Scott employa le sextant pour suivre des accidents du terrain et le pointa aussi vers le ciel pour observer Jupiter, répétant les techniques de navigation des missions suivantes : ce fut la première fois qu'une planète servait à aligner l'unité de mesure inertielle. Furent également réalisés des relevés diurnes d'étoiles, des observations de repères terrestres et des mesures au sextant. Lors de deux révolutions consécutives, à 192 heures et 43 minutes et à 194 heures et 13 minutes, l'équipage suivit le satellite Pegasus III — lancé le 30 juillet 1965 — à mille milles marins de distance, et au-dessus d'Hawaï il aperçut l'étage d'ascension de Spider entre 222 heures, 38 minutes et 40 secondes et 222 heures, 45 minutes et 40 secondes.

Le sixième allumage du moteur de service, de 1,43 seconde, eut lieu à 123 heures, 25 minutes et 6,97 secondes, une révolution après la prévision parce que la poussée de tassement des ergols avec les propulseurs de contrôle par réaction avait été mal programmée ; c'était une manœuvre de mise en forme de l'orbite pour abaisser le périgée et améliorer la capacité de désorbiter avec ces mêmes propulseurs en cas de contingence. Le septième, de 24,90 secondes, se produisit à 169 heures et 30 minutes et porta l'orbite à 253,2 par 100,7 milles marins, établissant les conditions voulues pour le point de désorbitation nominal et prolongeant la durée de vie orbitale de Gumdrop : si le moteur principal faisait défaut au moment du retour, les petits propulseurs suffisaient à désorbiter et à se poser près de la zone de récupération primaire. Cet allumage fut volontairement prolongé pour tester le système de mesure des ergols, qui s'était comporté de façon anormale lors d'allumages précédents. Une bonne partie des essais du module de commande incomba à Scott, ce qui laissa à McDivitt et Schweickart le temps de regarder la Terre et d'avertir leur compagnon quand quelque chose digne d'être vu approchait.

Le huitième et dernier allumage du moteur de service, celui de désorbitation, fut exécuté après 151 orbites : 11,74 secondes à 240 heures, 31 minutes et 14,84 secondes, une révolution plus tard que prévu à cause du mauvais temps dans la zone de récupération prévue, à quelque 220 milles marins à l'est-sud-est des Bermudes. Le module de service fut largué à 240 heures, 36 minutes et 3,8 secondes et, bien qu'il ne pût survivre intact à la rentrée, les données radar situèrent son impact dans l'Atlantique à 175 milles marins en avant du module de commande. La capsule entra dans l'atmosphère — conventionnellement, à 400 000 pieds — à 240 heures, 44 minutes et 10,2 secondes, à 25 894 pieds par seconde, en suivant un profil de guidage primaire.

Le système de parachutes déposa le module de commande dans l'Atlantique à 17:00:54 GMT (12:00:54 de l'après-midi, heure de l'Est) le 13 mars, au terme d'une mission de 241 heures et 54 secondes. L'amerrissage eut lieu à environ 160 milles marins à l'est des Bahamas, à 2,7 milles marins du point visé et à trois du porte-hélicoptères U.S.S. Guadalcanal ; la capsule resta à flot le sommet vers le haut. L'équipage était à bord du navire 49 minutes plus tard et le module de commande fut récupéré 83 minutes après, avec un poids estimé à l'amerrissage de 11 094 livres après avoir parcouru quelque 3 664 820 milles marins. Les trois astronautes quittèrent le Guadalcanal en hélicoptère à 15:00 GMT le 14 mars, arrivèrent à Eleuthera, aux Bahamas, à 16:30 GMT et de là volèrent jusqu'à Houston. La capsule fut débarquée le 16 mars à la base aéronavale de Norfolk (Virginie), où l'équipe de sécurité entama son évaluation et sa désactivation ; celle-ci terminée le 19 mars, le vaisseau vola jusqu'à Long Beach et arriva par la route aux installations de North American Rockwell à Downey (Californie) le 21 mars pour l'analyse postérieure au vol. Apollo 9 fut le dernier vol spatial habité à amerrir dans l'Atlantique pendant un demi-siècle.

L'analyse postérieure à la mission conclut que l'équipement et les procédures de rendez-vous des deux vaisseaux offraient la précision qu'exigerait une mission d'alunissage, et que le pilote du module de commande avait achevé à temps les calculs et préparatifs des manœuvres en image miroir. Le fonctionnement du processus d'amarrage entre les deux vaisseaux fut démontré, avec la réserve que les aides à l'alignement exigent de bonnes conditions d'éclairage. Les performances de tous les systèmes de l'unité de mobilité extravéhiculaire furent excellentes pendant toute la sortie et, ajoutées aux essais de qualification de quelques modifications de conception mineures, vérifièrent l'équipement en vue de son utilisation à la surface lunaire. L'ampleur de l'activité extravéhiculaire établit la faisabilité d'un transfert extérieur de l'équipage en cas de contingence, avec une dépressurisation et une repressurisation normales démontrées dans les deux vaisseaux. Le comportement des systèmes du module lunaire établit sa capacité opérationnelle pour une mission lunaire, à l'exception de l'antenne orientable, qui ne fut pas utilisée, et du radar d'atterrissage, impossible à évaluer entièrement en orbite terrestre ; aucune des anomalies relevées n'affecta négativement la mission. Et le réseau de vol spatial habité démontra qu'il pouvait contrôler simultanément deux vaisseaux habités depuis le sol.

Les quatre objectifs primaires furent déclarés atteints : démontrer le comportement de l'équipage, du véhicule et des installations de soutien lors d'une mission habitée de Saturn V avec module de commande, de service et lunaire ; démontrer le comportement du module lunaire et de son équipage ; démontrer les activités nominales et de secours du rendez-vous en orbite lunaire — transposition, amarrage et extraction du module lunaire ; transfert d'équipage interne et externe ; capacité extravéhiculaire ; allumages des moteurs de service et de descente ; et rendez-vous et amarrage avec le module lunaire actif — ; et évaluer les consommables des trois modules.

L'appréciation institutionnelle fut unanime : les responsables du programme la décrivirent comme une mission aussi réussie qu'on pouvait le souhaiter et même au-delà des prévisions les plus optimistes, et Kranz parla de pure euphorie. Buzz Aldrin, qui suivait la mission depuis le contrôle à Houston, comprit en voyant Spider et Gumdrop s'amarrer qu'Apollo 10 se passerait bien et que c'est à Armstrong et à lui qu'il reviendrait de tenter l'alunissage ; le 24 mars, la NASA l'officialisa.

Après ce succès, la NASA renonça à la « mission E » d'essais en orbite terrestre moyenne et alla jusqu'à envisager de sauter aussi la « mission F », la répétition générale en orbite lunaire, pour aller directement à l'alunissage. Cela ne fut pas fait : les vaisseaux affectés à la première tentative étaient encore en montage, et pesaient en outre l'opportunité d'un vol d'essai supplémentaire du module lunaire après les difficultés accumulées et la possibilité d'étudier depuis l'orbite lunaire les concentrations de masse qui avaient perturbé la trajectoire d'Apollo 8. Le succès d'Apollo 9 garantit, en somme, que la mission suivante retournerait à la Lune.

McDivitt, qui aurait probablement pu commander un alunissage, quitta le corps des astronautes après Apollo 9 et passa à la direction du programme des vaisseaux Apollo cette même année. Scott fut nommé commandant de doublure d'Apollo 12 puis commandant d'Apollo 15, avec lequel il alunit en 1971. Schweickart se porta volontaire pour la recherche médicale sur son propre mal de l'espace, mais ne put jamais se défaire du stigmate et ne fut plus affecté à un équipage titulaire ; il demanda un congé en 1977 qui finit par être définitif. Eugene Cernan, commandant d'Apollo 17, résuma l'affaire en disant que Schweickart avait payé pour tous le prix de la compréhension du mal de l'espace.

Le module de commande Gumdrop (1969-018A) est exposé au San Diego Air & Space Museum ; auparavant, il se trouvait au Michigan Space and Science Center de Jackson (Michigan) jusqu'à la fermeture de celui-ci en avril 2004. Le module de service, largué peu avant la rentrée, s'est désintégré dans l'atmosphère. L'étage d'ascension de Spider (1969-018C) est rentré dans l'atmosphère le 23 octobre 1981 et celui de descente (1969-018D) est tombé dans l'océan Indien, au large de la côte orientale de l'Afrique, à la fin de mars 1969. Le troisième étage S-IVB (1969-018B) reste en orbite solaire.