 |
La conquête de la Lune |
Avant le premier pas (USA, 1961-1969)
États-Unis, programme Mercury
Coût du programme. 437 millions de $.
Cabine monoplace en forme de cône, protégée par un bouclier thermique (de 200 kg) pour la rentrée dans l'atmosphère.
Hauteur : 2,7 m
Diam. max. : 1,85 m
Masse : 1 350 kg
Réserves de vivres et d'énergie pour environ 30 heures.
L'astronaute, assis sur un siège moulé à son corps, le dos appuyé à la base de la capsule, pouvait regarder à l'extérieur par un hublot. Les systèmes fonctionnaient automatiquement, mais on avait prévu, en secours, des commandes manuelles. Le poids de la cabine devant être limité, on avait choisi de faire respirer à l'astronaute de l'oxygène pur (au lieu d'air).
Sécurité au départ assurée par des moteurs à poudre placés au sommet d'une tour à la partie supérieure de la cabine. En cas d'incident au décollage, ces moteurs auraient séparé immédiatement la cabine de sa fusée porteuse. Si tout allait bien, la tour était éjectée après quelques minutes de vol.
Récupération de la cabine : en 3 étapes. Un 1er freinage, assuré par 3 fusées à poudre, modifiait l'orbite pour la rentrée dans l'atmosphère, puis le bouclier thermique se détachait. Un 1er parachute (diam. 1,8 m) s'ouvrait à 6 000 m d'alt. pour stabiliser la cabine, un 2e (diam. 20 m) à 3 000 m, ramenait la vitesse à 10 m/s. Enfin la cabine se posait sur l'eau (arrivée moins brusque).
Les vols Mercury
Freedom 7 : 5-5-1961. Alan Shepard (18-11-1923/21-7-1998) bond de 15 min 22 s (alt. max. 187 km). Vitesse max. 8 263 km/h. Parcourt 485 km.
Liberty Bell 7 : 21-7-1961. Virgil Grissom (3-4-1926/27-1-1967), bond de 15 min 37 s (alt. max. 188 km). Vitesse max. 8 318 km/h. Parcourt 486 km.
Friendship 7 : 20-2-1962. John Glenn (18-7-1921), vol de 4 h 55 min 23 s. 3,24 révolutions (alt. 256/157 km). Parcourt 125 000 km.
Aurora 7 : 24-5-1962. Malcolm Scott Carpenter (1-5-1925), vol de 4 h 56 min 5 s. 3,25 révolutions (alt. 267/160 km). Parcourt 125 000 km.
Sigma 7 : 3-10-1962. Walter Schirra (12-3-1923), vol de 9 h 13 min 11 s. 6,17 révolutions (alt. 283/160 km). Parcourt 250 000 km.
Faith 7 : 15-5-1963. L. Gordon Cooper (6-3-1927), vol de 34 h 19 min 49 s. 23,25 révolutions (alt. 267/163 km). Parcourt 950 000 km.
États-Unis, programme Gemini
Coût du programme. 1 303 millions de $.
L'engin Gemini pèse 3 200 kg. En forme de cône, il est composé de 2 parties distinctes :
1. une cabine récupérable de 2 750 kg (2 astronautes pouvaient se tenir côte à côte et respiraient de l'oxygène, d'où le nom de Gemini : les jumeaux).
2. un compartiment des instruments largués dans l'espace à la fin du vol.
Calcul des manoeuvres par une petite calculatrice pouvant effectuer 7 000 additions, 2 500 multiplications ou 1 200 divisions par seconde. L'avant était un petit cylindre contenant des radars destinés à s'emboîter dans une cavité équipant les fusées Agena que les Gemini devaient rejoindre dans l'espace.
Moteurs : 2 (45 kg de poussée) pouvaient propulser la cabine vers l'avant ; 2 (38 kg de poussée) pouvaient la ralentir ; 4 (45 kg de poussée) lui permettaient de se déplacer vers le haut, le bas, la gauche et la droite ; 8 propulseurs (11 kg de poussée) servaient à contrôler la position.
Carburant : liquides à base d'azote (les réservoirs pouvaient contenir 300 kg).
Rentrée dans l'atmosphère : par 4 rétrofusées à poudre (1 130 kg de poussée chacune).
Les vols Gemini
Gemini 1 : 8-4-1964. Pas de récupération, 64 révolutions. 4 jours, expérimentation de la cabine et de la fusée Titan II.
2 : 19-1-1965. Vol balistique, essai du bouclier thermique de la cabine.
3 : 23-3-1965. Virgil Grissom. John Young, vol de 4 h 53 min. 3 révolutions (alt. 225/155 km).
4 : 3-6-1965. James McDivitt. Edward White, 97 h 56 min : 62 révolutions (alt. 290/158 km) parcourt 2 700 000 km. 1ère sortie d'un Américain dans l'espace (White 20 min).
5 : 21-8-1965. Gordon Cooper, Charles Conrad, 7 j 22 h 56 min. 120 révolutions (alt. 352/161 km) parcourt 5 343 000 km : 1ère utilisation de piles à combustibles.
6-A. : 15-12-1965. Walter Schirra, Thomas Stafford, 25 h 51 min ; 17 révolutions (alt. 270/161 km). 1er rendez-vous (s'approche à 30 cm de Gemini 7).
7 : 4-12-1965, Frank Borman, James Lovell, 13 j 18 h 35 min : 206 révolutions (alt. 225/160 km) parcourt 9 195 756 km.
8 : 16-3-1966. Neil Armstrong, David Scott. 10 h 41 min : 7 révolutions (alt. 407/396 km) : 1re jonction spatiale avec l'étage-cible Agena lancé 100 min avant.
9 : 3-6-1966. Thomas Stafford, Eugen Cernan, 3 j 21 min ; 44 révolutions (alt. 300/159 km) ; Cernan sort 2 h 09 ; rendez-vous spatiaux répétés (sans jonction) avec la cible ATDA.
10 : 18-7-1966. John Young. Michael Collins, 2 j 22 h 46 min ; 43 révolutions (alt. 763/160 km), utilisation des moteurs de l'Agena avec lequel le rendez-vous a été effectué : 2 sorties de Collins (total 1 h 30 min).
11 : 12-9-1966. Charles Conrad, Richard Gordon, 2 j 23 min 17 s ; 43 révolutions (alt. 1 365/160 km) ; Gemini est lancé directement à la poursuite de la cible sans être placé sur une orbite d'attente ; 2 sorties de Gordon (total 2 h 50 min).
12 : 11-11-1966, James Lovell, Edwin Aldrin, vol. de 3 j 22 h 35 min ; 59 révolutions (alt. 300/257 km) ; Aldrin sort à 3 reprises (total 5 h 30 min).
États-Unis, programme Apollo
Au cours du programme Apollo, les Américains ont passé 19 j 11 h au total sur la Lune (dont 80 h 18 min de sortie sur le sol), parcouru 95,2 km et rapporté 387 kg d'échantillons du sol lunaire.
Coût du programme (chiffres en millions de $).
Total : 25 000 en 10 ans.
Matériel laissé sur la Lune :
517
dont
6 modules lunaires (40 à 50 chacun)
6 stations scientifiques (total 130)
3 Jeeps lunaires (total 6)]
Fusée Saturn V : 185
Vaisseau Apollo : 65
Opérations au sol pour 1 vol (Apollo 13) : 105
Composition du vaisseau spatial Apollo
Cabine (3 hommes à bord).
Hauteur : 10,44 m
Diamètre : 3,85 m
Poids au lancement : 18,58 t (y compris compartiment moteur)
3 parties :
cabine (command module) où logent les astronautes
compartiment des machines (service module)
Lem ou LM (lunar module) destiné à se poser sur la Lune avec 2 astronautes à bord.
Propulsion :
4 groupes indépendants de 3 moteurs fusées sur le compartiment moteur (45 kg de poussée chacun) et 2 de 6 chacun sur la cabine pour la stabilisation, le contrôle d'altitude et la rentrée.
Un moteur fusée (10 t de poussée) qui peut être rallumé plusieurs fois sert pour les corrections de trajectoire et mises sur orbite lunaire.
Énergie électrique de bord : 3 piles à combustibles et 3 batteries rechargeables.
Communications :
liaison VHF (très hautes fréquences), entre 30 et 300 MHz en phonie sur distances faibles
liaison phonique sur grandes distances
radar de rendez-vous
liaison de télémesure
10 antennes sur le compartiment moteur et la cabine.
Guidage et navigation :
plate-forme à inertie
guidage optique
télescope et sextant
calculateur de bord avec une mémoire de 39 000 mots.
Lancement : Saturn s'élève, emportant à son sommet la capsule Apollo : quelques minutes plus tard, la vitesse dépasse 10 000 km/h : le 1er étage de la fusée est largué et le 2e est mis à feu. La vitesse augmente, le 2e étage est largué et le 3e mis à feu ; il permet à Apollo de se mettre en orbite autour de la Terre. Le vaisseau tourne plusieurs heures autour de la Terre à 200 km d'alt., le temps de permettre des vérifications, puis le 3e étage est remis à feu pour donner le supplément d'énergie nécessaire. Quand l'ensemble est placé sur sa trajectoire qui l'emmène vers la Lune, la cabine et le compartiment des machines se séparent du Lem resté accroché au 3e étage de la fusée. Puis ils se retournent et la cabine s'amarre au Lem. Le 3e étage de la fusée, devenu inutile, est largué.
Voyage dans l'espace : dure 3 j. Pendant ce temps, Apollo tourne sur lui-même (1 ou 2 tours par h) pour exposer successivement toute sa surface au Soleil.
Alunissage : à 60 000 km environ de la Lune, Apollo atteint le point d'équigravité où l'attraction de la Lune et de la Terre s'équilibrent. A partir de là, l'attraction de la Lune devient la plus forte. A 100 km environ Apollo fait un tête-à-queue, puis ses rétrofusées sont allumées : il ralentit et se place sur une orbite lunaire. 2 astronautes passent dans le Lem qu'ils séparent de la cabine et qui fonce vers la Lune, la tête en bas. A quelques km d'altitude, le Lem se redresse, les pieds en position d'alunissage. En mettant à feu ses moteurs, les astronautes ralentissent peu à peu sa vitesse. Le Lem se pose, à environ 9 km/h.
Retour vers la Terre : la partie inférieure du Lem qui sera abandonnée sur la Lune sert de plate-forme de lancement à la partie supérieure dans laquelle les astronautes rejoignent Apollo (le Lem devenu inutile sera ensuite largué). Apollo quitte son orbite lunaire et revient vers la Terre, grâce à la mise à feu du gros moteur du compartiment des machines. A 120 km de la Terre, la cabine se sépare du compartiment des machines devenu inutile. A 90 km, la capsule entre dans les couches denses de l'atmosphère à 11,2 km/s, protégée par son bouclier thermique (le frottement des couches d'air fait monter la température des parois à 2 600 oC en quelques minutes) : pendant quelques instants, on ne peut plus communiquer avec les astronautes. Ensuite, la capsule rebondit plusieurs fois sur les couches d'air de l'atmosphère, ce qui la freine beaucoup. A 8 km du sol s'ouvre un 1er parachute ; à 3 km, c'est au tour de 3 petits parachutes, suivis par 3 gros parachutes. La capsule descend doucement et amerrit.
Les vols Apollo sans alunissage.
Apollo 1 à 6 : en orbite terrestre.
Apollo 7 : 1er lancement 11-10-1968 de la fusée Saturn 1-B, Walter Schirra, Walter Cunningham, Don Eisele, 10 j 20 h 9 min en orbite terrestre, retour le 23-10.
Apollo 8 : 21-12-1968, Franck Borman, James Lovell, William Anders, vol 6 j 3 h 1 min, 800 000 km, 1er vol humain sur orbite lunaire (à 113 km du sol) le 24-12, après 10 révolutions, amerrit le 27 à 15 h 51 dans le Pacifique, à 864 km de l'île Christmas. Records battus : poids au départ (123 t satellisées autour de la Terre, y compris les réserves de carburant) ; poids d'un engin sur trajectoire lunaire : 43 t (délesté du 3e étage de la fusée porteuse) ; vitesse du véhicule spatial habité : 39 962 km/h.
Apollo 9 : 3-3-1969, James McDivitt, David Scott, Russel Schweickart, vol 10 j 1 min en orbite terrestre (191 à 500 km du sol). Essais : compartiment lunaire avec des hommes à bord, qui se sépare de la cabine Apollo et revient vers elle ; système autonome de propulsion, l'Emu (Extra-vehicular Mobility Unit) ; scaphandre de 82 kg. Revient le 14-3.
Apollo 10 : 18-5-1969, Thomas Stafford, John Young, Eugen Cernan, vol 8 j 3 min. Stafford et Cernan, à bord du Lem, se mettent sur orbite lunaire entre 15 km et 360 km, puis rejoignent Apollo. Retour le 26-5 à 600 km de Pago Pago (Samoa).