Apollo 13 : le module lunaire devenu canot de sauvetage

Les médecins de vol ont fait une prise de sang aux astronautes lors de leurs examens médicaux du lundi 6 avril, cinq jours avant le lancement, pour rechercher des anticorps contre la rubéole. Jim Lovell et Fred Haise étaient immunisés, tout comme les remplaçants John Young et Jack Swigert. Ken Mattingly ne l’était pas. En tant que pilote du module de commande, Mattingly devait tourner seul autour de la Lune à bord d’Odyssey pendant que Lovell et Haise exploreraient la surface. Les responsables du programme devaient désormais décider qui volerait.

La NASA disposait d’une solution de repli : si le lancement d’avril était repoussé, des dates de mai serviraient pour la même mission vers Fra Mauro. Jim Lovell a plaidé pour garder Ken Mattingly et partir en avril, mais l’administrateur de la NASA, Thomas Paine, a refusé. Jack Swigert, le pilote remplaçant du module de commande, a été déclaré prêt après un entraînement de remise à niveau et des séances au simulateur avec Lovell et Fred Haise. Le 10 avril, veille du décollage, la NASA a pris la décision finale. C’était la première fois qu’un membre d’un équipage principal Apollo était remplacé si près du lancement.

Apollo 13 a décollé du pas de tir 39A du centre spatial Kennedy de la NASA à 13 h 13, heure de Houston, le 11 avril 1970. Environ cinq minutes et demie après le début du vol, le moteur central du deuxième étage de la Saturn V s’est arrêté plus de deux minutes trop tôt. Les quatre autres moteurs ont fonctionné plus longtemps pour compenser, et le troisième étage a lui aussi brûlé plus longtemps que prévu. L’arrêt a ensuite été attribué à de fortes vibrations appelées effet pogo. Apollo 13 a malgré tout atteint l’orbite terrestre, puis le troisième étage a envoyé le vaisseau vers la Lune.

Apollo 13 a quitté la Terre sur une trajectoire de retour libre. Sur ce trajet, si le moteur principal du module de service tombait en panne, le vaisseau contournerait la Lune et repartirait vers la Terre sans grandes corrections. Mais la trajectoire de retour libre limitait les sites où un équipage pouvait se poser. Pour atteindre les hauts plateaux de Fra Mauro, Apollo 13 a dû quitter la trajectoire de retour libre pour une nouvelle. Environ 30 heures et 40 minutes après le début du vol, l’équipage a allumé le moteur principal, le Service Propulsion System, et a effectué le changement. L’équipage a transmis des images télévisées depuis le vaisseau vers l’heure de la poussée.

Le réservoir d’oxygène au cœur de l’accident avait un passé mouvementé. Le réservoir d’oxygène 2 a d’abord été installé dans le module de service prévu pour Apollo 10. Il a été retiré pour modification en 1968 et est tombé d’environ 5 cm pendant les travaux, avant d’être monté sur Apollo 13. Lors d’un essai de compte à rebours au centre spatial Kennedy, en mars 1970, le réservoir 2 ne s’est pas vidé normalement. Les ingénieurs ont fait bouillir l’oxygène restant avec le chauffage du réservoir, sur alimentation au sol, pendant environ huit heures. Le 13 avril, le brassage demandé par Houston était le troisième de la mission pour les réservoirs d’oxygène.

Le choc s’est produit environ 55 heures et 55 minutes après le début du vol. En quelques secondes, une alarme générale s’est déclenchée. Un voyant a signalé une tension basse sur le Main Bus B, l’un des deux principaux circuits électriques du vaisseau. Au sol, les données du vaisseau ont disparu pendant 1,8 seconde. L’équipage a d’abord pensé que quelque chose avait heurté le module lunaire et a tenté de fermer l’écoutille entre les deux vaisseaux. Au contrôle de mission, le directeur de vol Gene Kranz et son équipe ont commencé à distinguer les vraies pannes des possibles erreurs de mesure.

Jim Lovell a vu du gaz s’échapper dans l’espace, ce qui a montré que le problème était réel et ne venait pas d’un indicateur défaillant. Le réservoir d’oxygène 2 affichait déjà vide. L’explosion avait aussi endommagé une conduite ou une vanne du réservoir d’oxygène 1, qui perdait à présent de la pression. Deux des trois piles à combustible, qui combinaient oxygène et hydrogène pour produire l’électricité du vaisseau, étaient hors service. Au contrôle de mission, le directeur de vol Gene Kranz a dit à son équipe : « Résolvons le problème, mais ne l’aggravons pas en faisant des suppositions. » La NASA a renoncé à l’alunissage.

Jack Lousma était le Capcom, l’astronaute du contrôle de mission qui parlait directement avec l’équipage. Alors que le réservoir d’oxygène 1 se vidait, Lousma a dit à l’équipage : « Ça descend lentement vers zéro, et on commence à penser au canot de sauvetage du LM. » Jack Swigert a répondu : « Oui. C’est aussi à ça qu’on pense. » Aquarius avait été conçu pour faire vivre deux hommes pendant environ deux jours. Il devait maintenant garder trois hommes en vie pendant environ quatre. L’équipe du directeur de vol Glynn Lunney, qui avait pris le relais de celle de Gene Kranz, a dirigé la mise sous tension du module lunaire. Odyssey a été éteint pour garder ce qui restait pour la rentrée.

Le contrôle de mission disposait de deux grandes options pour ramener l’équipage. Un retour direct aurait fait demi-tour sans contourner la Lune. Il fallait pour cela larguer le module lunaire et effectuer une très forte poussée avec le moteur principal du module de service. Ce moteur se trouvait à côté de la zone endommagée, et les contrôleurs ne pouvaient pas être sûrs qu’il fonctionnait encore. L’autre option était de contourner la Lune. Le moteur de descente du module lunaire, conçu pour freiner l’engin lors d’un alunissage, corrigerait la trajectoire. Le contrôle de mission a choisi le tour de la Lune.

La poussée a eu lieu environ 61 heures et demie après le début du vol, environ cinq heures et demie après l’explosion. Le moteur de descente d’Aquarius, normalement utilisé pour se poser sur la Lune, a remis les vaisseaux amarrés sur une trajectoire de retour libre. Avec cette seule trajectoire, Apollo 13 aurait amerri dans l’océan Indien. Les planificateurs travaillaient déjà sur une deuxième poussée, plus longue, après la Lune, pour ramener l’équipage plus tôt. D’ici là, l’équipage a piloté les vaisseaux assemblés depuis le module lunaire, en économisant l’énergie et l’eau.

Des débris du module de service endommagé dérivaient à côté du vaisseau et scintillaient au soleil. Les particules ressemblaient à des étoiles et empêchaient de viser de vraies étoiles avec le télescope d’alignement du module lunaire. Sans visée d’étoiles, l’équipage ne pouvait pas vérifier de la manière habituelle que la plateforme de guidage était alignée. Le contrôle de mission a mis au point une vérification qui pointait le télescope vers le Soleil, comme s’il s’agissait d’une étoile. La vérification a montré que la plateforme était décalée d’environ un demi-degré, une précision suffisante pour la longue poussée à venir.

Apollo 13 est passé derrière la Lune le 14 avril 1970, sur la face opposée à la Terre. Au point le plus éloigné, l’équipage se trouvait à 400 171 km de la Terre, un record pour un vol spatial habité. Jack Swigert et Fred Haise, pour leur premier voyage vers la Lune, ont photographié la surface lunaire. À peu près au même moment, le contrôle de mission a annoncé à l’équipage que le troisième étage usagé de leur fusée avait percuté la Lune comme prévu. Le sismomètre laissé par l’équipage d’Apollo 12 a enregistré l’impact.

La poussée a été appelée PC+2, car elle a eu lieu deux heures après le péricynthe, le point du vaisseau le plus proche de la Lune. Le moteur de descente d’Aquarius a fonctionné pendant 4 minutes et 24 secondes. La poussée a déplacé l’amerrissage prévu de l’océan Indien vers le Pacifique. Après la poussée, l’équipage a réduit au minimum l’alimentation d’Aquarius pour économiser ses batteries. Une fois l’électronique coupée, les cabines ont perdu une source de chaleur importante, et la température a baissé.

Aquarius emportait des cartouches d’hydroxyde de lithium pour éliminer le dioxyde de carbone de l’air, mais pas assez pour trois hommes jusqu’au retour. Odyssey avait des cartouches de rechange, mais elles étaient carrées et n’entraient pas dans les ouvertures rondes du module lunaire. À Houston, une équipe de la Crew Systems Division, dont son chef Ed Smylie, a mis au point un adaptateur fait uniquement d’objets disponibles à bord. Joe Kerwin, l’astronaute du contrôle de mission qui parlait directement avec l’équipage, a lu les instructions à l’équipage. Une fois l’adaptateur installé par l’équipage, le taux de dioxyde de carbone a baissé.

L’eau était une ressource critique. Aquarius utilisait l’eau pour refroidir son électronique en plus de la boisson, si bien que l’équipage l’a strictement rationnée. Le froid rendait aussi le sommeil difficile. Jim Lovell a perdu environ 6 kg. Fred Haise a contracté une infection urinaire pendant le vol. Haise a été soigné à l’infirmerie du navire de récupération après l’amerrissage. Les trois hommes étaient extrêmement fatigués quand ils ont atteint le navire de récupération.

La poussée devait affiner l’angle sous lequel Apollo 13 entrerait dans l’atmosphère terrestre. L’ordinateur de guidage du module lunaire n’a pas piloté la poussée. L’équipage a plutôt maintenu l’angle du vaisseau en visant la Terre et le Soleil par les hublots, avec les instructions du contrôle de mission. Le moteur de descente s’est allumé environ 105 heures et 18 minutes après le début du vol. C’était le dernier allumage du moteur de descente d’Aquarius ; une dernière petite correction avant la rentrée a utilisé les propulseurs du module lunaire.

Recharger les batteries d’Odyssey à partir d’Aquarius a inversé le sens habituel du courant. D’ordinaire, le module de commande alimentait le module lunaire lors de sa première mise sous tension. L’équipage a relié les deux vaisseaux par les câbles électriques, appelés ombilicaux, qui couraient entre eux. Jack Lousma, l’astronaute du contrôle de mission qui parlait directement avec l’équipage, a annoncé que la charge durerait environ 15 heures. Le courant d’Aquarius a rechargé les batteries de rentrée d’Odyssey. Odyssey avait besoin de ces batteries pour fonctionner seul pendant les dernières heures du vol, une fois le module lunaire parti.

Le contrôle de mission a gardé le module de service attaché jusqu’à peu avant la rentrée. Les ingénieurs craignaient que le froid de l’espace n’endommage le bouclier thermique du module de commande s’il restait exposé. Quand le module de service s’est éloigné, l’équipage l’a photographié. Jim Lovell a dit : « Juste à côté de l’antenne à grand gain, tout le panneau a sauté, presque de la base jusqu’au moteur. » Fred Haise a ajouté : « C’est vraiment un sacré chantier. » La commission d’enquête a établi plus tard que l’oxygène qui s’échappait avait arraché le panneau couvrant la baie 4.

Ken Mattingly a pris le relais comme Capcom, l’astronaute du contrôle de mission qui parlait directement avec l’équipage. Mattingly a lu à l’équipage les longues procédures nouvelles pour ramener Odyssey à la vie. Le module de commande était éteint et froid depuis des jours, et ses systèmes devaient être redémarrés dans un ordre précis avant la rentrée. Un échange radio codé, pour savoir si les fleurs étaient écloses à Houston, avait confirmé que Mattingly n’avait toujours aucun symptôme de rubéole. Mattingly n’a pas attrapé la maladie.

L’équipage a largué Aquarius environ 141 heures et demie après le début du vol, environ une heure avant qu’Odyssey n’atteigne l’atmosphère. Pour écarter le module lunaire, l’équipage a fermé les écoutilles. La pression d’air restant dans le tunnel entre les deux vaisseaux l’a repoussé. Aquarius est ensuite entré dans l’atmosphère terrestre. Les éléments qui ont résisté à la rentrée, dont la source d’énergie nucléaire destinée à ses expériences lunaires, sont tombés dans l’océan Pacifique.

Pendant la rentrée, l’air ionisé autour de la capsule a coupé le contact radio pendant plusieurs minutes, une coupure normale. Deux parachutes stabilisateurs puis trois parachutes principaux ont freiné Odyssey. La capsule a amerri 142 heures, 54 minutes et 41 secondes après le lancement, à environ 7 km du navire de récupération USS Iwo Jima. Des nageurs de la Navy et un hélicoptère ont ramené l’équipage à bord. Le président Richard Nixon a téléphoné à l’équipage à l’infirmerie du navire. Comme Apollo 13 ne s’était pas posé sur la Lune, l’équipage n’a pas été placé en quarantaine.

La NASA a créé la commission d’enquête d’Apollo 13 le 17 avril 1970, le jour de l’amerrissage. Edgar Cortright, du Langley Research Center de la NASA, l’a présidée. Cortright a publié le rapport le 15 juin 1970. Il a déclaré que l’accident résultait d’« une combinaison inhabituelle d’erreurs, associée à une conception quelque peu déficiente et impitoyable ». Pour Apollo 14, les ingénieurs ont ajouté un troisième réservoir d’oxygène dans une baie séparée. Les ingénieurs ont aussi retiré les ventilateurs de brassage des réservoirs et gainé le câblage d’acier inoxydable. Apollo 14 s’est ensuite posé à Fra Mauro, le site prévu pour Apollo 13.