Apollo 4

Quando, em 1961, o presidente John F. Kennedy propôs levar um norte-americano à Lua e trazê-lo são e salvo antes do fim da década, a primeira das grandes decisões pendentes era com que foguetão fazê-lo. A NASA optou pelo Saturn C-5, um lançador de três andares assente em desenvolvimentos já em curso, aprovado em 1962 com a ideia de um primeiro voo de ensaio em 1965 e de um primeiro voo tripulado em 1967; no início de 1963, o C-5 passou a chamar-se Saturn V. No final de 1962, a agência tinha fechado também o modo de missão: o encontro em órbita lunar, em que o terceiro andar S-IVB impulsionaria para a Lua o conjunto da nave Apollo e apenas um módulo de descida separado desceria até à superfície. Nenhuma das instalações de lançamento existentes servia para um foguetão daquele tamanho, pelo que a NASA anunciou um novo complexo na costa da Flórida, batizado primeiro Launch Operations Center e rebatizado John F. Kennedy Space Center após o assassinato do presidente, em novembro de 1963. O Apollo 4 foi o primeiro voo lançado a partir desse centro e a estreia do complexo 39, construído expressamente para o Saturn V.

Antes de chegar aí, três voos com material Apollo —AS-201, AS-203 e AS-202, todos em 1966 e todos bem-sucedidos— tinham sido realizados com o Saturn IB, um lançador menor que não usava as instalações do novo centro, mas que partilhava com o Saturn V o andar S-IVB e boa parte da carga útil que era preciso qualificar. Os historiadores do centro Kennedy, Charles D. Benson e William B. Flaherty, resumiram o valor daquela série: os lançamentos Apollo-Saturn IB de 1966 corrigiram os grandes problemas de automatização das plataformas 34 e 37 e, sem essa aprendizagem por tentativa e erro, o SA-501 —«o lançamento mais difícil da história do Apollo»— teria sido muito mais árduo.

A decisão que define o Apollo 4 foi tomada no final de 1963 e não foi de engenharia de pormenor, mas de método. George Mueller, à frente do Gabinete de Voos Tripulados da NASA, vinha de programas de mísseis militares e vira funcionar, no Minuteman da Força Aérea, o ensaio «all-up»: voar desde a primeira tentativa com o veículo completo, com todos os andares ativos e uma nave real no topo, em vez de ir qualificando degraus isolados. Num memorando, ordenou que o primeiro voo do Saturn IB e o primeiro do Saturn V fossem não tripulados, mas completos, que o segundo de cada tipo repetisse sem tripulação e que o terceiro já levasse astronautas. O método chocava com o hábito da equipa de Wernher von Braun no Marshall Space Flight Center, habituada a ensaiar andar a andar. Os gestores do programa aceitaram-no com reticências: o ensaio escalonado eliminava risco, mas empurrava a alunagem para além de 1970. O «all-up» suprimiu quatro missões do calendário, em troca de exigir que tudo funcionasse à primeira. O Apollo 4 foi a primeira vez que a NASA o aplicou.

O SA-501 era um Saturn V completo. O primeiro andar, S-IC, consumia em menos de três minutos de voo propulsado quase 2000 toneladas métricas de propelente e levava oito retrofoguetes de propelente sólido para garantir a separação. O segundo, S-II, construído pela North American Aviation, queimava cerca de 425 toneladas em cerca de seis minutos, com cinco motores J-2 da Rocketdyne que desenvolviam perto de 4,5 milhões de newtons; o seu interandar posterior era largado após a separação. O terceiro, S-IVB, da Douglas Aircraft, montava um único J-2 de 889 600 newtons, capaz de se apagar no espaço e voltar a acender-se, com dois módulos de propulsão auxiliar para o controlo em rolamento; entre as suas duas ignições consumia cerca de 105 toneladas. Por cima dele seguia a unidade de instrumentos da IBM, um anel de 6,6 metros de diâmetro e menos de um metro de altura, que pesava cerca de 10 toneladas e alojava a aviónica que governava o conjunto.

A carga era o CSM-017, um módulo de comando e serviço do Bloco I —a série destinada a ensaios e aos primeiros voos em órbita terrestre, sem capacidade de acoplamento com um módulo lunar— formado pelo módulo de comando CM-017 e pelo módulo de serviço SM-020. O CM-017 foi o segundo módulo de comando plenamente funcional entregue à NASA: o primeiro, o CM-012, era o do Apollo 1 e ficou destruído no incêndio. O SM-020 estava atribuído, na origem, ao segundo voo do Saturn V e ocupou o lugar do SM-017, danificado numa explosão e rejeitado. Como nenhum Bloco II voaria sem tripulação, ao CSM-017 foram incorporadas várias modificações dessa série para as qualificar: escudo térmico de padrão Bloco II, conector umbilical CM-SM do Bloco II, antenas VHF e de banda S do Bloco II e alterações na escotilha, cuja vedação foi ensaiada substituindo a janela por um painel de teste. Equipamentos especiais permitiam ao controlo da missão operar à distância os sistemas da nave, e uma câmara automática devia fotografar a Terra a partir de uma das janelas. Não havendo tripulação, o módulo não tinha beliches, comandos nem indicadores. No adaptador SLA-8 seguia ainda o LTA-10R, um artigo de ensaio do módulo lunar: um andar de descida de tipo voo, sem trem de aterragem, com os depósitos cheios de uma mistura de água, glicol e freon, e uma maqueta de andar de subida em alumínio com lastro. O adaptador e o artigo estavam instrumentados para medir esforços durante a subida, e o LTA foi destruído com a reentrada do S-IVB.

Em janeiro de 1965, o general Samuel C. Phillips, diretor do programa Apollo, fixou o SA-501 para janeiro de 1967, com mais dois Saturn V previstos nesse mesmo ano. Quase ninguém no programa acreditava na data. Uma explosão numa linha de oxigénio líquido do complexo 39 ameaçou provocar várias semanas de atraso. A North American Aviation, contratada ao mesmo tempo para o segundo andar e para o módulo de comando e serviço, arrastava problemas de prazos, custos e qualidade tão sérios que Phillips chefiou, no final de 1965, uma inspeção às suas instalações na Califórnia e levou as conclusões a Mueller. Surgiram fissuras no S-II que atrasaram os seus ensaios de aceitação. Entretanto, as peças iam chegando ao centro Kennedy: o S-IVB a 14 de agosto de 1966, num avião Pregnant Guppy, o S-IC a 12 de setembro, por barcaça, o módulo de comando e serviço a 24 de dezembro e, por fim, o S-II a 21 de janeiro de 1967, seguido, a 31, do interandar posterior. Para não parar o trabalho, o veículo foi empilhado no edifício de montagem com um «espaçador» em forma de carretel a ocupar o lugar do segundo andar.

O incêndio do Apollo 1, a 27 de janeiro de 1967, voltou a desarranjar o calendário. Embora o SA-501 não levasse tripulação, a NASA quis examinar a fundo a sua nave: a inspeção encontrou 1407 defeitos, muitos deles cablagens mal encaminhadas e com o isolamento danificado, material de primeira para um curto-circuito. Descobriram-se outros problemas, como um parafuso a mais e fora do sítio num dos motores J-2, e, numa reunião de março de 1967, listaram-se mil e duzentos assuntos pendentes do Saturn V que os técnicos se propuseram resolver ao ritmo de oitenta por dia. A 24 de maio anunciou-se que o S-II seria retirado para inspeção, ao aparecerem microfissuras noutro exemplar em construção; o trabalho terminou em meados de junho e o conjunto ficou, pela primeira vez, completamente montado. A 26 de agosto de 1967, o veículo saiu a rolar em direção ao complexo 39A sobre o transportador de lagartas e, dois dias depois, chegou a estrutura de serviço móvel. Era a primeira vez que uma nave da NASA era montada longe do seu ponto de lançamento, ao abrigo do calor e da humidade da Flórida.

O ensaio de demonstração da contagem decrescente, previsto para 20 de setembro, só começou na tarde do dia 27. A 4 de outubro chegou a menos quarenta e cinco minutos e avariou um computador; a contagem foi reiniciada treze horas antes do lançamento e retomada a 9 de outubro, com mais avarias de computadores e equipamentos, até que o esgotamento da equipa obrigou a uma pausa de dois dias. A prova concluiu-se a 13 de outubro: três semanas em vez da semana larga prevista. Com a atenção mundial em cima, o chefe de relações públicas da NASA, Julian Scheer, transmitiu ao administrador James E. Webb o ceticismo da imprensa quanto a saber se o Apollo 4 chegaria a voar, numa reunião tensa que Webb encerrou dizendo que anunciaria a data quando quisesse. Uma revisão de aptidão para o voo, a 19 de outubro, deu luz verde condicionada e, a 2 de novembro, Phillips adiou o lançamento de 7 para 9, por receio de fugas nos anéis de teflon e nas válvulas de drenagem dos depósitos de oxigénio líquido, após tanto tempo ao sol na plataforma.

A contagem decrescente começou a 6 de novembro de 1967, às 22:30 EST, com o carregamento de propelentes: no total, 89 camiões-cisterna de oxigénio líquido, 28 de hidrogénio líquido e 27 vagões de caminho de ferro de RP-1, o querosene refinado do foguetão. Durou cerca de 56 horas e meia e, desta vez, os problemas foram poucos e menores, absorvidos pelas paragens programadas.

O Apollo 4 descolou a 9 de novembro, às 7:00 EST, as 12:00:01 UTC. Os cinco motores F-1 acenderam-se oito segundos antes da descolagem e lançaram sobre o centro Kennedy um estrondo muito superior ao previsto: embora as plataformas do complexo 39 estivessem a mais de cinco quilómetros do edifício de montagem, a pressão sonora sacudiu o edifício, o centro de controlo de lançamento e as cabinas de imprensa, e desprendeu pó do teto do controlo, que se depositou sobre as consolas. William Donn, da Universidade de Columbia, descreveu a explosão sonora como um dos ruídos mais fortes, naturais ou artificiais, da história humana, excluídas as explosões nucleares. Na caravana da CBS, o comentador Walter Cronkite e o produtor Jeff Gralnick seguraram com as mãos a janela panorâmica para que não rebentasse enquanto caíam placas do teto; Cronkite recordaria o Apollo 4 como a missão espacial mais aterradora que cobriu.

O lançamento colocou o S-IVB e o CSM numa órbita de estacionamento quase circular de cerca de 190 quilómetros, a mesma que seria usada pelas missões lunares. Após duas voltas, o S-IVB voltou a acender-se pela primeira vez no espaço, numa simulação da injeção translunar, e colocou o conjunto numa órbita muito elíptica, com apogeu de 17 218 quilómetros e um perigeu deliberadamente situado 84,6 quilómetros abaixo da superfície terrestre, o que garantia ao mesmo tempo uma reentrada rápida do módulo de comando e a destruição do andar. Pouco depois, o CSM separou-se e acendeu o motor do módulo de serviço para elevar o apogeu até 18 092 quilómetros. Passado o apogeu, esse mesmo motor voltou a acender-se durante 281 segundos para aumentar a velocidade de reentrada até 11 168 metros por segundo (36 639 pés por segundo), a 120 quilómetros de altitude e com um ângulo de trajetória de −6,93 graus, reproduzindo as condições de um regresso da Lua: o verdadeiro objetivo do ensaio era o escudo térmico.

O módulo de comando amarou no Pacífico Norte, a noroeste da ilha Midway, a cerca de 8,6 milhas náuticas (16 quilómetros) do ponto previsto, oito horas, trinta e seis minutos e cinquenta e nove segundos após a descolagem. A sua descida foi vista do convés do porta-aviões USS Bennington, navio principal de recuperação, que em menos de duas horas recolheu a cápsula e um dos seus paraquedas: a primeira vez que um paraquedas Apollo foi recuperado para inspeção. A nave foi levada para o Havai para ser desativada e depois para as instalações da North American em Downey, na Califórnia, para a análise posterior ao voo.

O Apollo 4 levava duas câmaras de cinema montadas no Saturn V para filmar a separação do primeiro andar e do interandar. Terminado o seu trabalho, foram ejetadas e desceram ao Atlântico em cápsulas com paraquedas e radiobalizas, e foram recuperadas a cerca de 870 quilómetros do centro Kennedy. Dentro do módulo de comando seguia ainda uma câmara automática de 70 milímetros que fotografou quase a totalidade do disco terrestre: durante duas horas e treze minutos, enquanto a nave se aproximava do apogeu e o ultrapassava, tirou 755 imagens a cores pela janela frontal esquerda, entre 13 510 e 18 092 quilómetros de altitude. Foram as imagens a cores tiradas de maior altitude até então; a sua resolução não bastava para obter dados científicos pormenorizados, mas interessaram a quem trabalhava em ciências da Terra.

Todos os sistemas do lançador e da nave se comportaram de forma satisfatória. Os três andares queimaram um pouco mais do previsto, o que deixou o conjunto numa órbita um quilómetro mais alta do que o calculado, dentro das tolerâncias; uma ignição onze segundos mais longa do que a contagem fez com que o módulo de comando entrasse na atmosfera um pouco mais depressa e com um ângulo um pouco mais tenso do que o planeado, também dentro das margens, não por falha do sistema de guiamento —cujo comportamento foi exemplar— mas porque a ignição foi controlada a partir de terra. O sistema de controlo ambiental manteve a cabina em pressões e temperaturas aceitáveis durante toda a missão: a temperatura só subiu 5,6 °C durante a reentrada.

O presidente Lyndon Johnson disse que o mundo inteiro tinha podido ver o espetáculo imponente do primeiro lançamento do maior foguetão alguma vez voado, símbolo do poder que o país estava a pôr ao serviço da exploração pacífica do espaço. Von Braun falou de «um lançamento de especialistas do princípio ao fim, desde a descolagem pontual até ao desempenho de cada andar». O historiador do Saturn V, Roger E. Bilstein, escreveu que a missão impecável do Apollo 4 entusiasmou toda a organização. Mueller afirmou que o voo tinha aumentado espetacularmente a confiança e tornava verosímil uma alunagem tripulada em meados de 1969.

O Apollo 4 foi também a primeira missão numerada segundo o esquema oficial que Mueller aprovou a 24 de abril de 1967: o voo tripulado que nunca chegou a descolar recebeu, com caráter retroativo, o nome de Apollo 1, como tinham pedido as viúvas da tripulação, e a sequência foi retomada no quatro, sem que tenham existido um Apollo 2 nem um Apollo 3. O segundo voo do Saturn V, o Apollo 6, descolou a 4 de abril de 1968 e deu mais problemas —oscilação pogo no primeiro andar e apagamento prematuro de um motor do segundo—, mas considerou-se desnecessário um terceiro ensaio não tripulado: o Saturn V voou com tripulação pela primeira vez no Apollo 8 e, exceto no Apollo 9, levou astronautas rumo à Lua em todas as missões seguintes.

O próprio CM-017 passou para a Smithsonian Institution em janeiro de 1969 e ali foi exposto durante um ano; em janeiro de 1974, viajou por estrada desde a base aérea de Andrews, em Maryland, até ao Museu da Vida e da Ciência da Carolina do Norte. Mais tarde foi exposto no Stennis Space Center da NASA, onde permaneceu até 2017, e hoje conserva-se no centro de visitantes de Stennis, o Infinity Science Center, em Pearlington, Mississippi.