Apollo 14

Apollo 14 fu l'ottava missione con equipaggio del programma Apollo, il terzo allunaggio della storia e il primo a toccare terra sugli altopiani lunari. Al comando c'era Alan Shepard, uno dei sette astronauti originari del programma Mercury e il primo statunitense a viaggiare nello spazio, con il volo suborbitale del Freedom 7 il 5 maggio 1961. Poco dopo quel volo, la malattia di Ménière, un disturbo dell'orecchio interno, lo allontanò dalle missioni e lo rese capo dell'Ufficio Astronauti, l'incarico amministrativo a capo del corpo dei piloti spaziali. Un'operazione sperimentale nel 1968 gli restituì l'idoneità al volo. A 47 anni, Shepard divenne l'astronauta statunitense più anziano ad aver volato fino ad allora e resta la persona più anziana ad aver camminato sulla Luna.

Lo accompagnavano due esordienti del Gruppo 5 di astronauti, selezionato nell'aprile 1966. Stuart Roosa, pilota del modulo di comando, aveva 37 anni; era stato paracadutista antincendio boschivo prima di entrare nell'Aeronautica nel 1953, aveva pilotato caccia e nel 1965 aveva completato la Scuola Piloti di Ricerca Aerospaziale della base di Edwards. Edgar Mitchell, pilota del modulo lunare, aveva 40 anni; era entrato in Marina nel 1952, aveva pilotato caccia da portaerei, aveva completato la stessa scuola ed era stato membro della squadra di supporto dell'Apollo 9 e pilota di riserva del modulo lunare dell'Apollo 10.

L'assegnazione ebbe una storia propria. Deke Slayton, direttore delle operazioni degli equipaggi e anch'egli veterano del Mercury, aveva proposto Shepard e la sua squadra per l'Apollo 13. La dirigenza della NASA ritenne che Shepard, senza volare dal 1961, avesse bisogno di più tempo di addestramento, e così scambiò gli equipaggi: Jim Lovell, Ken Mattingly e Fred Haise passarono all'Apollo 13, mentre Shepard, Roosa e Mitchell rimasero per il 14. L'equipaggio di riserva era formato da Eugene Cernan, Ronald Evans e Joe Engle; con Harrison Schmitt al posto di Engle, lo stesso gruppo avrebbe poi volato sull'Apollo 17. La squadra di supporto comprendeva Philip Chapman, Bruce McCandless, William Pogue e Gordon Fullerton, e tra i comunicatori con l'equipaggio (CAPCOM) c'era Fred Haise, che sfruttò l'addestramento per un sito di allunaggio che alla fine non calpestò. I direttori di volo furono Pete Frank, Glynn Lunney, Milt Windler e Gerry Griffin.

Gli equipaggi titolare e di riserva di Apollo 13 e 14 furono annunciati il 6 agosto 1969. Apollo 14 era prevista per luglio 1970, ma i tagli di bilancio che cancellarono l'Apollo 20 portarono la NASA, nel gennaio di quell'anno, a limitarsi a due missioni annuali, e la 14 slittò a ottobre o novembre. L'incidente dell'Apollo 13 la ritardò ulteriormente: il 7 maggio 1970 l'amministratore Thomas Paine annunciò che non sarebbe decollata prima del 3 dicembre e che si sarebbe diretta verso l'area che la 13 non era riuscita a raggiungere. Il 30 giugno 1970, pubblicato il rapporto sull'incidente e valutate le modifiche necessarie, la data fu fissata non prima del 31 gennaio 1971.

Prima del fallimento dell'Apollo 13, la destinazione della 14 era il cratere Littrow, nel Mare Serenitatis, dove si sospettava l'esistenza di forme vulcaniche. Dopo il ritorno della 13 si decise che il suo obiettivo, vicino al cratere Cone nella formazione Fra Mauro, avesse più valore scientifico. Fra Mauro è formata da materiali espulsi dall'impatto che scavò il Mare Imbrium, e i geologi speravano di raccogliere rocce provenienti dalle profondità lunari. Il cratere Cone, giovane e profondo, avrebbe dovuto attraversare i detriti accumulati da quell'impatto, il che prometteva campioni databili. Inoltre, la traiettoria permetteva di fotografare dall'orbita gli altopiani di Descartes, candidati per una missione successiva. Il punto di allunaggio scelto era leggermente più vicino a Cone rispetto a quello designato per l'Apollo 13.

L'equipaggio si addestrò insieme per 19 mesi, più a lungo di qualsiasi altro del programma fino ad allora. Al carico abituale si aggiunse la supervisione delle modifiche al modulo di comando e servizio derivate dall'indagine sull'Apollo 13, compito che Shepard delegò in gran parte a Roosa. Mitchell spiegò in seguito che erano consapevoli che un secondo fallimento consecutivo avrebbe probabilmente significato la fine del programma Apollo.

Il cambio di destinazione modificò la formazione geologica studiata. Se prima l'equipaggio aveva visitato paesaggi vulcanici, in seguito percorse crateri da impatto, come quello di Ries nella Germania Ovest e un campo di crateri artificiali scavato nella Verde Valley in Arizona. La sua efficacia fu limitata dallo scarso coinvolgimento di Shepard, che diede il tono a Mitchell; Harrison Schmitt attribuì tale atteggiamento al fatto che il comandante avesse altre preoccupazioni, come tornare nello spazio dopo dieci anni e garantire il successo dopo il quasi disastro dell'Apollo 13. Roosa, invece, si preparò a fondo per le sue giornate in solitaria: chiese al geologo Farouk El-Baz, che aveva addestrato Mattingly, di allenarlo, studiò con lui le mappe delle zone che avrebbe sorvolato e si esercitò nelle osservazioni dal suo T-38, volando alla velocità e all'altitudine che simulavano lo scorrere del terreno sotto la navicella.

Per evitare un altro cambio di equipaggio dell'ultimo minuto per contagio, come era accaduto con l'Apollo 13, la NASA inaugurò il Programma di Stabilizzazione della Salute dell'Equipaggio: da 21 giorni prima del lancio, gli astronauti vissero al Kennedy Space Center con contatti limitati alle mogli, all'equipaggio di riserva e al personale indispensabile, tutti esaminati e vaccinati. Le navicelle erano arrivate in Florida nel novembre 1969, e l'insieme del lanciatore con la navicella in cima lasciò l'edificio di assemblaggio verso la rampa 39A il 9 novembre 1970.

La navicella era formata dal modulo di comando e servizio CSM-110, battezzato Kitty Hawk, e dal modulo lunare LM-8, chiamato Antares. Roosa scelse il nome della località della Carolina del Nord dove i fratelli Wright volarono per la prima volta nel 1903; Mitchell scelse quello della stella dello Scorpione che avrebbero usato per orientare il modulo durante la discesa. Secondo i dati della NASA, l'insieme di comando e servizio pesava al lancio 29.229 kg con i propellenti, di cui 5.758 kg per il modulo di comando e 23.471 kg per quello di servizio. Il modulo lunare totalizzava 15.264 kg: uno stadio di risalita di 2.303 kg a secco con 2.370 kg di propellente e uno stadio di discesa di 2.237 kg a secco, attrezzatura di superficie inclusa, con 8.354 kg di propellente.

Le modifiche rispetto all'Apollo 13 furono più numerose che tra le missioni precedenti. L'incidente era dovuto all'esplosione di un serbatoio di ossigeno il cui cablaggio interno era stato danneggiato durante prove a terra, quando termostati non predisposti per la tensione applicata lasciarono surriscaldare il contenuto. In risposta, i serbatoi furono riprogettati, con termostati adeguati, e ne fu aggiunto un terzo sul lato opposto del modulo di servizio, con una valvola per isolarlo e alimentare solo il modulo di comando. Il cablaggio del vano dove si era verificata l'esplosione fu rivestito in acciaio inossidabile, furono migliorati gli allarmi di anomalia, fu immagazzinata una riserva d'acqua di emergenza nel modulo di comando e fu installata nel modulo di servizio una batteria di emergenza identica a quelle dello stadio di discesa del modulo lunare. Sul modulo lunare furono aggiunti deflettori anti-sciabordio nei serbatoi dello stadio di discesa, per evitare l'accensione prematura dell'allarme di carburante basso subito dalle Apollo 11 e 12.

Il Saturn V, designato SA-509, era simile a quelli delle Apollo da 8 a 13. Con 2.950.867 kg fu il veicolo più pesante lanciato dalla NASA fino ad allora, 1.730 kg in più di quello dell'Apollo 13. Per frenare le oscillazioni "pogo" che avevano spento anzitempo il motore centrale del secondo stadio nella 13, fu installato un accumulatore di elio nella linea di ossigeno liquido di quel motore, un dispositivo di taglio di riserva e una valvola semplificata di utilizzo del propellente su ciascuno dei cinque motori J-2.

Il pacchetto di esperimenti di superficie ALSEP includeva un sismometro passivo, un esperimento sismico attivo, un rilevatore di ioni sovratermici, un misuratore di ioni a catodo freddo e un esperimento sulle particelle cariche dell'ambiente lunare. Fuori dal pacchetto viaggiavano un retroriflettore laser e un magnetometro portatile. Il sismometro sarebbe stato calibrato dall'impatto dello stadio di risalita del modulo lunare dopo lo sgancio, e insieme a quello dell'Apollo 12 avrebbe costituito il germe di una rete sismica. L'esperimento attivo consisteva in linee di geofoni e piccole cariche a percussione, più quattro mortai che non furono mai sparati per timore di danneggiare altri strumenti. Il retroriflettore, un bersaglio passivo per raggi laser inviati dalla Terra, permette di misurare la distanza Terra-Luna e le sue variazioni; quelli delle Apollo 11, 14 e 15 sono gli unici esperimenti degli equipaggi Apollo che continuano a fornire dati.

La novità logistica fu il trasportatore modulare di attrezzatura (MET), un carrello a due ruote che volò solo in questa missione e permetteva di trainare strumenti e campioni senza doverli portare. I suoi pneumatici, sviluppati dalla Goodyear, pieni di azoto, furono i primi a rotolare sulla Luna. Debuttò anche un sistema di tubi per condividere l'acqua di raffreddamento in caso di guasto di uno zaino di supporto vitale, e Shepard fu il primo a calpestare la Luna con le strisce rosse da comandante sulla tuta, introdotte per distinguere gli astronauti nelle fotografie.

Apollo 14 decollò dal Complesso 39A del Kennedy Space Center il 31 gennaio 1971 alle 21:03:02 UTC, dopo un ritardo di 40 minuti e 2 secondi per nuvole e pioggia, il primo dovuto al meteo nel programma. Tra il pubblico c'erano il vicepresidente Spiro Agnew e l'allora principe Juan Carlos di Spagna. La navicella seguì una traiettoria più veloce del previsto per recuperare il tempo perduto.

Dopo l'iniezione translunare arrivò il primo spavento. Roosa separò la navicella di comando dal terzo stadio e la ruotò per agganciarsi al modulo lunare, ma i chiavistelli non si attivavano. Per quasi due ore ci provò più volte mentre il controllo missione studiava alternative: senza estrarre il modulo lunare non ci sarebbe stato allunaggio, e due fallimenti consecutivi avrebbero potuto porre fine al programma. Alla fine, la proposta di riprovare con la sonda di aggancio ritratta funzionò. Il terzo stadio fu diretto contro la Luna e il suo impatto fece vibrare per oltre tre ore il sismometro lasciato dall'Apollo 12.

La navicella entrò in orbita lunare il 4 febbraio alle 06:59:43 UTC con un'accensione del motore principale di 370,84 secondi. Per la prima volta, la navicella di comando portò il modulo lunare fino all'orbita bassa di discesa, per guadagnare tempo di volo stazionario su un terreno accidentato.

Una volta separato, Antares presentò due gravi avarie. Il computer iniziò a ricevere un segnale di aborto da un interruttore difettoso, forse a causa di una pallina di saldatura staccata. Se il segnale si fosse ripetuto dopo l'accensione del motore di discesa, il computer avrebbe abortito automaticamente l'allunaggio. Colpire il pannello risolveva il problema solo per un momento. I team della NASA e del MIT idearono una soluzione: poiché il software non poteva essere modificato da terra, la correzione faceva credere al computer che l'aborto fosse già avvenuto, così da ignorare il segnale. Mitchell la introdusse manualmente pochi minuti prima dell'accensione. Durante la discesa motorizzata, il radar di atterraggio non si agganciò alla superficie; dopo aver riavviato il suo interruttore automatico, captò segnale verso i 6.700 m, mentre le regole imponevano di abortire se fosse rimasto inoperativo a 3.000 m. Shepard posò il modulo alle 09:18:11 UTC del 5 febbraio, il più vicino al punto previsto tra i sei allunaggi, su un pendio con un'inclinazione di 8 gradi.

Toccando la superficie, Shepard commentò che era stata una lunga strada, ma che ormai erano lì. Un problema di comunicazioni ritardò la prima attività extraveicolare, iniziata alle 14:42 UTC. Gli astronauti scaricarono l'attrezzatura, installarono l'ALSEP e la bandiera e prepararono il carrello MET, il tutto ripreso dalla televisione. Mitchell stese le due linee di geofoni da 94 m e fece detonare le cariche a percussione, sebbene cinque delle 21 fallissero. L'uscita durò 4 ore, 47 minuti e 50 secondi.

La seconda escursione aveva come obiettivo il bordo del cratere Cone. Il terreno ondulato sorprese la coppia: i crateri che dovevano servire da riferimento non assomigliavano a quelli delle mappe realizzate dall'orbita e sovrastimavano costantemente la distanza percorsa. Da Houston, senza immagine, si sentiva solo il loro respiro affannoso. Dopo aver scalato un dosso che credevano fosse il bordo e visto altro terreno dietro, esausti, ricevettero da Haise l'ordine di raccogliere campioni lì e tornare indietro. Analisi successive mostrarono che si erano fermati a circa 20 m dal bordo, e le immagini del Lunar Reconnaissance Orbiter collocano le loro impronte e quelle del MET a meno di 30 m. L'esperienza rafforzò la necessità di un veicolo dotato di navigazione, il rover lunare già previsto per l'Apollo 15.

Tornato vicino al modulo lunare, davanti alla telecamera, Shepard eseguì il numero che pianificava da anni: aveva agganciato la testa di un ferro 6 Wilson al manico di uno strumento di raccolta campioni e colpì con una sola mano due palline da golf, proclamando che la seconda volava "miglia e miglia". Mitchell lanciò come un giavellotto il manico di una pala. La seconda uscita durò 4 ore, 34 minuti e 41 secondi. Shepard donò la mazza al museo dell'USGA e regalò una replica al National Air and Space Museum. Nel febbraio 2021, per il 50° anniversario, lo specialista di immagini Andy Saunders elaborò le fotografie e stimò che la prima palla percorse circa 24 yard e la seconda 40. Tra le due uscite, gli astronauti trascorsero 9 ore e 23 minuti fuori dal modulo e 33 ore e 31 minuti sulla superficie.

La missione riportò circa 42 kg di rocce e suolo lunare, soprattutto brecce, rocce formate da frammenti saldati dal calore e dalla pressione degli impatti. I basalti, trovati come clasti all'interno delle brecce, risultarono più ricchi di alluminio e si formarono tra 4,0 e 4,3 miliardi di anni fa, prima del vulcanismo dei mari visitati da altre missioni. Il bilancio geologico fu discusso: alcuni scienziati celebrarono l'avvicinamento a Cone, ma lamentarono la scarsa documentazione dei campioni, e il geologo Don Wilhelms criticò che dal fianco del cratere, a suo avviso il punto più importante raggiunto da astronauti, arrivassero solo 16 fotografie Hasselblad su un totale di 417 e appena 962 g di roccia oltre al campione 14321, noto come Big Bertha. Quella roccia, di 8,998 kg, diede una sorpresa nel gennaio 2019: un team dell'Università Curtin vi trovò granito, quarzo e zirconi con una chimica propria della Terra e un'età di circa quattro miliardi di anni, il che la renderebbe un meteorite terrestre giunto sulla Luna e una delle rocce terrestri più antiche conosciute.

Mentre i compagni erano sulla superficie, Roosa trascorse quasi due giorni da solo a bordo della Kitty Hawk, nel primo programma intensivo di osservazione scientifica dall'orbita lunare, ereditato in buona parte dall'Apollo 13. La camera topografica Hycon, che doveva cartografare gli altopiani di Descartes, subì presto un guasto all'otturatore causato, come si scoprì poi, da una minuscola particella di alluminio. Sebbene fosse persa circa metà degli obiettivi, Roosa fotografò Descartes con una Hasselblad e ne confermò l'idoneità come sito di allunaggio dell'Apollo 16. Fotografò anche il punto d'impatto del terzo stadio dell'Apollo 13, vide il bagliore di Antares e la sua lunga ombra, catturò il Gegenschein e il punto di Lagrange L2 del sistema Sole-Terra, e diresse le antenne della navicella verso la Luna in un esperimento di radar bistatico per sondare la regolite.

Antares decollò dalla Luna il 6 febbraio alle 18:48:42 UTC e, nel primo rendezvous diretto alla prima orbita di una missione di allunaggio, si agganciò alla navicella di comando al primo tentativo, nonostante il suo sistema di guida per l'aborto fosse fallito poco prima. Lo stadio di risalita, sganciato, si schiantò sulla Luna e fu registrato dai sismometri delle Apollo 12 e 14. L'accensione di ritorno, di 350,8 secondi, avvenne alla rivoluzione 34. Durante il viaggio furono testati il sistema di ossigeno a bassa densità nei serbatoi e ad alta portata, in vista delle passeggiate spaziali in volo delle missioni successive, e un esercizio di navigazione senza comunicazioni. Mitchell condusse, all'insaputa della NASA, esperimenti di percezione extrasensoriale con le carte.

Kitty Hawk ammarò nel Pacifico meridionale il 9 febbraio 1971 alle 21:05 UTC, dopo 216 ore, 1 minuto e 58 secondi di missione, a sud delle Samoa Americane, e la nave USS New Orleans recuperò l'equipaggio. Dopo essere passati per Pago Pago e Honolulu, gli astronauti proseguirono la quarantena nel Lunar Receiving Laboratory fino al 27 febbraio 1971. Furono gli ultimi esploratori lunari sottoposti a quarantena e l'unico equipaggio Apollo isolato sia prima che dopo il volo.

Roosa, che da giovane aveva lavorato in ambito forestale, portò con sé diverse centinaia di semi di alberi. Germinati al ritorno, diedero origine ai cosiddetti alberi lunari, distribuiti in tutto il mondo e, nel 1975 e 1976, consegnati alle associazioni forestali statali per il bicentenario degli Stati Uniti. L'emblema, opera di Jean Beaulieu su uno schizzo di Shepard, mostra l'insegna da astronauta con una scia di cometa che viaggia dalla Terra alla Luna: attraverso l'ex capo dell'Ufficio Astronauti, l'intero corpo volava in spirito. L'equipaggio di riserva rispose con una parodia di Willy il Coyote e Beep Beep che nascose in tutta la navicella e nel carrello MET.