Apollo 16

Quando a Apollo 16 se preparava, o programa já sabia pousar na Lua e a ênfase tinha passado da engenharia para a ciência. As missões J, inauguradas pela Apollo 15, acrescentavam um veículo de superfície, mais instrumentos e três dias de permanência. Como a Apollo 16 era a penúltima expedição e não estreava equipamento novo importante na superfície, os cientistas viram nela a ocasião de esclarecer dúvidas sobre a história inicial da Lua, que se esperava ler nas terras altas, as zonas mais antigas da sua crosta. Até então nenhuma tripulação tinha caminhado por elas: a Apollo 14 e a Apollo 15 tinham recolhido material antigo, mas em regiões ligadas à grande bacia de impacto de Mare Imbrium, e restava a suspeita de que, longe de Imbrium, dominassem outros processos geológicos.

O comandante, John Young, tinha 41 anos e era capitão da Marinha. Tinha entrado na NASA em 1962 com o segundo grupo de astronautas, voou na Gemini 3 junto de Gus Grissom em 1965 — o primeiro americano alheio aos Mercury Seven a chegar ao espaço —, repetiu na Gemini 10 em 1966 com Michael Collins e foi piloto do módulo de comando da Apollo 10 em 1969. Com a Apollo 16 tornou-se o segundo americano, depois de Jim Lovell, com quatro voos espaciais.

Ken Mattingly, piloto do módulo de comando, tinha 36 anos e era capitão-tenente da Marinha. Selecionado no quinto grupo de 1966, tinha trabalhado nas equipas de apoio da Apollo 8 e da Apollo 9 e chegou a treinar em paralelo como possível suplente da Apollo 11. Estava designado para a tripulação principal da Apollo 13, mas três dias antes do lançamento foi retirado por ter estado exposto à rubéola, contagiada precisamente por Charles Duke, que a tinha apanhado de um dos seus filhos. Mattingly nunca adoeceu; o seu lugar foi ocupado por Jack Swigert.

Duke, piloto do módulo lunar, também do grupo 5 e sem experiência de voo, era tenente-coronel da Força Aérea. Tinha sido membro da equipa de apoio da Apollo 10 e a voz de Houston (CAPCOM) durante a alunagem da Apollo 11. Com 36 anos, foi o mais jovem dos doze homens que pisaram a Lua. Os três foram anunciados como tripulação principal em 3 de março de 1971.

A tripulação suplente era composta por Fred Haise, Stuart Roosa e Edgar Mitchell, todos com experiência lunar. Deke Slayton tinha pensado inicialmente em Haise com William Pogue e Gerald Carr, destinados a voar depois na Apollo 19; ao cancelar-se a Apollo 18 e a 19 em setembro de 1970 deixou de fazer sentido formar novatos para um posto sem saída, e Pogue e Carr passaram para o programa Skylab. A equipa de apoio — encarregada de manter atualizadas as regras de missão, o plano de voo e as listas de verificação — foi integrada por Anthony England, Karl Henize, Henry Hartsfield, Robert Overmyer e Donald Peterson. No controlo de Houston revezaram-se como diretores de voo Pete Frank, Philip Shaffer, Gene Kranz, Donald Puddy, Gerry Griffin, Neil Hutchinson e Charles Lewis.

O emblema, desenhado por Barbara Matelski na oficina gráfica do Centro de Naves Tripuladas de Houston a partir de ideias da própria tripulação, mostra uma águia e um escudo com as cores nacionais sobre um fundo cinzento que evoca o solo lunar, com o símbolo da NASA em órbita à volta da Lua. Na orla azul aparecem dezasseis estrelas, pelo número da missão, e os apelidos Young, Mattingly e Duke. Young e Duke batizaram o módulo lunar como Orion porque queriam um nome ligado às estrelas e fácil de pronunciar por rádio; Mattingly escolheu Casper, em alusão ao fantasma simpático dos desenhos animados, para dar uma nota leve a um voo já de si sério.

O comité ad hoc de avaliação de locais de alunagem, presidido por Noel Hinners, da Bellcomm, reuniu-se em abril e maio de 1971 para decidir os destinos da Apollo 16 e da Apollo 17. Houve acordo em que deviam situar-se nas terras altas. Para a Apollo 16 foram consideradas a região de Descartes, a oeste de Mare Nectaris, e a cratera Alphonsus; tinha-se também proposto Tycho, descartada pela sua distância do equador e pela dificuldade da aproximação. O geólogo Dan Milton tinha observado nas fotografias das Lunar Orbiter uma zona de Descartes com um brilho invulgar que atribuiu a rochas vulcânicas, e a ideia ganhou adeptos rapidamente: muitos viam nas terras altas centrais uma semelhança com paisagens vulcânicas terrestres. Alphonsus oferecia outros objetivos, mas temia-se que as suas amostras estivessem contaminadas pelo impacto de Imbrium. A distância de Descartes em relação às alunagens anteriores era ainda uma vantagem para a rede de sismómetros que cada missão ia deixando desde a Apollo 12.

Em 3 de junho de 1971 o comité escolheu Descartes. As fotografias orbitais da Apollo 14 confirmaram que o terreno era suficientemente seguro, e o ponto concreto foi fixado entre duas crateras jovens, North Ray e South Ray, de 1000 e 680 metros de diâmetro, que tinham perfurado o regolito como sondas naturais e deixado à vista a rocha de base. As formações Cayley e Descartes, que se supunham vulcânicas, tornaram-se o objetivo principal da amostragem.

Young e Duke, com o comandante suplente Haise, seguiram um intenso programa de geologia de campo. Mitchell, ainda ocupado com a Apollo 14, incorporou-se às saídas em setembro de 1971; até então substituíram-no Tony England, que seria o CAPCOM das saídas lunares, ou algum dos geólogos instrutores. Como se esperava vulcanismo, boa parte do treino centrou-se em rochas vulcânicas, embora Young reconhecesse depois que o que mais lhe serviu foi o resto. Em julho de 1971 viajaram a Sudbury, em Ontário, a primeira vez que astronautas americanos treinavam no Canadá: ali há uma cratera de 97 km aberta por um meteorito, com cones de percussão típicos de um impacto. Trabalharam também no polígono de testes nucleares do Nevada, onde as crateras das explosões imitavam as lunares. As práticas acabaram por ser grandes exercícios com até oito astronautas e dezenas de pessoas de apoio.

Como Young e Duke tinham sido suplentes da Apollo 13, que também ia alunar, puderam dedicar cerca de 40 % do seu tempo às operações de superfície. Segundo Young, cerca de 350 horas de treino foram feitas com o fato vestido, algo que considerava imprescindível para conhecer os limites do equipamento. Estudaram as amostras de missões anteriores e ouviram os investigadores responsáveis por cada instrumento; essa preparação permitiu-lhes perceber logo, já na Lua, que ali não havia rochas vulcânicas, embora em Houston demorassem a acreditar neles. Mattingly, por sua vez, aprendeu a reconhecer formas geológicas do ar sobrevoando de avião as zonas de campo e treinou o manuseamento da baía de instrumentos científicos.

O lançador foi o Saturn V AS-511, o décimo primeiro a voar e o nono com tripulação, praticamente idêntico ao da Apollo 15. Foram devolvidos ao primeiro estágio S-IC os quatro retrofoguetes que a Apollo 15 tinha suprimido para poupar peso, até completar oito, porque a análise daquele voo mostrou que o estágio descartado tinha ficado mais perto do que previsto do resto do foguetão.

Os componentes começaram a chegar ao Centro Espacial Kennedy em julho de 1970. O lançamento estava previsto para 17 de março de 1972, mas a rotura de uma bexiga do sistema de controlo de reação do módulo de comando durante uns testes, as dúvidas sobre um cordão explosivo que devia separar o módulo lunar e um problema com o fato de Duke aconselharam a passar para a janela seguinte, 16 de abril. O conjunto, que tinha saído do edifício de montagem em 13 de dezembro de 1971, voltou a ele em 27 de janeiro de 1972 e regressou à plataforma 39A em 9 de fevereiro. A contagem decrescente oficial arrancou em 10 de abril e decorreu sem outras paragens além das programadas.

Como todas as missões de alunagem desde a Apollo 12, a Apollo 16 levou um ALSEP, um conjunto de experiências alimentado por um gerador radioisotópico SNAP-27 pensado para continuar a funcionar depois da partida dos astronautas. Incluía um sismómetro passivo que ampliava a rede das Apollo 12, 14 e 15; uma experiência sísmica ativa com uma linha de pequenas cargas («thumpers») ligadas a geofones e quatro morteiros que seriam disparados à distância; uma experiência de fluxo de calor que exigia perfurar dois orifícios de 3 metros, e um magnetómetro de superfície. A NASA pensava calibrar o sismómetro fazendo cair perto o estágio de ascensão do módulo lunar, um impacto de massa, velocidade e local conhecidos.

Levavam ainda um magnetómetro portátil para medir o campo em várias paragens geológicas, e até uma amostra da Apollo 12 à qual se tinha retirado o magnetismo «brando», para verificar se o recuperava na viagem (recuperou-o, embora mais fraco). Destacava-se a câmara/espectrógrafo de ultravioleta distante concebida por George Carruthers, do Laboratório de Investigação Naval: as primeiras observações astronómicas feitas a partir da Lua, colocada à sombra do módulo lunar e apontada a nebulosas, estrelas e à própria Terra. Carruthers resumiria que o mais espetacular foram precisamente as imagens do nosso planeta, as primeiras tiradas em ultravioleta à distância, que mostravam o envelope de hidrogénio, as auroras polares e o cinturão de luminescência tropical. Completavam a carga um detetor de raios cósmicos de quatro painéis e a lâmina da experiência de composição do vento solar, à qual se juntou platina para reduzir a contaminação.

Na baía científica do módulo de serviço viajava o Particles and Fields Subsatellite PFS-2, gémeo do PFS-1 largado pela Apollo 15 oito meses antes. Devia medir partículas carregadas e campos magnéticos em torno da Lua a partir de uma órbita entre 89 e 122 km e durar pelo menos um ano. O encurtamento da missão impediu a manobra que o teria levado a essa órbita: foi libertado numa mais baixa e as concentrações de massa lunares fizeram-no cair em 29 de maio de 1972, ao fim de 424 voltas.

A Apollo 16 descolou às 12h54 hora do leste (17h54:00 UT) de 16 de abril de 1972. Os dois primeiros estágios funcionaram sem falhas e a nave alcançou a órbita terrestre pouco menos de doze minutos depois. Depois de resolver alguns problemas menores com o controlo ambiental e o controlo de atitude do terceiro estágio, o S-IVB voltou a acender-se ao fim de duas órbitas durante pouco mais de cinco minutos e lançou a nave rumo à Lua a cerca de 35.000 km/h. Mattingly separou o módulo de comando e serviço, rodou-o e extraiu o módulo lunar sem incidentes.

Logo notaram que do revestimento do módulo lunar se soltavam partículas a partir de uma zona que parecia rasgada; Duke chegou a contar entre cinco e dez por segundo. Young e Duke passaram ao módulo lunar para o inspecionar e não encontraram nada de grave. No segundo dia, a cerca de 181.000 km da Terra, fizeram uma experiência de eletroforese com partículas de poliestireno vermelhas e azuis para verificar se a ausência de gravidade permitia separar substâncias com mais pureza, e uma breve correção de rumo com o motor principal. Mattingly teve de realinhar com o Sol e a Lua o sistema de orientação depois de um bloqueio de cardan. No terceiro dia realizaram a experiência ALFMED sobre os clarões luminosos que os astronautas viam de olhos fechados, atribuídos a raios cósmicos, e ensaiaram com os fatos as operações da alunagem. Às 59 horas, 19 minutos e 45 segundos de voo, a 330.902 km da Terra e 62.636 km da Lua, entraram na esfera de influência lunar.

No quarto dia, a 20.635 km de altura, largaram a tampa da baía científica. Depois de passar por trás da Lua, o motor SPS funcionou 6 minutos e 15 segundos para travar a nave numa órbita de 108,0 por 315,6 km; uma segunda manobra baixou o ponto mais próximo para 19,8 km.

No quinto dia, com o braço do espectrómetro de massa encravado a meio caminho, Young e Duke entraram na Orion, ativaram-na e separaram-na da Casper às 96 horas e 13 minutos de missão. Mattingly preparava-se para subir a uma órbita mais alta e circular quando, ao testar o motor principal, detetou oscilações no sistema de cardan de reserva que o orienta. As regras de voo mandavam voltar a acoplar as naves para o caso de ser preciso abortar e usar os motores do módulo lunar para regressar; em vez disso, Casper e Orion mantiveram-se em voo em formação enquanto Houston analisava o problema. Ao fim de várias horas concluiu-se que a falha era assumível e que a alunagem podia avançar.

A descida motorizada começou com cerca de seis horas de atraso e a partir de uma altura maior do que em qualquer missão anterior, 20,1 km. A cerca de 4000 metros Young já via o local de alunagem completo, e a cerca de 2200 metros o módulo inclinou-se para a sua posição final. A Orion pousou às 104 horas, 29 minutos e 35 segundos de missão — 02h23:35 UT de 21 de abril —, cerca de 270 metros a norte e 60 a oeste do ponto previsto, um desvio irrelevante dispondo do veículo lunar. O atraso obrigou a refazer o plano: a missão passaria menos um dia em órbita lunar depois da estadia na superfície, e a terceira saída foi encurtada de sete para cinco horas para que a tripulação pudesse dormir melhor.

Ao descer a escada, Young tornou-se o nono ser humano a pisar a Lua e saudou a «misteriosa e desconhecida Descartes» anunciando que a Apollo 16 ia mudar a sua imagem. Duke seguiu-o como décimo. Descarregaram o veículo lunar, a câmara ultravioleta e o resto do equipamento; à primeira tentativa a direção traseira do veículo não respondia, embora tenha voltado a funcionar pouco depois. Durante toda a estadia Young conduziu e Duke fez de navegador, uma divisão constante nas missões J.

Depois de instalar o ALSEP sofreram o incidente mais lamentável do dia: Duke já tinha colocado a primeira sonda da experiência de fluxo de calor quando Young, que com o volumoso fato não via os pés, prendeu o cabo com a perna e arrancou-o. Houston descartou repará-lo pelo tempo que exigiria. Cerca de quatro horas depois de começar a saída dirigiram-se à cratera Plum, na borda da cratera Flag, a 1,4 km do módulo, com a ideia de que esta tinha atravessado o regolito até à formação Cayley. Ali Duke recolheu, a pedido de Houston, a maior rocha de todo o programa, uma brecha batizada Big Muley em honra do geólogo-chefe da missão, William Muehlberger. Seguiram até à cratera Buster, de onde fotografaram Stone Mountain e South Ray, e Young instalou o magnetómetro portátil. Já então os cientistas começavam a duvidar: não aparecia rasto algum de material vulcânico. Antes de regressar, Young fez o famoso «Grande Prémio», uma exibição de condução que Duke filmou em 16 mm e que na Apollo 15 tinha falhado por causa da câmara. A saída durou 7 horas, 6 minutos e 56 segundos.

O objetivo do segundo dia era subir pela encosta de Stone Mountain, com cerca de 20 graus de inclinação, até um grupo de cinco crateras chamado Cinco. A 3,8 km do módulo e 152 metros acima do fundo do vale, alcançaram a maior altura acima do módulo lunar de todo o programa, com uma vista de South Ray que Duke classificou de espetacular. Seguiram por várias estações: na 5, uma cratera de 20 metros, procuravam material de Descartes não contaminado pelos detritos de South Ray; na 6 esperavam amostrar a formação Cayley; na 8, sobre um raio de South Ray, recolheram durante uma hora brechas brancas e negras e rochas cristalinas ricas em plagioclase. Ali, ao aproximar-se para ajudar Duke, Young bateu e arrancou o prolongamento do guarda-lamas traseiro do veículo. No «solo vazio» da estação 9 passaram cerca de 40 minutos, e na última paragem, entre o ALSEP e o módulo, extraíram um testemunho duplo e mediram a resistência do solo com um penetrómetro. Houston concedeu-lhes dez minutos extra. Com 7 horas, 23 minutos e 26 segundos, a saída bateu o recorde da Apollo 15.

O último dia na superfície foi dedicado a North Ray, a maior cratera visitada por qualquer expedição Apollo: um quilómetro de largura e 230 metros de profundidade. A 4,4 km do módulo, fotografaram o seu interior e aproximaram-se de um bloco mais alto do que um edifício de quatro andares, House Rock, crivado de micrometeoritos; as suas amostras deram o golpe final à hipótese vulcânica. A caminho da estação 13 estabeleceram um recorde de velocidade lunar, cerca de 17,1 km/h a descer, e sob o bloco de «Shadow Rock» recolheram solo permanentemente à sombra. Antes de entrar, Duke deixou no solo uma fotografia da sua família, assinada no verso por eles, e uma medalha comemorativa do 25.º aniversário da Força Aérea; Young estacionou o veículo a cerca de 90 metros a leste, no chamado ponto VIP, para que a sua câmara, operada a partir de Houston, filmasse a descolagem. A saída durou 5 horas e 40 minutos. No total, os dois astronautas passaram 71 horas na Lua, caminharam no exterior 20 horas e 14 minutos, percorreram 26,7 km com o veículo e reuniram 95,71 kg de rochas e solo.

Entretanto, Mattingly tinha colocado a Casper numa órbita de 98,3 por 125,6 km para trabalhar com a baía científica, uma agenda ainda mais apertada quando se decidiu regressar um dia antes. Os contratempos sucederam-se: ao ligar a câmara panorâmica soou o alarme geral por uma queda de tensão — talvez devida a uns aquecedores que se ligaram ao mesmo tempo —, muitas fotos saíram sobreexpostas, a câmara cartográfica teve problemas com o para-sol e o altímetro laser foi perdendo precisão até falhar mesmo antes da sua última utilização. O braço do espectrómetro de massa, que não recolhia por completo, acabou encravado quase estendido e foi preciso libertar-se dele. Ainda assim, a câmara panorâmica captou a área de Descartes com a Orion visível, e Mattingly, o primeiro piloto de módulo de comando a observar com binóculos, verificou que, a partir da órbita, a formação Descartes não tinha nada de especial.

Com o aval de James Irwin a partir de Houston, o estágio de ascensão descolou enquanto a câmara do veículo seguia os seus primeiros instantes; seis minutos depois, a cerca de 5000 km/h, estava em órbita. Depois do acoplamento, Young e Duke limparam a cabina para não levar pó lunar para a Casper e transferiram as amostras. No dia seguinte largaram o estágio de ascensão, mas, provavelmente porque não foi acionado um certo interruptor antes de o fechar, começou a cambalear e não conseguiu executar a ignição que devia fazê-lo colidir junto ao sismómetro. Ficou em órbita; o seu ponto de impacto continua desconhecido, embora um estudo de 2023 aponte para 29 de maio de 1972. De seguida largaram o PFS-2 e, na órbita número 65, o motor principal — o mesmo que tinha provocado o alarme — funcionou sem falhas para os trazer de volta.

Na viagem de volta, a cerca de 320.000 km da Terra, Mattingly saiu para o exterior durante pouco menos de hora e meia para recuperar os cassetes de película das câmaras da baía científica, com Duke à escotilha. Foi a segunda atividade extraveicular da história no espaço profundo, longe de qualquer planeta, e continua a ser uma de apenas três, todas de missões J. Durante a saída instalou o MEED, uma experiência exclusiva da Apollo 16 para estudar a resposta dos micróbios ao ambiente espacial. No penúltimo dia houve uma conferência de imprensa de vinte minutos com perguntas de jornalistas.

Pouco antes da reentrada, o módulo de comando separou-se do de serviço, que se desintegrou na atmosfera. A cápsula entrou a cerca de 11 km/s e o seu escudo atingiu entre 2200 e 2480 °C. Amarou no Pacífico às 265 horas, 51 minutos e 5 segundos após a descolagem, em 27 de abril de 1972 às 19h45:05 UT, a cerca de 350 km a sudeste de Kiritimati (ilha do Natal). O porta-aviões USS Ticonderoga recolheu os três astronautas, que estavam a bordo 37 minutos depois.

A análise das rochas confirmou que a formação Cayley não era vulcânica; da formação Descartes não foi possível concluir tanto, porque não estava claro que amostras provinham dela, mas também Stone Mountain não deu indício algum de vulcanismo. As rochas pareciam-se muito com as de Fra Mauro, o local da Apollo 14. Os geólogos admitiram que tinham estado tão convencidos da origem vulcânica que não ouviram outras opiniões, e que tinham confiado em excesso em analogias com a Terra, cuja história geológica partilha pouco com a da Lua. A conclusão foi que na Lua praticamente não há montanhas vulcânicas. As imagens ultravioleta, por seu lado, permitiram descobrir dois novos cinturões aurorais em torno da Terra.

Young e Duke foram suplentes da Apollo 17. Duke deixou a NASA em dezembro de 1975. Young foi chefe de astronautas entre 1974 e 1987, comandou o primeiro voo do vaivém, o STS-1 de 1981, e o STS-9 de 1983, com o qual se tornou o primeiro ser humano a viajar seis vezes ao espaço; retirou-se em 2004. Mattingly comandou o STS-4 em 1982 e o STS-51-C em 1985, ano em que deixou a agência.

A cápsula Casper chegou à base naval aérea de North Island, junto a San Diego, em 5 de maio de 1972. Três dias depois, o equipamento com que se esvaziava o combustível tóxico sobrante do controlo de reação explodiu num hangar: 46 pessoas foram hospitalizadas em observação e a cápsula sofreu um corte num painel. Depois de passar da NASA para o Smithsonian em novembro de 1973, está hoje exposta no U.S. Space & Rocket Center de Huntsville. O terceiro estágio S-IVB foi propositadamente colidido contra a Lua, mas uma falha de comunicações impediu saber onde até janeiro de 2016, quando o Lunar Reconnaissance Orbiter o localizou em Mare Insularum, cerca de 260 km a sudoeste da cratera Copérnico. O veículo lunar continua em Descartes. E em 2006, depois da passagem do furacão Ernesto por Bath (Carolina do Norte), um menino de onze anos encontrou uma chapa metálica com o emblema desbotado da missão: a NASA confirmou que era um pedaço do primeiro estágio do Saturn V da Apollo 16, e em 2011 convidou a família para o lançamento do STS-135, o último voo do vaivém.