Apollo 13

   Apollo 13 était destiné à être la 3ième mission pour amener 2 hommes sur la Lune, mais l'explosion d'un réservoir d'oxygène dans la banlieue lunaire, entraîna des dommages aux autres systèmes et la mission fut annulée avant que les hommes ne puissent se poser sur la Lune. Ce fut le plus grand suspens de l'aventure spatiale.


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  1. Les hommes

    L'équipage était composé du commandant James Lovell, du pilote du module de commande John L. Swigert et du pilote du module lunaire Fred W. Haise qui sont revenus sur Terre le 17 avril 1970, sains et saufs. Le module lunaire fut appelé LEM pour Lunar Excursion Module.

  1. Les  préparatifs

    En avril 1970,  forts de 4 vols (Apollo 8, 10, 11 et 12) vers la Lune sans histoire, les USA s'apprêtent à lancer le 5ième vol vers la Lune, Apollo 13. Mais une série d'incidents allaient menacer le succès de cette nouvelle mission, ainsi que la vie des astronautes.

    Le choix des astronautes eut lieu une année auparavant. Le commandant, James Lovell, appelé Jim dans l'intimité, était le plus expérimenté. Il avait déjà passé environ 600 heures dans l'espace au cours de Gemini 7 (330 h 35 mn du 4 au 18 dec 65 avec Borman), Gemini 12 ( 94 h 34 mn du 11 au 15 nov 65 avec Aldrin) et Apollo 8 (147h du 21 au 27 dec 1968 avec Borman et Anders) avec une mise en orbite autour de la Lune. Les 2 autres ne sont jamais allés dans l'espace: Fred Haise, pilote du module lunaire et Thomas Mattingly, pilote du module de commande.

   Un équipage de rechange reçu le même entraînement, au cas où le premier aurait connu un empêchement. Il était composé de John Young, commandant de bord, de Charles Duke, pilote du LEM et de Jack Swigert, pilote de module de commande.

    Ils passèrent de nombreuses heures à s'entraîner et à simuler des pannes. Tous les gestes furent soigneusement calculés. Il faut noter que cette minutie préparatoire fut la raison du succès de l'ensemble de l'aventure Apollo. C'était tellement parfait que les astronautes furent unanimes à reconnaître qu'il y avait peu de différence entre la préparation et le vol.

    Au cours des 10 années écoulées, un certain nombre de pannes fut enregistré, permettant de les inclure dans l'entraînement pour habituer les hommes à réagir à des situations critiques. Toutes les pannes firent l'objet de procédure afin permettre la résolution du problème. Même l'écrasement sur la Lune fut simulé. A la longue, les astronautes demandèrent un peu de réalisme, tant certaines pannes étaient improbables. Mais c'est à ce prix que le pire fut évité.

  1. Saturn 5

    La Saturn V était l'engin le plus perfectionné et le plus complexe. La fusée se composait de 3 étages. A sa pointe, le vaisseau Apollo constitué lui-même de 3 parties et la tour de sauvetage, en cas d'explosion au décollage. Elle était larguée après le décollage. Le train spatial, à destination de la Lune, était constitué du module de service contenant le système propulsif (3,9 m de diamètre, 7,6 m de long et 23,178 tonnes), du module de commande, Odyssée, (3,9 m de diamètre, 3,65 m de haut et 5,703 tonnes)  occupé par les astronautes, représentant la pointe de la Saturn V et du LEM,  Aquarius,   dans la partie située sous le module de service. Aquarius (15, 196 tonnes à sec) étant lui-même composé de 2 parties, le module de descente et le module de remontée.

   Les 6 millions de pièces, composant le vaisseau, furent vérifiées de nombreuses fois. Le jour du décollage, Apollo 13 était prêt.

Les 

    Rétrospectivement, il est intéressant de se remémorer certains faits ayant eu lieu avant le décollage. Tout d'abord, certains se sont inquiétés du chiffre 13. C'était le premier vaisseau spatial à porter ce numéro. Dans l'armée US, les militaires sont superstitieux. Lovell s'en moquait.

   Plus sérieux. Un mois auparavant, lors d'un test sur les 2 réservoirs d'oxygène liquide servant à fournir électricité , eau et air respirable, un problème est survenu sur le réservoir n°2.

    Pour s'assurer qu'il n'y avait pas de fuite, les réservoirs doivent être remplis, puis vidés. Au moment de le faire, le n°2 se vida mal.

  1. Le réservoir

   Mais revenons en arrière. Ce réservoir n°2 fut à l'origine utilisé sur Apollo 10. Il fut retiré pour des modifications. Il fut raccourci de 5 cm ( 2 pouces). Lors de cette manipulation, le joint interne fut un peu malmené. Le réservoir fut remplacé par un autre sur Apollo 10 et une inspection externe eut lieu. Personne ne sut donc que le joint interne fut endommagé et ce réservoir fut monté sur Apollo 13.

    A l'origine, le réservoir était prévu pour fonctionner avec le 28 volts des modules de service et de commande, mais les stations-sol fonctionnaient en 65 volts. Les réservoirs furent donc prévus pour fonctionner aussi avec cette tension. Tous les composants des réservoirs furent aptes pour le 65 volt, sauf les disjoncteurs thermostatiques, sur lesquels on ferma les yeux. Ces disjoncteurs devaient s'ouvrir pour couper l'alimentation du chauffage des réservoirs, lorsque la température atteignait 26°C (température normale des réservoirs: -73°C à -185°C).

   Durant les tests de pré-vol, le réservoir n°2 montra des anomalies et ne put se vider correctement probablement à cause du joint endommagé. Il fut décidé d'utiliser le chauffage pour vaporiser le restant d'oxygène, ce qui nécessita une mise sous tension à 65volts pendant 8 heures. Les responsables furent persuadés que la procédure était bonne. Ce qu'ils ne savaient pas, c'est que cela avait endommagé les disjoncteurs spécifiés sous 28 volts. Les disjoncteurs se mirent en court-circuit et ne coupèrent pas le chauffage. La température s'éleva à plus de 500°C, ce qui brûla l'isolant en téflon des fils électriques du ventilateur, à l'intérieur du réservoir. Cet incident non repéré, transforma le réservoir en bombe à retardement.

   Une semaine avant le décollage, la malchance s'acharna à nouveau, chamboulant la mission.

   Duke avait attrapé la rougeole et l'équipage tout entier avait été exposé. Mattingly ne l'ayant jamais eu, la Nasa refusa de l'envoyer avec le risque que la maladie ne se déclare au cours de la mission. Grâce à la qualité de l'entraînement, il fut remplacé, 2 jours avant le départ, par Swigert.

   Les missions précédentes s'étaient si bien déroulées, que le public et les médias ne s'intéressèrent pas à cette nouvelle mission. Le 11 avril 1970, Apollo 13 décolle dans une indifférence totale. Pour Apollo 11, 7 millions de personnes sont venues assister au décollage, seulement 200 000 pour Apollo 13 et de plus les télévisions n'ont même pas diffusé les images.

  1. La mission

    Apollo 13 décolla avec une Saturn V SA-508 le 11 avril 1970 à 13 h 13 (heure locale, soit 19 h13 TU) du pad 39 A au Kennedy Space Center à Cap Canaveral en Floride. Les 5 moteurs F-1 du premier étage libérèrent leurs 3400 tonnes de poussée. Pendant la montée, la foudre aurait touché la fusée (à confirmer). 3 mn plus tard, en fin de combustion, l'étage était largué. Les moteurs du 2 ième étage S-II furent alors mis en marche. Leurs 454 tonnes de poussée accélérèrent le dernier étage S-IV B et le vaisseau Apollo. Durant la phase d'accélération du 2ième étage, le moteur central s'interrompit 132 secondes trop tôt par suite de vibrations plus élevées que prévues, ce qui obligea les 4 moteurs restants, de fonctionner 34 secondes de plus que prévues.  C'est en fin de combustion que la tour de sauvetage est larguée. Après extinction du S-II, la vitesse fut inférieure de 68 m/s à celle prévue. De ce fait, à 19 h 25 mn 40 s UT, le temps d'insertion en orbite du S-IV B fut 9 secondes plus long que prévu. Les ingénieurs crurent avoir eu le problème le plus grave du vol.

   L'unique moteur du S-IV B fut mis ensuite à feu juste pour une mise sur une orbite de parking, aussi parfaite que possible. L'ensemble parcourut une orbite autour de la Terre, permettant une vérification des systèmes et la détermination du moment exact où il faudra mettre   à nouveau en route, le moteur J2 du S-IVB.  L'injection sur une orbite translunaire eut lieu à 21 h 54 mn 47 s TU. Alors commença la première opération délicate.

    L'ensemble, formé par les modules de service  et de commande (CSM) d'une longueur de 11 m pour un diamètre de 3,9 m pesant 28,881 tonnes, est séparé de l'adaptateur tronconique, dans lequel se trouve enfermé le module lunaire, avec ses pattes repliées. Swigert, en agissant sur les petits moteurs du module de service, amena le sas du module de commande en regard de celui du LEM, en faisant pivoter le CSM de 180°. La séparation CSM / S-IVB eut lieu à 22 h 19 mn 39 s TU et la jonction avec le LEM, à 22 h 32 mn 09 s TU.

 

 L'ensemble, formé par les modules de service  et de commande (CSM) est séparé de l'adaptateur tronconique, dans lequel se trouve enfermé le module lunaire, avec ses pattes repliées.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1.   En route vers le Lune

    Le S-IV B fut mis en route le 12 avril à 1 h 13 mn TU, pendant 217 secondes. La vitesse passa alors de 8 km/s à 11,2 km/s. En fin de combustion elle atteignait 40 000 km/h permettant au train spatial de quitter l'orbite terrestre et d'aborder un point cible de la Les fils en court-circuit dans le réservoir n°2, s'enflammèrent Lune, le 15 avril à 1 h 09 mn 41 s, situé à 2°75 sud et 27°86 ouest, à la vitesse de 2,58 km/s avec un angle de 76° par rapport à l'horizontal. Une correction de trajectoire, de 3,4 s, eut lieu à mi-course, le 13 avril à 1 h 27 mn TU. L'équipage avait la possibilité d'effectuer 3 corrections de trajectoire, en cours de route. Le S-IVB fut abandonné à son sort,   tandis que le train fonçait vers la Lune avec une vitesse qui allait en diminuant, plus il s'éloignait de la Terre. La vitesse est minimale au point où l'attraction terrestre et l'attraction lunaire s'équilibre. Il faut savoir que lors des missions suivantes, le S-IV B fut abandonné sur une orbite de collision avec la Lune pour en étudier le sol, grâce aux vibrations engendrées lors de l'impact.

  Le 14 avril, de 2 h 24 à 2 h 59 TU, une retransmission de télévision eut lieu. Fred Haise et Jim Lovell inspectèrent Aquarius. Aucune image ne fut diffusée. Quelques minutes plus tard, le centre de contrôle de Houston, constatant une baisse de pression dans un des réservoirs  d'oxygène, demanda à Swigert de mettre en route les ventilateurs, situés à l'intérieur, pour agiter l'oxygène des réservoirs 1 et 2 du module de service. 

  1. L'accident

    Il est 3 h 06 mn 18 s TU. Les fils en court-circuit dans le réservoir n°2, s'enflammèrent. Le feu se propagea le long du circuit électrique, dans le réservoir. Ce dernier se rompit sous (69 atmosphères), créant une puissante explosion à 3 h 07 mn 53 TU ( 55 h 54 mn 53 s après le décollage) endommageant le réservoir n°1, ainsi qu'une partie du module de service dont tout un pan fut soufflé.  Les astronautes ont entendu un bruit et ressentit une secousse, mais personne ne se doutait de ce qui venait d'arriver.

   Au sol, le contrôleur des équipements de vie s'aperçut de la baisse de pression dans les réservoirs de service et il fallait déterminer rapidement l'origine du problème. S'agissait-il d'une défaillance technique, un bruit ayant été entendu ? Etait-on capable d'en définir la cause ?

  Des infos bizarres, en provenance des réservoirs, arrivées à Houston. Des signaux qui ne ressemblaient en rien de connus dans les simulateurs. Les jauges des réservoirs indiquaient, l'une, zéro et l'autre, baissait lentement. Cela paraissait être un ensemble de problèmes non reliés entre eux. Personne ne pensait à une défaillance structurelle totale. C'était totalement impensable et ne fut pas simulé.

    Par les hublots, ils voyaient une substance gazeuse qui s'échappait de l'arrière du vaisseau. Alors, ils comprirent qu'ils allaient bientôt être privés d'oxygène et perdre le système de propulsion.

    Parti comme un vol de routine, cela se transformait en un test suprême de la capacité de la Nasa à trouver une solution en temps réel pour sauver l'équipage.

    La mission a échoué et les astronautes sont isolés à 320 000 km dans une cabine en perdition, tournant le dos à la Terre, sans savoir si ils la regagneront un jour.

  1. Le sauvetage

    A Houston, la préoccupation majeure était de trouver du temps à l'équipe en charge du sauvetage. Tout le monde doutait du succès. Il était impossible de faire demi-tour, car personne ne savait si les moteurs fonctionnaient toujours. Il a fallu tout d'abord élaborer le sauvetage sur les simulateurs. Tous étaient désemparés et personne ne savait comment faire. Pendant les 10 à 12 premières heures, tous étaient pessimistes. Personne ne s'attendait à cela, avec toutes les catastrophes qui s'accumulaient: système électrique mort, circuit d'oxygène hors service, air respirable qui manquait, etc... Rien n'était sensé arriver. Il y avait 2 réservoirs d'oxygène et si un était en panne, l'autre était prévu pour le remplacer. Mais les 2 en panne, c'était impossible. Un tel scénario n'avait pas été envisagé.

    Il ne restait plus que 15 mn d'électricité dans le module de commande. Houston fut contraint d'admettre que les 2 modules, de commande et de service, étaient hors service. De plus, il n'existait aucune procédure pour désactiver et réactiver le vaisseau, après une longue période d'interruption. Pour résoudre le problème, il fallait franchir l'obstacle technique et psychologique des équipes de sauvetage. Il fallait envisager l'extinction et la réactivation, mais surtout, il fallait éteindre le moteur qui les propulsait.

    La décision fut prise de transférer l'équipage dans Aquarius et d'arrêter Odyssée et le module de service.

  1. Aquarius, la chaloupe

    L'occupation du LEM avait été envisagé au simulateur, mais cela ne fut pas approfondi. Le LEM ne fut prévu que pour les 2 astronautes devant se poser sur la Lune et y rester qu'une vingtaine d'heures. Pas pour 3 hommes devant y vivre une centaine d'heures. De plus Aquarius n'a jamais été conçu pour un retour sur Terre. Comme les périodes de séjour dans le LEM était brèves, il n'y avait aucun siège. Rien n'avait été prévu et il ne fallait commettre aucune erreur.

    L'urgence, après avoir pris cette décision, était de les ramener vivants sur Terre et il fallait trouver un moyen d'effectuer la rentrée dans l'atmosphère. Or, il ne restait pas assez de puissance dans les batteries. Après un bilan énergétique, tout le monde pensait que l'équipage était perdu. L'équipage aussi, savait qu'il ne restait pas assez d'électricité. A Houston, il ne restait qu'une seule solution: tout ce qui était impossible, devait devenir possible.

    Pour économiser les ressources d'eau et d'énergie, tous les appareils d'Aquarius furent éteints, même le chauffage et le système de guidage. Ne fonctionnaient qu'une petite lampe, un ventilateur et le contact radio vers la Terre.

    L'inquiétude venait des équipements de vie dont on ignorait la durée de fonctionnement. L'autre inconnue venait du bouclier thermique dont personne ne savait dans quel état il se trouvait. L'explosion l'avait peut-être endommagé et rien ne permettait de la vérifier.

    Tous les fabricants de composants furent mis à contribution afin de pouvoir les utiliser au-delà de leurs limites. Des milliers de personnes furent appelées pour participer au sauvetage. Ce fut le plus grand travail d'équipe dans tous les USA.

    Le plus urgent ensuite fut de remettre le vaisseau sur une trajectoire terrestre en s'aidant du moteur du LEM. La trajectoire de rentrée devait être très précise, car à 40 000 km/h, où la capsule rebondit sur les couches denses de l'atmosphère et c'est une mise en orbite solaire, où brûle dans l'atmosphère.

    Le 14 avril à 8 h 43 TU, une manœuvre fut exécutée en utilisant le moteur d'Aquarius, afin de placer l'ensemble sur une orbite de retour vers la Terre, qui contournera la Lune, la cible étant un point situé dans l'océan Indien, le 18 avril à 3 h 13 TU. Après avoir contourné la Lune, une autre correction de trajectoire eut lieu le 15 avril à 2 h 40 mn 39 s TU pendant 263,4 secondes afin d'accroître la vitesse de 262 m/s pour un retour estimé le 17 avril à 18 h 06 TU au milieu du Pacifique.

    6 heures après l'explosion, l'équipage de substitution met au point les procédures de mise à feu en simulateur. Elles sont transmises à Lovell, après validation. Au matin du 14 avril, le monde entier apprend l'accident. Les médias sont maintenant avides de détails. Les Russes proposent, aussi, leur service.

    Un nouveau danger menace les astronautes: la concentration de gaz carbonique, due à leur respiration. Un bricolage à l'aide de plastique et de ruban adhésif est réalisé pour utiliser un aspirateur, afin de souffler dans le réservoir d'hydroxyde de lithium et filtrer l'air, car si rien est fait, l'équipage mourra 1 jour avant d'atteindre la Terre. A Houston, une procédure, pour faire un tel bricolage, fut validée en simulateur, et transmise à Lovell.

    Au bout de 24 heures, alors qu'ils s'approchaient de la Lune, l'espoir renaissait. Après le contournement, le problème de l'oxygène semblait réglé, mais les ressources électriques et en eau étaient toujours insuffisantes pour assurer le retour sur Terre.

  1. Le froid s'installe

    Il restait peu de puissance électrique dans Aquarius. Tout fut éteint sauf le contrôle environnemental, les communications, la télémétrie et le contrôle thermique passif. La température baissait. Le givre s'installe sur les cadrans. La consommation de tous les composants fut passée au crible. Fred Haise est malade, il a de la fièvre. Il n'y avait plus d'eau, car il fallait alimenter en priorité les circuits de refroidissement. Les sous-systèmes devaient être maintenus pour fournir, eau, courant et température. Une gestion très méticuleuse fut entreprise pour utiliser les minimas. Le monde entier est ému. Des prières sont dites dans les églises.

    Le 16 avril à 4 h 32 TU, une nouvelle correction de trajectoire de 15 secondes produit une diminution de vitesse de 2,3 m/s et augmenta l'angle de rentrée à - 6,52 degrés.

    Dans l'attente de la rentrée, les astronautes sont dans le noir. Ils n'ont rien à faire et ils ont froid. Ils ne parlent plus et réfléchissent. Le dernier soucis est le couloir de rentrée. S'ils arrivent trop vite, ils repartent indéfiniment en orbite autour du Soleil, S'ils arrivent avec une vitesse trop faible, ils s'enfonceront trop rapidement dans l'atmosphère et brûleront. Lovell avait envisagé l'éventualité du rebond suivi de l'errance dans l'espace. Il était décidé de commenter jusqu'à la fin.

    Malgré tous les calculs, l'énergie électrique n'était pas suffisante pour atteindre la Terre. Mais des ingénieurs astucieux, ont réussi à trouver l'astuce permettant de recharger les batteries d'Odyssée, à l'aide des batteries d'Aquarius, moyennant un positionnement adéquat d'une centaine d'interrupteurs. Grâce à cela, les batteries furent recharger à 10% de leur valeur nominale.

    Le 17 avril à 12 h 53 TU, une nouvelle correction de 22,4 secondes pour ramener l'incidence à - 6,49°.

   16 heures avant le retour, les astronautes rejoignent Odyssée, pour préparer les dernières manœuvres. La température est voisine de zéro. Le givre est sur les cadrans. Les réserves d'eau sont épuisées. Mais le plus difficile reste à faire.

    L'ensemble Odyssée, module de service fut maintenu attaché pour servir de protection au bouclier thermique. Pour préparer la rentrée, le plan de vol fut chamboulé par un certain nombre d'éléments nouveaux. De plus, la marge de manœuvre était limitée par la faiblesse de la puissance électrique restante. Il fallait donc calculer la durée pendant laquelle ils pourraient utiliser les batteries, sans compromettre la réussite de l'opération.

      L'élaboration des procédures fut suivie de tests en simulateur par une équipe fraîche, pouvant déceler la moindre erreur. C'est ainsi qu'une erreur dans l'angle de rentrée fut évitée. Une réorientation de la capsule eut lieu après la séparation, du LEM. La simulation fut le grand vainqueur de cette aventure.

  1. Abandon d' Aquarius

le module de service fut largué, permettant à l'équipage de voir les dégâts causés par l'explosion.

    Le 17 avril à 13 h 15 mn 06 s TU, le module de service fut largué, permettant à l'équipage de voir les dégâts causés par l'explosion. Quelques photos furent prises, mais de moins bonne qualité qu'espérée. Odyssée fut mis en marche et se détacha d'Aquarius à 16 h 43 mn 02 s TU. C'est avec nostalgie que les astronautes virent le LEM s'éloigner d'eux.   

    Les ingénieurs de vol étaient, à partir de ce moment-là, certains que tout devait bien se passer. Tout avait été vérifié 1 heure avant la séparation. Le doute subsistait tout de même pour le bouclier thermique et les parachutes. Lorsque le bouclier entra en contact avec les couches denses de l'atmosphère à 40 000 km/h, l'ensemble de la capsule vit sa température s'élever et un plasma l'entoura, interrompant les communications radio. Les contrôleurs avaient basé leur estimation du black-out, sur les missions précédentes, c'est-à-dire 3 mn 10 s. Or ce n'est qu'au bout de 4 mn 30 s que le fameux " allo Houston, vous me recevez ?" retentit. Un grand ouf de soulagement parcouru l'ensemble de la planète. Lorsque sur les écrans, tout le monde vit la capsule au bout de ses parachutes, un tonnerre d'applaudissements retentit.

  1. Le retour

   Le 17 avril 1970 à 18 h 07 mn 41 TU, Apollo 13 se posa dans l'Océan Pacifique sur un point situé à 21° 38 mn sud et 165° 22 mn ouest et à 6,5 km du porte-avions USS Iwo Jima.

    Ce fut l'événement le plus regardé à la télévision. A leur retour, les astronautes n'ont pas subi de quarantaine, n'ayant pas été sur la Lune.

    Ce sauvetage fut le succès du savoir faire de la Nasa, car aucune technique nouvelle ne fut utilisée. Cela montre qu'avec de l'ingéniosité et de la volonté, on arrive au résultat.

    Apollo 13 a montré que l'impossible peut devenir réalité, par 2 fois. La première, lors de l'explosion et la deuxième, lors du sauvetage.

    Aucun n'est retourné dans l'espace.

    - Lovell avait promis à sa femme que c'était sa dernière mission.

    - Swigert avait été élu sénateur, mais décéda d'un cancer avant de prendre ses fonctions.

    - Haise participa au développement de la Navette, mais prit sa retraite avant le premier vol.

    - Mattingly qui avait  été remplacé, est allé sur la Lune à bord d'Apollo 16, avec John Young et Charles Duke. Il a aussi assuré le commandement de 2 vols de Navette.

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