est une mission du programme spatial américain Apollo au cours de laquelle, pour la première fois, des hommes se sont posés sur la Lune, le lundi . L'agence spatiale américaine, la NASA, remplit ainsi l'objectif fixé par le président John F. Kennedy en 1961 de poser un équipage sur la Lune avant la fin de la décennie. Il s'agissait de démontrer la supériorité des États-Unis sur l'Union soviétique et de répondre aux succès soviétiques du début de l'ère spatiale dans le contexte de la guerre froide, qui oppose alors ces deux pays. Ce défi est lancé alors que la NASA n'a pas encore placé en orbite un seul astronaute. Grâce à une mobilisation de moyens humains et financiers considérables, l'agence spatiale rattrape puis dépasse le programme spatial soviétique.
est l'aboutissement d'une série de missions qui permettent la mise au point des techniques spatiales nécessaires, des vaisseaux spatiaux et d'un lanceur géant ainsi que la reconnaissance des sites d'atterrissage sur la Lune. C'est la troisième mission avec équipage à se placer sur une orbite lunaire après et . Le vaisseau spatial emportant l'équipage est lancé depuis le Centre spatial Kennedy le par la fusée géante Saturn V, développée pour ce programme. Elle emporte un équipage composé de Neil Armstrong, commandant de la mission et pilote du module lunaire, d'Edwin « Buzz » Aldrin, qui accompagne Armstrong sur le sol lunaire, et de Michael Collins, pilote du module de commande et de service qui restera en orbite lunaire. Armstrong et Aldrin, après un atterrissage comportant quelques péripéties, séjournent et à la surface de la Lune et effectuent une sortie extravéhiculaire unique d'une durée de et . Après avoir redécollé et réalisé un rendez-vous en orbite lunaire avec le module de commande et de service, le vaisseau Apollo reprend le chemin de la Terre et amerrit sans incident dans l'océan Pacifique à l'issue d'une mission qui aura duré , et .
Au cours de cette mission, de roche et de sol lunaire sont collectés et plusieurs instruments scientifiques sont installés sur la surface de notre satellite. Bien que l'objectif scientifique d ait été limité par la durée du séjour sur la Lune et la capacité d'emport réduite des vaisseaux spatiaux utilisés, la mission fournit des résultats substantiels. Son déroulement, en particulier les premiers pas sur la Lune filmés par une caméra vidéo et retransmis en direct, constituent un évènement suivi sur toute la planète par des centaines de millions de personnes.
Contexte Course à l'espace
Durant les années 1950, la guerre froide bat son plein entre les États-Unis et l'Union soviétique, les deux superpuissances de l'époque. Celle-ci se traduit par des affrontements militaires indirects (guerre de Corée) mais également par une course aux armements. L'Union soviétique prend de l'avance en mettant au point un missile balistique intercontinental, la R-7 Semiorka, ancêtre direct de la fusée Soyouz. La R-7 est une fusée particulièrement puissante, car les ingénieurs soviétiques ne sont pas parvenus à miniaturiser la bombe nucléaire qu'elle emporte. Le responsable du programme, Sergueï Korolev, parvient à convaincre les dirigeants soviétiques de l'utiliser pour lancer le premier satellite artificiel. La mise en orbite de Spoutnik 1 le , qui a un retentissement mondial, est une énorme surprise pour le public américain et est vécue comme une atteinte symbolique à la supériorité américaine par les responsables politiques de ce pays..
À cette époque le programme spatial américain souffre d'une dispersion des efforts bien que plusieurs programmes ambitieux de missiles balistiques soient bien avancés. Réagissant au défi soviétique, le président américain Dwight D. Eisenhower décide, le , de créer une agence spatiale civile, la NASA, qui doit permettre de fédérer les efforts américains : la course à l'espace est lancéeD. Eisenhower repousse le projet de débarquement sur la Lune proposé par la NASA dès 1960 (Source J. Villain).. Mais les Soviétiques, qui disposent d'une avance importante et d'un lanceur beaucoup plus puissant que les fusées américaines, continuent au cours des années suivantes de multiplier les premières.
Lancement du programme Apollo vignette|Le , le président Kennedy annonce devant le Congrès son projet d'exploration de la Lune par des astronautes américains.
Lorsqu'il arrive au pouvoir, en , le président américain John F. Kennedy est, comme son prédécesseur, peu enclin à donner des moyens importants au programme spatial civil. Mais le lancement du premier homme dans l'espace par les Soviétiques (Youri Gagarine, ) le convainc de la nécessité de disposer d'un programme spatial ambitieux pour récupérer le prestige international perdu. L'échec du débarquement de la baie des Cochons () destiné à renverser le régime de Fidel Castro installé à Cuba, qui écorne un peu plus l'image des États-Unis auprès des autres nations, contribue également sans doute à son changement de position.
Après avoir consulté le vice-président Lyndon B. Johnson pour qu'il lui indique des objectifs qui permettraient aux États-Unis de reprendre le leadership à l'Union soviétique, le président annonce le , devant le Congrès des États-Unis, lors du Special Message to the Congress on Urgent National Needs, le lancement d'un programme qui doit amener des astronautes américains sur le sol lunaire « avant la fin de la décennie ».Les équipes de la NASA avaient indiqué que le débarquement sur la Lune pourrait se faire dès 1967 mais l'administrateur de l'agence, James E. Webb, préféra ajouter deux années pour tenir compte d'aléas éventuels (Source Monographie NASA : ).. Il confirme sa décision dans un autre discours resté célèbre, « », le ..
L'objectif fixé par le président Kennedy semble d'une ambition inouïe. L'astronaute américain Alan Shepard vient tout juste d'effectuer un premier vol le , soit seulement vingt jours avant l'annonce du programme Apollo. Et sa mission est en fait un simple vol suborbital car la fusée Mercury-Redstone utilisée (il n'y a pas d'autre lanceur disponible) n'a pas une puissance suffisante pour placer en orbite la petite capsule spatiale Mercury, d'une masse un peu supérieure à une tonneLa capsule Mercury est montée jusqu'à une altitude de avant de retomber en décrivant une trajectoire balistique.. Le programme lunaire nécessite de pouvoir placer en orbite basse une charge utile de . Le changement d'échelle qui en résulte est particulièrement important : la NASA va passer de la fusée de qui a lancé Shepard aux de , qui nécessitera de développer des moteurs d'une puissance aujourd'hui inégalée, ainsi que des technologies nouvelles comme l'utilisation de l'hydrogène liquide. Par ailleurs on ignore tout à l'époque des impacts des séjours prolongés dans l'espace sur la physiologie humaine, de la menace éventuelle des micro-météorites et des rayons cosmiques au-delà de l'orbite basse. Les manœuvres nécessaires pour atteindre l'objectif lunaire, comme le rendez-vous spatial, les amarrages dans l'espace ainsi que les sorties extra-véhiculaires, doivent être mises au point. Le déroulement des opérations permettant d'amener des hommes sur la Lune, qui conditionne les caractéristiques du lanceur et des vaisseaux spatiaux, est l'objet de débats d'autant plus intenses qu'on ne sait pas pondérer les risques et difficultés associés. Enfin les caractéristiques de la surface de la Lune, en particulier sa consistance, sont inconnues.
Les missions de préparation du débarquement sur la Lune
Acquisition de la maitrise des opérations en orbite
Lorsque le programme Apollo est lancé, la NASA vient tout juste de lancer son premier astronaute dans l'espace dans le cadre du programme Mercury. John Glenn effectue le premier vol orbital américain (mission Mercury-Atlas 6) le . Trois autres vols Mercury ont lieu en 1962 et en 1963. Mais les apports techniques de ce programme sont limités car la capsule Mercury, de très petite taille, n'a aucune capacité de manœuvreRoger D. Launius, op. cit. Prelude to Apollo: Mercury.. À l'issue du programme Mercury, des aspects importants du vol spatial, qui ne peuvent être simulés au sol, ne sont toujours pas maîtrisés. Sans attendre la mise au point du vaisseau très sophistiqué prévu pour la mission lunaire, les responsables de la NASA lancent un programme destiné à acquérir ces techniques avec le programme Gemini qui est chargé de remplir trois objectifs : maîtriser les techniques de localisation, manœuvre et rendez-vous spatial ; mettre au point les techniques permettant de travailler dans l'espace au cours de sorties extra-véhiculaires ; étudier les conséquences de l'impesanteur sur la physiologie humaine au cours de vols de longue durée. Le vaisseau spatial Gemini, qui devait initialement être une simple version améliorée de la capsule Mercury, se transforme au fur et à mesure de sa conception en un vaisseau complètement différent de (contre environ une tonne pour le vaisseau Mercury), capable de voler avec deux astronautes durant deux semaines. Le vaisseau est placé en orbite par une fusée , missile balistique intercontinental de l'Armée de l'air américaine reconverti en lanceur. Le programme rencontre des problèmes de mise au point. Le lanceur souffre d'effet pogo, les piles à combustible utilisées pour la première fois fuient et la tentative de mise au point d'une aile volante pour faire atterrir la capsule sur le sol ferme échoue. Au prix de nouveaux travaux faisant passer le coût du programme de de dollars à un milliard de dollars, deux vols sans équipage ont lieu en 1964 et au début de l'année 1965. Le premier vol habité emporte les astronautes Virgil Grissom et John Young le . Au cours de la mission suivante, l'astronaute Edward White réalisa la première sortie dans l'espace américaine. Huit autres missions, émaillées d'incidents sans conséquence, s'échelonnent jusqu'en : elles permettent de mettre au point les techniques de rendez-vous spatial et d'amarrage, de réaliser des vols de longue durée ( reste près de en orbite) et d'effectuer de nombreuses autres expériencesRoger D. Launius, op. cit. Bridging the Technological Gap: From Gemini to Apollo..
Opérations de reconnaissance vignette|Les sondes Surveyor ont fourni des informations sur le sol lunaire qui ont permis de dimensionner le train d'atterrissage du module lunaire. Charles Conrad () examine .
Parallèlement au programme Apollo, la NASA lance plusieurs programmes pour affiner sa connaissance du milieu spatial et des caractéristiques de la Lune. Ces informations sont nécessaires pour la conception des engins spatiaux et la préparation des atterrissages.
En 1965, trois satellites Pegasus sont placés en orbite par une fusée pour évaluer le danger représenté par les micrométéorites ; les résultats seront utilisés pour dimensionner la protection des vaisseaux Apollo .. Les sondes Ranger (1961–1965), après une longue série d'échecs, ramènent à compter de fin 1964, une série de photos de bonne qualité de la surface lunaire qui permettent d'identifier des sites propices à l'atterrissageG. Brooks, James M. Grimwood, Loyd S. Swenson, op. cit. Portents for Operations..