Apollo 9

Quando, nell'aprile del 1966, il direttore delle operazioni degli equipaggi di volo, Deke Slayton, scelse James McDivitt, David Scott e Russell «Rusty» Schweickart come secondo equipaggio Apollo, l'incarico che ricevettero era già quello che avrebbero portato a termine tre anni dopo: essere i primi a volare con un modulo lunare con persone a bordo. Per il momento, però, il loro compito era fare da riserva all'equipaggio di Gus Grissom, Ed White e Roger Chaffee, assegnato al primo volo con equipaggio del modulo di comando e di servizio di Block I, designato AS-204. I ritardi di quel Block I spinsero la missione al 1967, e il piano rivisto lasciava McDivitt e i suoi al comando del secondo modulo di comando con equipaggio, che doveva incontrarsi in orbita terrestre con un modulo lunare lanciato separatamente. Il terzo volo con equipaggio, al comando di Frank Borman, sarebbe stato il primo a decollare con un equipaggio a bordo di un Saturn V.

L'incendio del 27 gennaio 1967 sulla rampa, che uccise i tre uomini dell'equipaggio che aveva battezzato la propria nave Apollo 1, fece saltare quel calendario e aprì una revisione completa della sicurezza del programma. Mentre questa era in corso, volò Apollo 5, il collaudo senza equipaggio del primo modulo lunare di volo, LM-1. La sequenza uscita da quella revisione organizzava il cammino verso l'allunaggio — la «missione G» — come una scala di lettere: ogni gradino era requisito del successivo. Apollo 7 sarebbe stata la «missione C», la prova del modulo di comando di Block II senza modulo lunare. La «missione D» richiedeva finalmente di far volare il modulo lunare con equipaggio, e quel modulo lunare arrivava in ritardo, con il rischio di erodere il termine fissato da John F. Kennedy per portare gli americani sulla Luna e riportarli sani e salvi a casa prima della fine del decennio. La NASA annunciò nel novembre del 1967 che l'equipaggio di McDivitt sarebbe stato quello titolare della missione D: una lunga campagna di prove dei due moduli in orbita terrestre.

Nell'agosto del 1968, con il modulo lunare ancora in stallo, il responsabile del programma George M. Low propose una mossa che riordinò la storia del programma: se Apollo 7 fosse andato bene a ottobre, Apollo 8 sarebbe andato in orbita lunare senza modulo lunare. Fino a quel momento Apollo 8 era la missione D e Apollo 9 la «missione E», un collaudo in orbita terrestre media. Una volta approvato il viaggio di Apollo 8 verso la Luna, la missione D divenne Apollo 9, e Slayton offrì a McDivitt di prendere Apollo 8 e vedere la Luna da vicino. McDivitt rifiutò a nome del suo equipaggio: erano anni che si preparavano sul modulo lunare e non volevano lasciarlo. Apollo 7 andò bene, gli equipaggi furono scambiati e con essi quelli di riserva; poiché la regola non scritta voleva che un equipaggio di riserva volasse come titolare tre missioni più tardi, quello scambio mise la squadra di Neil Armstrong in posizione di tentare il primo allunaggio con Apollo 11 e quella di Pete Conrad il secondo, con Apollo 12.

McDivitt, colonnello dell'Aeronautica, era stato pilota al comando di Gemini 4 nel 1965 e dal 1959 era ingegnere aeronautico laureato all'Università del Michigan. Scott, anch'egli colonnello dell'Aeronautica, nato il 6 giugno 1932 a San Antonio (Texas) e con 36 anni compiuti durante il volo, si era diplomato all'Accademia Militare nel 1954 e aveva un master in aeronautica e astronautica conseguito al MIT nel 1962; selezionato come astronauta nel 1963, aveva volato su Gemini 8 insieme ad Armstrong, la missione del primo aggancio tra due veicoli spaziali. Schweickart, civile, nato il 25 ottobre 1935 a Neptune (New Jersey) e con 33 anni durante la missione, era l'unico senza esperienza di volo spaziale: ingegnere aeronautico dal 1956 e con un master al MIT nel 1963, era passato per l'Aeronautica e per la Guardia Nazionale Aerea del Massachusetts prima di entrare nel terzo gruppo di astronauti.

L'equipaggio di riserva fu formato da Pete Conrad come comandante, Richard F. Gordon come pilota del modulo di comando e, in origine, Clifton C. Williams come pilota del modulo lunare; dopo la morte di Williams in un incidente di T-38 nell'ottobre del 1967, il suo posto fu occupato da Alan L. Bean. Quel trio volò come titolare su Apollo 12 nel novembre del 1969. Il gruppo di supporto era composto da Stuart A. Roosa, Jack R. Lousma, Edgar D. Mitchell e Alfred M. Worden — Lousma subentrò al posto di Fred W. Haise, spostato come riserva di Apollo 8 nella cascata di cambi provocata dall'esclusione per motivi medici di Michael Collins —. A terra, i turni di direzione di volo furono affidati a Gene Kranz, Gerry Griffin e Pete Frank, mentre le comunicazioni con la nave rimasero in mano a Conrad, Gordon, Bean, Worden, Roosa e Ronald Evans.

L'obiettivo di Apollo 9 era qualificare il modulo lunare per il volo con equipaggio, il che in pratica significava dimostrare in orbita tutte le manovre dell'allunaggio tranne la discesa vera e propria sulla superficie. Gli storici Colin Burgess e Francis French hanno descritto l'equipaggio di McDivitt come uno dei meglio preparati del programma: stavano insieme dal gennaio del 1966 e sempre con lo stesso incarico. Kranz, che dirigeva il primo turno, li considerò l'equipaggio meglio preparato che avesse mai visto e giudicava Scott un pilota del modulo di comando straordinariamente informato. Accumularono 1.800 ore di addestramento specifico per la missione, circa sette ore per ogni ora che avrebbero trascorso in volo, e cominciarono lo stesso giorno precedente all'incendio di Apollo 1, sulla prima nave di Block II, quella che in principio avrebbero dovuto volare loro.

L'addestramento comprese simulazioni di assenza di peso sott'acqua e a bordo dell'aereo per voli parabolici, con prove dell'attività extraveicolare prevista; viaggi a Cambridge (Massachusetts) per formarsi sul computer di guida di Apollo al MIT; e sessioni nei planetari Morehead e Griffith per riconoscere le 37 stelle usate dal computer di bordo. Ciascuno trascorse più di 300 ore nei simulatori del modulo di comando e del modulo lunare al Kennedy Space Center e a Houston, in parte con la partecipazione in tempo reale del controllo missione, oltre al tempo dedicato ai simulatori di altri centri. Parteciparono inoltre alle verifiche del modulo di comando e di servizio nello stabilimento della North American Rockwell a Downey (California) e del modulo lunare in quello della Grumman a Bethpage (New York), nonché alle prove dei due veicoli già nella base di lancio.

Il Saturn V di Apollo 9, designato SA-504, fu il quarto a volare, il secondo a portare astronauti e il primo a trasportare un modulo lunare. Pur avendo una configurazione simile a quella del razzo di Apollo 8, incorporava diverse modifiche. Nel primo stadio, l'S-IC, fu eliminato il nucleo interno della camera dei motori F-1, il che alleggeriva il peso e consentiva un lieve aumento dell'impulso specifico; si risparmiò massa anche sostituendo con altre più leggere le pelli dei serbatoi di ossigeno liquido e alleggerendo altri componenti. Il secondo stadio, l'S-II, guadagnò efficienza con motori J-2 a spinta maggiorata e con un sistema di utilizzo del propellente a ciclo chiuso, al posto del sistema aperto di Apollo 8; delle 3.250 libbre (1.470 kg) di cui questo stadio fu snellito, circa la metà derivava dalla riduzione del 16 % dello spessore delle pareti laterali dei serbatoi.

La missione portò inoltre la designazione 9025 dell'Eastern Test Range. La nave madre era il CSM-104, il terzo modulo di comando e di servizio di Block II a volare con equipaggio. Apollo 8, senza modulo lunare, non aveva portato attrezzatura di aggancio; Apollo 9 inaugurò in volo con equipaggio il complesso di sonda e cono di ricezione insieme al resto dell'attrezzatura installata vicino al portello anteriore del modulo di comando, che consentiva un aggancio rigido tra le due navi e il trasferimento interno dell'equipaggio. Se le missioni non fossero state scambiate, il volo in orbita terrestre avrebbe usato il CSM-103, che finì per volare su Apollo 8.

La missione avrebbe dovuto volare in origine con l'LM-2, ma l'equipaggio vi riscontrò numerosi difetti, molti dei quali attribuibili al fatto che fosse il primo modulo lunare idoneo al volo uscito dalla linea di produzione della Grumman. Il ritardo causato dallo scambio delle missioni permise di disporre dell'LM-3, una macchina che gli astronauti giudicarono molto superiore. Nessuno dei due avrebbe potuto andare sulla Luna: erano entrambi troppo pesanti, e il programma di riduzione della massa della Grumman non diede pieni frutti fino all'LM-5, quello assegnato ad Apollo 11. Le piccole crepe che comparivano nella struttura in lega di alluminio dell'LM-3 per sollecitazioni banali come l'inserimento di un rivetto furono un problema ricorrente: gli ingegneri della Grumman continuarono a correggerle fino al momento di montare il modulo sul Saturn V nel dicembre del 1968, alloggiato all'interno dell'adattatore SLA-11A. L'LM-2 non volò mai e si conserva al Museo Nazionale dell'Aria e dello Spazio.

Il modulo lunare arrivò dalla Grumman nel giugno del 1968 e fu sottoposto a un ampio programma di prove, compresa la camera di altitudine che simulava le condizioni dello spazio, mentre altre squadre impilavano il Saturn V all'interno dell'edificio di assemblaggio dei veicoli. I moduli di comando e di servizio arrivarono in ottobre, e unirli richiese più lavoro del previsto anche per l'esperta squadra della North American al Kennedy. Quando il modulo lunare terminò nella camera di altitudine, il CSM prese il suo posto, il che lasciò libero il primo per installarvi il radar di rendez-vous e le antenne. Non ci furono ritardi lunghi: il 3 gennaio 1969 il complesso uscì dall'edificio di assemblaggio diretto alla rampa 39A in groppa al trasportatore a cingoli, e le revisioni di idoneità al volo del modulo di comando, del modulo lunare e del razzo si tennero e furono superate nelle settimane successive.

Da quando Grissom aveva battezzato la sua Gemini 3 Molly Brown, la NASA aveva vietato di dare un nome alle navi. Apollo 9 costrinse a togliere il divieto: con il modulo di comando e il modulo lunare che volavano separati servivano due nominativi distinti, e l'equipaggio aveva cominciato a chiamarli durante le simulazioni «Gumdrop» — «caramella gommosa», per l'aspetto che aveva il modulo di comando avvolto nelle plastiche blu con cui era arrivato dalla fabbrica — e «Spider» — «ragno», per la sagoma del modulo lunare con le gambe dispiegate —. L'ufficio di relazioni pubbliche li trovò troppo informali, ma i nominativi finirono per ricevere la benedizione ufficiale; a partire da Apollo 11 la NASA pretese nomi di maggior peso.

Lo stemma della missione, disegnato da Allen Stevens della Rockwell International, è un cerchio con un Saturn V che porta le lettere USA; alla sua destra, un modulo di comando e di servizio con il muso puntato verso il «portello principale» del modulo lunare anziché verso il suo portello di aggancio superiore, e una scia di fuoco che traccia un cerchio. I cognomi dei tre membri dell'equipaggio corrono lungo il bordo superiore e in basso si legge APOLLO IX. La «D» del cognome di McDivitt appare riempita di rosso: è il contrassegno della missione D nella scala di lettere del programma.

Gli astronauti Apollo portavano registratori portatili a cassetta — antenati dei lettori personali che si sarebbero diffusi in seguito — pensati per dettare osservazioni durante il volo. Quello di Apollo 9 fu il primo equipaggio autorizzato a portare a bordo una cassetta di musica a testa: McDivitt e Scott optarono per musica leggera e country, mentre la cassetta di musica classica di Schweickart fu data per persa fino al nono giorno della missione, quando Scott gliela consegnò.

Apollo 9 fu il primo volo dello zaino dell'unità di mobilità extraveicolare, l'equipaggiamento con cui si sarebbe camminato sulla Luna. Lo portò Schweickart durante la sua uscita all'esterno. Il complesso integrava il sistema portatile di supporto vitale, che forniva ossigeno all'astronauta e acqua all'indumento di raffreddamento a liquido che evita il surriscaldamento durante lo sforzo, e il sistema di spurgo dell'ossigeno, il blocco superiore che gli astronauti chiamavano «il sacco» e che poteva sostenere chi lo indossava per circa un'ora in caso di guasto del sistema principale. Una versione più avanzata del complesso sarebbe stata quella a calcare la Luna con Apollo 11.

Scott, invece, non portò lo zaino durante la sua uscita in piedi dal portello del modulo di comando: rimase collegato ai sistemi della nave tramite un cordone ombelicale, con una valvola di controllo della pressione concepita nel 1967 proprio per consentire uscite parziali dai portelli del modulo di comando o del modulo lunare. Lo stesso dispositivo sarebbe stato usato dallo stesso Scott nella sua uscita in piedi sulla superficie lunare con Apollo 15 e, in seguito, dai piloti del modulo di comando delle ultime tre missioni Apollo nelle loro uscite nello spazio profondo.

Il lancio era previsto per il 28 febbraio 1969 e il conto alla rovescia terminale era addirittura già iniziato: partì alle 03:00:00 GMT del 27 febbraio, a T-28 ore. Mezz'ora dopo essere entrato nella sosta programmata di tre ore a T-16 ore, il conto fu fatto slittare a T-42 ore perché l'equipaggio si riprendesse da una lieve infezione respiratoria virale — tutti e tre avevano il raffreddore e la NASA non volle rischiare che ciò compromettesse la missione —. Il conto riprese alle 17:30:00 GMT del 1° marzo. Mantenere la nave pronta richiese turni di lavoro ininterrotti e il rinvio costò 500.000 dollari.

Il giorno del lancio una perturbazione a sud-ovest di Cape Kennedy, sul Golfo del Messico, lasciò il cielo coperto: stratocumuli con base a 3.500 piedi ricoprivano il 70 % della volta e altostrati con base a 9.000 piedi la coprivano interamente. La temperatura era di 67,3 °F, l'umidità relativa del 61 % e il vento soffiava a 13,4 nodi da 160° rispetto al nord vero. Nella sala di controllo del lancio c'era il vicepresidente Spiro Agnew, in rappresentanza della neonata amministrazione Nixon.

Apollo 9 decollò dalla rampa A del complesso 39 del Kennedy Space Center alle 16:00:00 GMT (11:00:00 del mattino, ora della costa orientale) del 3 marzo 1969, con una finestra di lancio che restava aperta fino alle 19:15:00 GMT: partì con oltre tre ore di margine. Tra i secondi 13,3 e 33,0 di volo il veicolo ruotò dall'azimut di rampa di 90° all'azimut di volo di 72°. Il primo stadio spense i motori a 2 minuti e 42,76 secondi, seguito dalla separazione e dall'accensione del secondo; l'S-II si spense a 8 minuti e 56,22 secondi, e il terzo stadio, l'S-IVB, si accese a 9 minuti e 0,82 secondi per spegnersi per la prima volta a 11 minuti e 4,66 secondi.

McDivitt descrisse un'ascesa dolce, seppur con qualche vibrazione, e tutti e tre rimasero sorpresi di sentirsi spinti in avanti quando il primo stadio smise di spingere, prima che il secondo li riportasse contro i sedili. I primi due stadi rendettero leggermente meno del previsto e il terzo compensò la differenza: gli scostamenti rispetto alla traiettoria pianificata furono di +2,86 piedi al secondo di velocità e −0,17 miglia nautiche di altitudine. Lo stadio S-IC cadde nell'Atlantico a 8 minuti e 56,44 secondi, a 346,64 miglia nautiche dal punto di lancio; l'S-II impattò a 20 minuti e 25,35 secondi, a 2.413,2 miglia nautiche. Durante la salita il veicolo incontrò un vento massimo di 148,1 nodi a 38.480 piedi di altitudine.

Dieci secondi dopo lo spegnimento del terzo stadio, all'istante 000:11:14,65 della missione, l'orbita di parcheggio misurava 100,74 per 99,68 miglia nautiche, con un'inclinazione di 32,552°, un periodo di 88,20 minuti e una velocità di 25.569,78 piedi al secondo. Il modulo di comando e di servizio ricevette la designazione internazionale 1969-018A e il terzo stadio la 1969-018B; dopo il disaccoppiamento, lo stadio di ascesa del modulo lunare sarebbe stato 1969-018C e quello di discesa 1969-018D.

Il primo compito serio del volo arrivò a 2 ore, 41 minuti e 16 secondi di missione, con la separazione del modulo di comando e di servizio dal terzo stadio. La sequenza consisteva nel sganciarsi, girarsi, puntare il muso — dove si trovava la sonda di aggancio — verso il modulo lunare che viaggiava all'estremità dell'S-IVB, agganciarsi a esso ed estrarlo dall'adattatore. Se quella manovra non fosse stata possibile, non ci sarebbe stato alcun allunaggio: nient'altro aveva importanza. La pilotò Scott, e l'aggancio si completò a 3 ore, 1 minuto e 59,3 secondi, con il complesso di sonda e cono che funzionava come doveva. Una volta unite le navi, il comandante e il pilota del modulo lunare pressurizzarono il tunnel che le metteva in comunicazione, rimossero il portello del modulo di comando con l'aiuto di Scott, controllarono i fermi dell'anello di aggancio per verificare la tenuta e collegarono i cordoni ombelicali elettrici che avrebbero alimentato il modulo lunare finché fosse rimasto unito. A 4 ore e 8 minuti, un meccanismo di espulsione inaugurato in questa missione espulse il complesso agganciato dall'S-IVB.

Dopo la manovra di separazione, il terzo stadio si riaccese a 4 ore, 45 minuti e 55,54 secondi per 62,06 secondi, e dieci secondi più tardi entrava in un'orbita intermedia di 1.671,58 per 105,75 miglia nautiche, con un periodo di 119,22 minuti, un'inclinazione di 32,302° e una velocità di inserzione di 27.753,61 piedi al secondo, pensata per lasciar raffreddare il motore prima di una terza accensione. Quella terza accensione, a 6 ore, 7 minuti e 19,26 secondi, durò 242,06 secondi e servì a dimostrare la capacità di riavvio dopo un volo balistico di 80 minuti e a forzare il motore al di fuori delle sue condizioni nominali; migliorava inoltre le condizioni di illuminazione del tracciamento da terra per il successivo rendez-vous. Dieci secondi dopo lo spegnimento, con una velocità di 31.619,85 piedi al secondo, lo stadio raggiungeva la traiettoria di fuga che lo inviò in orbita solare. Il suo comportamento non fu quello previsto: diverse anomalie, tra cui la perdita del controllo pneumatico delle valvole del motore, impedirono gli scarichi di idrogeno liquido previsti, e il serbatoio dovette essere messo in sicurezza attraverso il sistema di sfiato non propulsivo dell'ossigeno liquido.

Prima di ciò, a 5 ore, 59 minuti e 1,07 secondi di missione, l'equipaggio aveva eseguito la prima delle otto accensioni del sistema di propulsione di servizio, una manovra di 5,23 secondi che innalzò l'orbita del complesso a 127,6 per 113,4 miglia nautiche. Si trattava di dimostrare che un solo motore poteva manovrare due navi agganciate; Scott riferì, entusiasta, che il modulo lunare era ancora al suo posto.

Il secondo giorno fu dedicato a verifiche dei sistemi, manovre di beccheggio, rollio e imbardata e a tre ulteriori accensioni del motore di servizio con il modulo lunare agganciato. La seconda, a 22 ore, 12 minuti e 4,07 secondi, durò 110,29 secondi e portò l'orbita a 192,5 per 110,76 miglia nautiche; includeva il brandeggio deliberato del motore per verificare se il pilota automatico smorzasse le oscillazioni indotte, cosa che fece in cinque secondi. La terza, a 25 ore, 17 minuti e 39,27 secondi, si protrasse per 279,88 secondi, elevò l'orbita a 274,9 per 112,4 miglia nautiche e alleggerì la nave quanto bastava perché il sistema di controllo a reazione potesse governarla più avanti e per collocarla in una posizione di soccorso migliore durante il rendez-vous. Durante queste due accensioni si misurò la risposta oscillatoria del complesso agganciato per mettere a punto il pilota automatico. La quarta, a 28 ore, 24 minuti e 41,37 secondi, fu una manovra di fase di 27,87 secondi destinata a spostare il nodo verso est e a migliorare le condizioni di illuminazione, di frenata e di aggancio successive. La stabilità del complesso durante il brandeggio del motore avrebbe avuto conseguenze anni dopo: nel 1972, ormai come responsabile del programma delle navi Apollo, McDivitt si basò su quei dati per autorizzare la prosecuzione di Apollo 16 quando il suo modulo di servizio mostrò un brandeggio instabile in orbita lunare.

Il piano del terzo giorno prevedeva che il comandante e il pilota del modulo lunare entrassero in Spider, controllassero i suoi sistemi e usassero il motore di discesa per spostare l'intero complesso, dimostrando così che quel motore poteva sostituire quello di servizio — una capacità che avrebbe salvato la vita all'equipaggio di Apollo 13 —. Il piano vacillò quando Schweickart, colpito dalla sindrome di adattamento allo spazio, vomitò; anche McDivitt era indisposto. Entrambi avevano evitato i movimenti bruschi, ma le contorsioni necessarie per infilarsi le tute in vista dell'ispezione del modulo lunare bastarono a farli stare male. L'episodio insegnò ai medici abbastanza sul mal di spazio da evitarlo nelle missioni di allunaggio, ma in quel momento Schweickart temette che il suo vomito mettesse a rischio l'obiettivo di Kennedy.

Trovarono le forze per proseguire e passarono nel modulo lunare: fu il primo trasferimento di equipaggio tra due navi nel programma spaziale americano e il primo della storia senza bisogno di uscire all'esterno, come invece avevano dovuto fare i cosmonauti sovietici due mesi prima tra Sojuz 4 e Sojuz 5. Il pilota del modulo lunare passò a 43 ore e 15 minuti di missione e il comandante a 44 ore e 5 minuti; il carrello di atterraggio si dispiegò a 45 ore, assumendo per ordine la posizione che avrebbe avuto al momento di posarsi sulla Luna. I portelli furono chiusi con le navi ancora agganciate per dimostrare che le comunicazioni e il supporto vitale di Spider funzionavano isolati da quelli di Gumdrop.

A 45 ore e 40 minuti il comandante informò la terra che il suo compagno si era sentito male in due occasioni e che erano in ritardo rispetto al piano. Per questo, e per il carico di lavoro richiesto dalla preparazione del rendez-vous, l'attività extraveicolare fu limitata a un solo passaggio diurno e alla semplice apertura dei portelli delle due navi; si decise inoltre di tenere il pilota del modulo lunare collegato ai tubi del sistema di controllo ambientale. Il primo episodio non era stato comunicato a terra per la sua brevità, e quando la stampa venne a sapere quanto accaduto ci furono ripercussioni e una serie di articoli poco amichevoli. A 46 ore e 25 minuti fu trasmessa una trasmissione televisiva di cinque minuti dall'interno del modulo lunare, con la telecamera puntata sugli indicatori, sul resto dell'abitacolo e sull'equipaggio: l'immagine era buona, l'audio no.

Il motore di discesa si accese a 49 ore, 41 minuti e 34,46 secondi con le navi ancora unite, e funzionò per 371,51 secondi riproducendo il profilo di spinta previsto per l'allunaggio; furono dimostrati anche il controllo d'assetto con il pilota automatico digitale e l'accelerazione manuale fino alla spinta massima. Il ritorno al modulo di comando iniziò a 50 ore e 15 minuti e il modulo lunare fu disattivato a 51 ore. La quinta accensione del motore di servizio, di 43,26 secondi, ebbe luogo a 54 ore, 26 minuti e 12,27 secondi per circolarizzare l'orbita in vista del rendez-vous con il modulo lunare attivo: il risultato fu un'orbita di 131,0 per 125,9 miglia nautiche contro la circolare di 130,0 desiderata, differenza giudicata accettabile.

Il programma del quarto giorno, il 6 marzo, prevedeva che Schweickart uscisse dal portello del modulo lunare e percorresse l'esterno del complesso fino al portello del modulo di comando, dove Scott lo avrebbe atteso per aiutarlo: si trattava di dimostrare che un trasferimento esterno era possibile in caso di emergenza. Schweickart doveva indossare lo zaino di supporto vitale destinato alle uscite sulla superficie lunare, e questa era l'unica attività extraveicolare programmata prima dell'allunaggio, ossia l'unica occasione di provare l'equipaggiamento nello spazio. McDivitt arrivò a cancellarla a causa delle condizioni del compagno, ma vedendolo stare meglio decise di lasciarlo uscire e, una volta fuori, muoversi lungo l'esterno del modulo lunare aggrappandosi alle maniglie. Il piano fu ridotto da 2 ore e 15 minuti a 39 minuti a causa degli episodi di nausea del giorno precedente e della quantità di lavoro richiesta dalla preparazione del rendez-vous.

Il modulo lunare fu depressurizzato a 72 ore e 45 minuti e il portello anteriore si aprì a 72 ore e 53 minuti. Schweickart iniziò l'uscita verso la piattaforma esterna a 72 ore, 59 minuti e 2 secondi, in piedi e con il viso rivolto verso l'alto, e la completò a 73 ore e 7 minuti. Indossava lo zaino dell'unità di mobilità extraveicolare, che gli dava comunicazioni e ossigeno e faceva circolare acqua nella tuta per mantenerlo fresco; il suo unico vincolo al modulo era una cima di nylon di 25 piedi che gli impediva di allontanarsi. Assicurò i piedi nelle «pantofole dorate», i fermi dipinti d'oro che si trovavano fuori dal portello, sul «portico anteriore», e lì rimase per tutto il tempo. Durante l'uscita usò il nominativo «Red Rover», un'allusione al colore dei suoi capelli.

Allo stesso tempo, Scott depressurizzò il modulo di comando e aprì il portello laterale a 73 ore e 2 minuti, dipendendo in ogni momento dal supporto vitale della nave. Uscì parzialmente da esso per osservare, fotografare e raccogliere campioni termici dal fianco del modulo di comando; poiché i campioni non c'erano, a 73 ore e 26 minuti recuperò quelli del modulo di servizio. Schweickart ritirò quelli del modulo lunare a 73 ore e 39 minuti e tre minuti dopo avviò una valutazione abbreviata della capacità di traslazione e di controllo d'assetto del corpo usando i corrimano di trasferimento; il percorso a forza di braccia fino al modulo di comando, così come pianificato, non fu mai effettuato. I due uomini si fotografarono a vicenda e Schweickart registrò inoltre, su pellicola da 16 e da 70 millimetri, l'attività del compagno e l'esterno delle due navi. Trovò che muoversi fosse più facile di quanto fosse stato nelle simulazioni, e sia lui sia Scott rimasero convinti che il trasferimento esterno si sarebbe potuto completare se fosse stato necessario; semplicemente non lo ritennero necessario.

Il rientro di Schweickart nel modulo lunare iniziò a 73 ore e 45 minuti e si completò a 73 ore, 46 minuti e 3 secondi; a 73 ore e 53 minuti il portello anteriore era chiuso e assicurato e il modulo lunare ripressurizzato. Il portello del modulo di comando si chiuse a 73 ore e 49 minuti e la cabina fu ripressurizzata a 74 ore e 2 minuti. A 74 ore e 55 minuti fu trasmessa una seconda trasmissione televisiva di dieci minuti dall'interno del modulo lunare, questa volta con voce e immagine di buona qualità. Il comandante tornò nel modulo di comando a 75 ore e 15 minuti e il pilota del modulo lunare a 76 ore e 55 minuti.

Il 7 marzo arrivò quello che la missione stessa considerava il suo evento capitale: la separazione e il nuovo incontro del modulo lunare e del modulo di comando. Spider non aveva la capacità di riportare nessuno sulla Terra; era la prima volta che degli esseri umani volavano su un veicolo che non poteva riportarli indietro. McDivitt e Schweickart entrarono presto nel modulo lunare — a 88 ore e 5 minuti il pilota e a 88 ore e 55 minuti il comandante —, con il permesso di farlo senza casco né guanti, il che agevolava l'avvio.

Il modulo di comando fu orientato nell'assetto di disaggancio a 92 ore e 22 minuti. Il primo tentativo, a 92 ore e 38 minuti, non si sganciò: i fermi di cattura resistettero e Scott dovette premere di nuovo. Il disaggancio effettivo avvenne a 92 ore, 39 minuti e 36 secondi, e Spider ruotò sul proprio asse perché il pilota del modulo di comando potesse ispezionarlo visivamente. Dopo circa 45 minuti di volo in formazione, una piccola manovra di separazione con i propulsori del modulo di servizio, a 93 ore, 2 minuti e 54 secondi, lasciò il modulo lunare due miglia nautiche dietro il modulo di comando tre quarti d'ora più tardi. Spider passò a un'orbita leggermente più alta, in modo che le due navi si allontanassero con Gumdrop davanti; la distanza massima tra le due raggiunse le 98 miglia nautiche, a metà strada tra l'inizio della sequenza coellittica e la manovra di altezza differenziale costante.

Nelle ore successive McDivitt accese il motore di discesa a diversi regimi fino a collaudarlo a fondo. Nella prima manovra di fase del rendez-vous, eseguita a 93 ore, 47 minuti e 35,4 secondi con il motore di discesa governato dal sistema di guida di abort, il motore funzionò dolcemente finché non si abbassò l'acceleratore al 20 %: allora cominciò a battere rumorosamente. Il comandante smise di muovere l'acceleratore e attese; in pochi secondi il rumore cessò. Salì al 40 % prima di spegnere e non ebbe più problemi. Dopo aver controllato i sistemi, l'equipaggio riaccese il motore di discesa al 10 % e funzionò in modo uniforme. La manovra lasciò il modulo lunare in un'orbita di periodo quasi uguale, con apogeo e perigeo 12,2 miglia nautiche sopra e sotto quelli del modulo di comando. La seconda manovra prevista non fu mai applicata: era un calcolo riservato a una contingenza che costringesse ad abortire. La terza fu eseguita a 95 ore, 39 minuti e 8,06 secondi e lasciò il modulo lunare in un'orbita di 138,9 per 133,9 miglia nautiche.

L'inizio della sequenza coellittica avvenne a 96 ore, 16 minuti e 6,54 secondi, e lo stadio di discesa fu sganciato subito dopo l'inizio della spinta con i propulsori di controllo a reazione. La manovra lasciò il modulo lunare dieci miglia nautiche sotto e 82 dietro il modulo di comando, e lo stadio di ascesa si trovò in un'orbita di 116 per 111 miglia nautiche. Ristabilito il tracciamento con il radar di rendez-vous, il modulo di comando non riuscì ad agganciarsi alla luce di tracciamento dello stadio di ascesa, che si era guastata. La manovra di altezza differenziale costante fu eseguita a 96 ore, 58 minuti e 15 secondi, e fu il debutto del motore di ascesa. La soluzione di bordo per l'inizio della fase terminale fu eseguita a 97 ore, 57 minuti e 59 secondi, lasciando lo stadio di ascesa in un'orbita approssimativa di 126 per 113 miglia nautiche; seguirono due piccole correzioni a metà strada, dopo dieci e dopo ventidue minuti.

La frenata terminale cominciò a 98 ore, 30 minuti e 3 secondi. Per dimostrare che il rendez-vous poteva essere diretto da una qualsiasi delle due navi, il ruolo attivo fu svolto da Spider: McDivitt lo avvicinò a Gumdrop e poi lo fece ruotare per mostrare a Scott tutti i suoi lati, così che questi potesse ispezionarlo alla ricerca di danni. L'aggancio, a 99 ore, 2 minuti e 26 secondi, lo eseguì lo stesso McDivitt, con difficoltà dovute al riflesso del Sole che costrinsero Scott a guidarlo dall'altro lato — nelle missioni lunari successive quel compito sarebbe toccato sempre al pilota del modulo di comando —. Lo stadio di ascesa era rimasto separato dal modulo di comando per 6 ore, 22 minuti e 50 secondi.

L'equipaggio tornò nel modulo di comando e di servizio prima delle 101 ore. Lo stadio di ascesa fu sganciato a 101 ore, 22 minuti e 45 secondi, e a 101 ore, 53 minuti e 15,4 secondi il suo motore si accese per 362,4 secondi fino a esaurire il comburente, simulando l'ascesa dalla superficie lunare; l'orbita finale di quel frammento di Spider fu di 3.760,9 per 126,6 miglia nautiche, con una vita orbitale stimata di cinque anni, benché in realtà non sia rientrato fino al 23 ottobre 1981. L'unico sistema importante del modulo lunare che non poté essere collaudato a fondo fu il radar di atterraggio: in orbita terrestre non c'era modo di farlo.

Apollo 9 doveva restare nello spazio circa dieci giorni per verificare il comportamento del modulo di comando e di servizio per il tempo che richiedeva una missione lunare completa. Quasi tutti gli eventi importanti si erano concentrati all'inizio per assicurare che fossero compiuti se il volo avesse dovuto essere abbreviato; di fatto, la prima metà della missione caricò l'equipaggio di più lavoro di quanto ne avessero avuto Apollo 7 o Apollo 8, e molte delle prove del modulo lunare superarono le condizioni attese in un allunaggio reale. I giorni restanti trascorsero a un ritmo più pacato.

Con gli obiettivi principali in tasca, la finestra del portello fu sfruttata per un programma di fotografia terrestre con quattro fotocamere Hasselblad identiche accoppiate tra loro e caricate con pellicole sensibili a diverse parti dello spettro. L'esperimento, designato S065, mirava a determinare fino a che punto la fotografia multibanda nel visibile e nel vicino infrarosso dall'orbita potesse essere applicata allo studio delle risorse terrestri, e a ottenere riprese simultanee con quattro combinazioni di pellicola e filtro per definire futuri sistemi multispettrali. Le immagini permettevano di rendere visibili caratteristiche diverse della superficie — la scia dell'inquinamento dell'acqua all'uscita dalla foce dei fiumi, o le zone agricole esaltate nell'infrarosso — e il sistema, ancora un prototipo, aprì la strada al satellite per le risorse terrestri che sarebbe stato il precursore della serie Landsat, oltre ad alimentare la pianificazione di Skylab. I risultati furono definiti eccellenti e superiori a quelli di qualsiasi missione orbitale precedente, per diverse ragioni: i quattro giorni disponibili permettevano di aspettare che la nuvolosità passasse, l'inclinazione orbitale di 33,6° dava accesso verticale e quasi verticale a zone mai fotografate prima, restava propellente di controllo d'assetto in abbondanza per orientare la nave quando convenisse, i finestrini erano puliti e la squadra di supporto scientifico di Houston lavorò in modo continuo. Le fotografie coprirono il sud degli Stati Uniti, il Messico, il Brasile e l'Africa.

Scott impiegò il sestante per seguire accidenti del terreno e lo puntò anche verso il cielo per osservare Giove, sperimentando le tecniche di navigazione delle missioni successive: fu la prima volta che un pianeta veniva usato per allineare l'unità di misura inerziale. Furono effettuati inoltre avvistamenti diurni di stelle, osservazioni di riferimenti terrestri e misurazioni con il sestante. In due rivoluzioni consecutive, a 192 ore e 43 minuti e a 194 ore e 13 minuti, l'equipaggio seguì il satellite Pegasus III — lanciato il 30 luglio 1965 — a mille miglia nautiche di distanza, e sopra le Hawaii avvistò lo stadio di ascesa di Spider tra le 222 ore, 38 minuti e 40 secondi e le 222 ore, 45 minuti e 40 secondi.

La sesta accensione del motore di servizio, di 1,43 secondi, ebbe luogo a 123 ore, 25 minuti e 6,97 secondi, una rivoluzione dopo il previsto perché la spinta di assestamento dei propellenti con i propulsori di controllo a reazione era stata programmata male; era una manovra di conformazione dell'orbita per abbassare il perigeo e migliorare la capacità di deorbitare con quegli stessi propulsori in caso di contingenza. La settima, di 24,90 secondi, avvenne a 169 ore e 30 minuti e portò l'orbita a 253,2 per 100,7 miglia nautiche, stabilendo le condizioni desiderate per il punto di deorbitazione nominale e ampliando la vita orbitale di Gumdrop: se il motore principale avesse fallito al momento del ritorno, i piccoli propulsori bastavano per deorbitare e atterrare vicino alla zona di recupero primaria. Quell'accensione fu prolungata di proposito per collaudare il sistema di misurazione del propellente, che si era comportato in modo anomalo nelle accensioni precedenti. Buona parte delle prove del modulo di comando ricadde su Scott, il che lasciò a McDivitt e Schweickart il tempo di guardare la Terra e di avvisare il compagno quando arrivava qualcosa di degno di nota.

L'ottava e ultima accensione del motore di servizio, quella di deorbitazione, fu eseguita dopo 151 orbite: 11,74 secondi a 240 ore, 31 minuti e 14,84 secondi, una rivoluzione più tardi del previsto a causa del maltempo nella zona di recupero prevista, circa 220 miglia nautiche a est-sud-est delle Bermuda. Il modulo di servizio fu sganciato a 240 ore, 36 minuti e 3,8 secondi e, benché non potesse sopravvivere intatto al rientro, i dati radar collocarono il suo impatto nell'Atlantico a 175 miglia nautiche davanti al modulo di comando. La capsula entrò nell'atmosfera — convenzionalmente, i 400.000 piedi — a 240 ore, 44 minuti e 10,2 secondi, a 25.894 piedi al secondo, seguendo un profilo di guida primario.

Il sistema di paracadute depose il modulo di comando nell'Atlantico alle 17:00:54 GMT (12:00:54 del pomeriggio, ora della costa orientale) del 13 marzo, al termine di una missione di 241 ore e 54 secondi. L'ammaraggio avvenne a circa 160 miglia nautiche a est delle Bahamas, a 2,7 miglia nautiche dal punto bersaglio e a tre dalla portaelicotteri U.S.S. Guadalcanal; la capsula rimase a galla con il vertice verso l'alto. L'equipaggio era a bordo della nave 49 minuti dopo e il modulo di comando fu recuperato 83 minuti più tardi, con un peso stimato all'ammaraggio di 11.094 libbre dopo aver percorso circa 3.664.820 miglia nautiche. I tre astronauti lasciarono la Guadalcanal in elicottero alle 15:00 GMT del 14 marzo, arrivarono a Eleuthera, nelle Bahamas, alle 16:30 GMT e da lì volarono a Houston. La capsula fu sbarcata il 16 marzo alla base aeronavale di Norfolk (Virginia), dove la squadra di sicurezza iniziò la sua valutazione e disattivazione; terminata questa il 19 marzo, la nave volò a Long Beach e arrivò su strada agli impianti della North American Rockwell a Downey (California) il 21 marzo per l'analisi successiva al volo. Apollo 9 fu l'ultimo volo spaziale con equipaggio ad ammarare nell'Atlantico per mezzo secolo.

L'analisi successiva alla missione concluse che l'equipaggiamento e le procedure di rendez-vous tra le due navi offrivano la precisione che avrebbe richiesto una missione di allunaggio, e che il pilota del modulo di comando aveva completato in tempo i calcoli e i preparativi delle manovre in immagine speculare. Fu dimostrato il funzionamento del processo di aggancio tra le due navi, con l'avvertenza che gli ausili di allineamento richiedono buone condizioni di illuminazione. Le prestazioni di tutti i sistemi dell'unità di mobilità extraveicolare furono eccellenti per tutta l'uscita e, sommate alle prove di qualificazione di alcune modifiche progettuali minori, verificarono l'equipaggiamento per l'uso sulla superficie lunare. L'estensione dell'attività extraveicolare comprovò la fattibilità di un trasferimento esterno dell'equipaggio in caso di contingenza, con depressurizzazione e ripressurizzazione normali dimostrate in entrambe le navi. Il comportamento dei sistemi del modulo lunare comprovò la sua capacità operativa per una missione lunare, con l'eccezione dell'antenna orientabile, che non fu azionata, e del radar di atterraggio, impossibile da valutare del tutto in orbita terrestre; nessuna delle anomalie registrate influì negativamente sulla missione. E la rete di volo spaziale con equipaggio dimostrò di poter controllare simultaneamente da terra due navi con equipaggio.

I quattro obiettivi primari furono dichiarati raggiunti: dimostrare il comportamento di equipaggio, veicolo e strutture di supporto in una missione con equipaggio del Saturn V con modulo di comando, di servizio e lunare; dimostrare il comportamento del modulo lunare e del suo equipaggio; dimostrare le attività nominali e di riserva del rendez-vous in orbita lunare — transposizione, aggancio ed estrazione del modulo lunare; trasferimento di equipaggio interno ed esterno; capacità extraveicolare; accensioni dei motori di servizio e di discesa; e rendez-vous e aggancio con il modulo lunare attivo —; e valutare i consumabili dei tre moduli.

La valutazione istituzionale fu unanime: i responsabili del programma la descrissero come una missione riuscita quanto si potesse desiderare e perfino al di sopra delle previsioni più ottimistiche, e Kranz parlò di pura euforia. Buzz Aldrin, che seguiva la missione dal controllo a Houston, comprese vedendo agganciarsi Spider e Gumdrop che Apollo 10 sarebbe andato bene e che a Armstrong e a lui sarebbe toccato tentare l'allunaggio; il 24 marzo la NASA lo rese ufficiale.

Dopo il successo, la NASA rinunciò alla «missione E» di prove in orbita terrestre media e arrivò a valutare di saltare anche la «missione F», la prova generale in orbita lunare, per andare direttamente all'allunaggio. Non lo fece: le navi assegnate al primo tentativo erano ancora in assemblaggio, e pesavano inoltre l'opportunità di un ulteriore volo di prova del modulo lunare dopo le difficoltà accumulate e la possibilità di studiare dall'orbita lunare le concentrazioni di massa che avevano perturbato la traiettoria di Apollo 8. Il successo di Apollo 9 garantì, in sintesi, che la missione successiva sarebbe tornata alla Luna.

McDivitt, che probabilmente avrebbe potuto comandare un allunaggio, lasciò il corpo degli astronauti dopo Apollo 9 e passò a dirigere il programma delle navi Apollo quello stesso anno. Scott fu nominato comandante di riserva di Apollo 12 e poi comandante di Apollo 15, con il quale allunò nel 1971. Schweickart si offrì volontario per la ricerca medica sul proprio mal di spazio, ma non riuscì mai a scrollarsi di dosso lo stigma e non fu più assegnato a un equipaggio titolare; chiese un'aspettativa nel 1977 che finì per diventare definitiva. Eugene Cernan, comandante di Apollo 17, riassunse la vicenda dicendo che Schweickart aveva pagato per tutti il prezzo di comprendere il mal di spazio.

Il modulo di comando Gumdrop (1969-018A) è esposto al San Diego Air & Space Museum; in precedenza si trovava al Michigan Space and Science Center di Jackson (Michigan) fino alla chiusura di quest'ultimo nell'aprile del 2004. Il modulo di servizio, sganciato poco prima del rientro, si disintegrò nell'atmosfera. Lo stadio di ascesa di Spider (1969-018C) rientrò il 23 ottobre 1981 e quello di discesa (1969-018D) cadde nell'oceano Indiano, al largo della costa orientale dell'Africa, alla fine di marzo del 1969. Il terzo stadio S-IVB (1969-018B) rimane in orbita solare.