Mission Apollo 8
NOEL AUTOUR DE LA LUNE...
AU COMMENCEMENT...
La mission fut à l'origine désignée SA-503, c'était une mission non pilotée en orbite terrestre devant être lancée en mai 1968 avec le boilerplate BP-30 comme charge utile au lieu d'un vaisseau spatial opérationnel. Le succès du vol Apollo VI (AS-502), cependant, conduisit à la décision le 27 avril qu'AS-503 serait une mission pilotée avec un CSM et LM au lieu du BP-30.
Le changement pour un vol piloté exigea que l'étage S-II soit rendu au Mississippi Test Facility pour des essais supplémentaires en vue de la certification "man-rating" (homologation pour le transport d'êtres humains). Des tests supplémentaires pour un projet de vol piloté continuèrent en parallèle au KSC. Les essais du MTF furent achevés avec succès le 30 mai 1968 et le S-II fut retourné au centre spatial Kennedy le 27 juin.
Après deux mois de tests, qui commencèrent le 11 Juin 1968, il fut déterminé que le LM ne serait pas prêt pour une projection de lancement début décembre. Par conséquent, la décision fut prise le 19 août d'installer un LTA (Lunar Test Article) de 9, 02 tonne (19 900 lb) à sa place dans l'adaptateur au sommet de l'étage S-IVB du lanceur Saturn V.
C'est également à cette date que l'équipage fut chargé de se former pour une mission vers la Lune, officiellement désigné "Apollo VIII".
La possibilité de mener une mission lunaire fut discutée pour la première fois avec l'équipage le 10 août, et les résultats du vol Apollo VII, qui devait être lancé en octobre, détermineraient si la mission serait sur orbite lunaire, circumlunaire, ou sur orbite terrestre. Toute la formation mit immédiatement l'accent sur une mission en orbite lunaire, la plus difficile des trois, et les préparatifs d'appui au sol furent accélérés. Le premier exercice de simulation fut mené le 9 septembre et le véhicule spatial fut transféré sur l'aire de lancement le 9 octobre.
Suite à la mission couronnée de succès du vol Apollo VII le 22 octobre, la décision officielle de mener une mission en orbite lunaire fut prise le 12 novembre, juste cinq semaines avant le lancement prévu. La décision se décida après une évaluation minutieuse des performances de l'engin spatial Apollo VII au cours des dix jours en orbite terrestre ainsi qu'une évaluation des risques liés à une mission en orbite lunaire. Ces risques incluaient une dépendance totale envers le SPS pour propulser le vaisseau spatial de l'orbite lunaire et un temps de retour de cette orbite de trois jours, comparativement à seulement de 30 minutes à trois heures pour un retour à partir d'une orbite terrestre. A également était examinée la valeur du vol dans la poursuite de l'objectif d'un atterrissage de l'homme sur la Lune avant la fin de 1969.
Les principaux acquis d'une mission lunaire incluraient l'expérience dans les domaines de la navigation spatiale profonde, les communications et le suivi en temps réel; une connaissance plus grande du comportement thermique du vaisseau spatial dans l'espace profond; et l'expérience d'un équipage opérationnel - tous directement applicables aux missions d'alunissage.
Apollo 8 fut la première mission pilotée à être lancée avec le lanceur à 3 étages Saturn V (désignation SA-503), les deux précédents vols de Saturn V étaient automatiques. Le vaisseau se composait d'un CSM Block II (désignation CSM-103) avec une maquette du LM (désignation LTA-B). Enfin, l'adaptateur du lanceur fut le premier à intégrer un mécanisme pour éjecter les panneaux qui protègeront le LM sur les missions à venir.
Le 22 décembre 1966, la NASA annonça la composition de l'équipage pour Apollo 8. L'équipage principal était formé par Jim McDivitt, Dave Scott et Rusty Schweickart, l'équipage suivant (Apollo IX) nommé pour une mission E (haute orbite) était composé à l'origine de Borman (CP), Collins (SP) et Anders (P) avec comme équipage suppléant Conrad, Gordon et Williams. Les assignations des vols furent révisées suite à l'incendie de la capsule Apollo I et bien que Borman conserva son équipage et sa mission, il perdit néanmoins l'honneur du premier vol habité lancé par une Saturn V, de plus on changea son équipage suppléant d'origine par Armstrong, Lovell et Aldrin.
Pendant l'été 68, cependant, Collins eu des ennuis de santé (il dut subir une intervention chirurgicale au niveau de la colonne vertébrale), ce fut Lovell qui le remplaca au pied levé. A ce moment, la mission consistait toujours à essayer le LM en orbite terrestre (orbite ayant une apogée d'environ 6500 km). Malheureusement le LM-3 prévu pour la mission ne fut pas prêt à temps, de plus la CIA avait averti la Nasa d’une éventualité d'un survol lunaire effectué par les cosmonautes soviétiques au début de 1969.
A la vue de ces événements, toujours
en août, George Low, le directeur du programme Apollo à Houston, proposa alors d’utiliser la fenêtre de lancement de décembre 1968 afin de mettre la cabine Apollo VIII (seulement le CSM) autour de la Lune, à la condition que le premier vol Apollo VII en octobre sur orbite terrestre, soit un succès.
Slayton, le directeur des équipages, ne voulut pas affecter l’équipage de McDivitt sur cette mission, car il s’entraînait depuis plus longtemps aux manoeuvres avec le LM que celui de Borman, il lui proposa donc de permutter, McDivitt en parla à son équipage, et ils acceptèrent. C'est donc l'équipage de Borman qui fut retenu pour ce vol audacieux. Lovell fut sur un petit nuage car ce changement lui donna le rôle principal : la mise en orbite lunaire et la désatellisation. L'ordre des missions fut donc permuté. Apollo 8 n'emmènera pas de LM mais ira autour de la Lune. Les équipages (principaux et de réserve) furent échangés. Par la même occasion, Borman et son équipage purent ainsi récupérer le privilège d'éffectuer le premier vol Apollo avec un lanceur Saturn V.
Anecdote : Avec ce changement de mission, le rôle d'Anders s'en retrouva "diminuer"... Certes surveiller les paramètres du SPS, l'état des communications et du réseau électrique de bord était primordial, mais cela n'avait plus rien avoir avec le pilotage du LM à 6500 km d'altitude. Lovell ne se priva pas de charrier Anders à l'annonce du changement d'objectif de la mission :
-"Tout ce qu'on te demande, mon vieux, c'est de rester assis et d'avoir l'air intelligent".
Comme il s'agissait d'une mission lunaire, il était nécessaire de lancer le véhicule à l'intérieur d'une "fenêtre" (période de temps) quotidienne particulière, à l'intérieur même d'une fenêtre mensuelle. Une partie des contraintes furent dictées par le désir de passer au dessus de certains sites lunaires choisis avec des conditions d'éclairage similaires à ceux prévues pour les missions d'atterrissage postérieures.
L'inclination de l'orbite lunaire, l'inclination de la trajectoire de retour libre et les réserves de combustible du vaisseau spatial son d'autres facteurs principaux qui ont dus être pris en compte dans la planification de la mission.
La première fenêtre mensuelle était en décembre 1968, avec les dates de lancement du 20 au 27 décembre et janvier 1969 en remplacement. Il fut décidé de faire la première tentative le 21 décembre pour avoir la fenêtre de lancement quotidienne entièrement en journée
. Le ciblage pour cette journée permettrait à la mission de survoler un futur site d'atterrissage lunaire à la latitude 2.63 ° et la longitude 34.03 ° avec un angle d'élévation solaire de 6.74 °. La fenêtre pour le 21 décembre dura de 12:50:22 à 17:31:40 GMT, avec le décollage prévu pour 12:51:00 GMT.
Les principaux objectifs de la première mission étaient les suivants :
- de démontrer les performances de l'équipage, du véhicule spatial, des installations de soutien de la mission au cours d'un vol habité Saturn V avec module de commande et de service.
- démontrer l'exécution nominale d'activités de mission sélectionnées comprenant (I) l'injection translunaire; (2) la navigation du CSM, les communications et les corrections de mi-parcours; et (3) l'évaluation des consommables du CSM et le contrôle thermique passif.
De plus, des objectifs détaillés d'essai ont été conçus pour "torturer" à fond les systèmes et les procédures qui ont une influence directe sur les futurs atterrissages lunaires et les opérations spatiales aux alentours de la Lune.
CHRONOLOGIE DU VAISSEAU CM-103
ANNÉE 1968
6 août, livraison au centre spatial Kennedy des quads RCS du CSM-103.
11 août, le CM et le SM 103 sont prêt pour la livraison. Le même jour le SM est livré au KSC.
12 août, c'est au tour du CM d'être livré au KSC.
22 août, le CM-103 et le SM-103 sont accouplés.
05 septembre, test des systèmes combinés du CSM-103 terminés.
22 septembre, tests d'altitude complétés.
 CSM-103 |
 Opération d'accouplement du CSM-103 et du lanceur |
29 octobre, test conjoint CSM-103/centre de contrôle de mission de Houston terminé.
2 novembre, test des systèmes intégrés terminés.
4 novembre, le CSM-103 est accouplé électriquement avec le lanceur.
6 novembre, test global du véhicule spatial achevé.
LES PRÉPARATIONS AU LANCEMENT
Le compte à rebours pour Apollo 8 commença le 16 décembre 1968 à 00:00 GMT. La séquence du compte à rebours (T-28 heures) débuta à 01h51 GMT le 19 décembre. À ce moment-là, les opérations du véhicule spatial étaient fonctionellement en avance sur l'horaire.
Un peu plus tard, on découvrit que l'alimentation du bord en oxygène liquide pour le système de contrôle environnemental du vaisseau et le système de piles à combustible était contaminé avec de l'azote. Des préparatifs furent entrepris pour remplacer l'oxygène liquide. Les opérations de réentretien furent terminées, et les réservoirs furent à nouveau sous pression à T-10 heures.
Lorsque le décompte reprit à T-9 heures, les opérations sur le véhicule spatial furent essentiellement dans les délais prévus.
À T-8 heures, Les opérations de remplissage cryogénique furent achevées à 08h29 GMT le 21 décembre, 8 minutes avant la fin de la pause d'une heure.
Le décompte reprit à T-3 heures 30 minutes, à 09:21 GMT, l'équipage entra dans le CM à T-2 heures 53 minutes.
LE DÉCOLLAGE...
Apollo 8 fut lancé du complexe de lancement 39, aire A, du centre spatial Kennedy, en Floride. Le décollage eut lieu à 12:51:00 GMT (07:51:00 du matin. EST) le 21 décembre 1968, bien dans la fenêtre de lancement prévu. Un moment aprés, le véhicule effectua une manoeuvre de roulis passant de l'azimut de 90° de la rampe de lancement à un azimut de vol de 72.124° est.
 Décollage le 21 décembre1968 |
 Le décollage vue d'une plage éloignée |
 Apollo VIII en route pour le Lune... |
L'étage S-IC fonctionna pendant 2 min 33 s.
Bon à savoir : il contenait quatres capsules récupérables contenant des caméras. Deux étaient localisées à l'avant de l'inter-étage pour filmer la séparation du S-IC d'avec le S-II ainsi que l'allumage des moteurs de celui-çi. Les deux autres se trouvaient au sommet du réservoir d'oxygène liquide de l'étage SI-C et contenaient des caméras stroboscopiques pouvant filmer l'intèrieur arrière de ce réservoir à l'aide d'un faisceaux de fibres optiques.
L'une de ces capsules réservoir LOX a été récupéré par hélicoptère à 13:10 (TM 00:19:30) à 30,22° de latitude nord et 73,97° de longitude ouest. En dépit des dommages du film causés par l'eau de mer et le marqueur colorant qui avait coulé dans le compartiment de la caméra, le film pu fournir des données utilisables. On ne sait pas si les trois autres ont été éjectés des capsules. Il y avait aussi deux caméras de télévision sur le S-IC pour visionner les composants du système de commande et de propulsion. Les deux fournirent des données de bonne qualité.
La coupure des moteurs du S-II intervint à 12:59:44 (000:08:44.04) et fut suivie de la séparation du S-IVB, qui s'alluma 4 secondes (000:08:48.29). La premiere coupure du moteur de l'étage S-IVB eu lieu à 13:02:25 (000:11:24.98).
10s après la coupure du S-IVB (000:11:34.98), le vaisseau entra en orbite terrestre, avec des écarts par rapport à la trajectoire prévue de +43 cm / sec (+1,44 ft / sec) en vitesse et seulement -18,51 m (-0,01 n mi) en altitude.
L'ORBITE D'ATTENTE
A 13h:33 (000:42:05), la protection des optiques fut éjecté et l'équipage effectua les contrôles d'étoiles au dessus de la station de poursuite située à Carnarvon (Australie), pour vérifier l'alignement de la plate-forme de guidage. Au cours de la deuxième révolution, à 14h:47 (001:56:00), tous les systèmes de l'engins spatial furent approuvés pour l'injection translunaire.
En raison des risques encourus, la mission fut structurée en trois points : le lancement, l'orbite terrestre de parking, et sur la trajectoire translunaire précédant le point où le CSM devait freiner en l'orbite lunaire. Si n'importe quels problèmes étaient détectés à ces points, le plan était de passer à des missions alternatives, qui prévoyaient un maximum de sécurité pour l'équipage et un maximum de bénéfices scientifiques et d'ingénierie.
En dernier recours, le CSM aurait continué sur sa trajectoire dîte de "libre-retour", aurait contourner la Lune et serait retourner directement vers la Terre.
Anecdote :
Alors que l'équipage d'Apollo 8 est en orbite terrestre (attendant le feu vert pour l'Injection translunaire), le CMP Jim Lovell qui s'est glissé sous les couchettes pour effectuer le ré-alignement de la plate forme de guidage accroche l’anneau de son gilet de sauvetage qui déclenche le gonflage de celui-ci. A la vue de son coéquipier et de sa "bouée" jaune, Frank Borman, le commandant de la mission, lui jettera un regard désabusé que Lovell n’oubliera jamais...
Il faut savoir que les gilets de sauvetage utilisés par la NASA se gonflent automatiquement au moment où la petite cartouche de gaz carbonique sous pression se vidange et libère son gaz dans l'enveloppe. Pour dégonfler ce gilet, on est obligé d'ouvrir la valve qui laisse le CO2 s'échapper dans l'air ambiant. A la surface de l'océan, cela n'aurait posé aucun problème. Mais dans l'espace restreint du module de commande, cela présentait quelques inconvénients. Bien sur la cabine était équipée de cartouches filtrantes de granulés qui filtraient le CO2 de l'air, mais elles ne fonctionnaient plus au-delà d'un seuil de saturation. Ne voulant donc pas gaspiller une cartouche rien que pour cette opération (alors que la mission venait à peine de commencer), les astronautes n'eurent d'autre recours que d'utiliser leur vidange d'urine qui sert à évacuer l’urine directement dans l’espace.
001:13:37 Lovell (onboard) : Oh, shoot!
[Jim has caught his life vest on a strut within the spacecraft and it has inflated.]
001:13:38 Borman (onboard) : What was that?
001:13:40 Lovell (onboard) : My life jacket.
001:13:41 Borman (onboard) : [Laughter.] No kidding?
001:13:45 Lovell (onboard) : It hooked on the tank here. It flicked up.
001:13:52 Borman (onboard) : Is it blowing up?
001:13:53 Lovell (onboard) : It's too early.
001:13:57 Anders (onboard) : Why don't you take it off and give it to me, and I'll try to take it apart while you watch the panel.
001:14:05 Anders (onboard) : Lovell just caught his life vest on Frank's strut.