Apollo 13 ( - ) est la troisième mission du programme spatial américain Apollo ayant pour objectif de faire atterrir des hommes sur la Lune. Elle est connue pour avoir été le théâtre, durant le transit entre la Terre et la Lune, d'un accident grave, qui aurait pu être fatal pour l'équipage et qui imposa l'abandon de la mission et le retour vers la Terre.
La mission a pour objet de conduire un équipage sur la Lune : les astronautes Jim Lovell et Fred Haise doivent se poser près de la formation géologique Fra Mauro, site d'un des impacts d'astéroïde les plus importants à la surface de la Lune, tandis que Ken Mattingly doit rester en orbite. La NASA estime que ce dernier risque d'attraper la rubéole du fait de la maladie d'un autre astronaute ; alors, Jack Swigert le remplace.
Pendant le trajet vers la Lune, l'explosion d'un réservoir d'oxygène met hors d'usage le module de service Apollo qui, dans un contexte normal, fournit à la fois l'énergie, l'eau, l'oxygène et le système propulsif durant la majeure partie de la mission. Pour survivre, l'équipage se réfugie dans le module lunaire Aquarius, dont il utilise les ressources relativement limitées. Le vaisseau ne peut pas faire demi-tour et doit tourner derrière la Lune avant de revenir sur Terre, qu'il ne peut atteindre au mieux qu'au terme de plusieurs jours. Des procédures exceptionnelles sont mises au point par les équipes au sol pour faire fonctionner le vaisseau dans ces conditions dégradées en conservant suffisamment de consommables (en particulier : l'énergie et l'eau) pour la survie de l'équipage et pour la réalisation des manœuvres indispensables au retour sur Terre.
L'enquête menée après le dénouement heureux de la mission démontre que l'accident résulte de la conjugaison d'une erreur de manipulation et de plusieurs anomalies dans la conception comme dans la fabrication du réservoir d'oxygène. Des mesures sont prises pour les corriger lors des missions suivantes.
Contexte
Le programme Apollo, lancé par le président John F. Kennedy le , a pour objectif d'envoyer pour la première fois des hommes sur la Lune avant la fin de la décennie. Il s'agit de démontrer la supériorité des États-Unis sur l'Union soviétique dans le domaine spatial, devenu un enjeu politique dans le contexte de la guerre froide. Le , l'objectif fixé à l'agence spatiale américaine, la NASA, est atteint lorsque les astronautes de la mission se posent sur la Lune. La mission , qui lui succède quatre mois plus tard, confirme ce succès et valide la procédure permettant l'alunissage de précision.
est la troisième mission ayant pour objectif de poser des hommes sur la Lune. Sept autres missions sont programmées, dont six missions « J », qui disposent d'un module lunaire plus lourd emportant une jeep lunaire. et permettant un séjour prolongé avec trois sorties extravéhiculaires. Les restrictions budgétaires, motivées par une conjoncture économique plus difficile et l'atteinte de l'objectif fixé par Kennedy, affectent sévèrement le programme Apollo : la dernière mission planifiée, , est annulée et l'arrêt de la production des fusées géantes est programmé, ce qui ne laisse aucun espoir que le programme se poursuive.
Sélection du site d'alunissage vignette|Le cratère Fra Mauro se situe au centre de cette photo.
La mission a permis de mettre au point une technique d'alunissage plus économe en carburant et plus précise. Les responsables du programme ont réduit en conséquence la quantité minimale d'ergols que le module lunaire Apollo doit conserver, ce qui permet de choisir un site à une latitude plus éloignée de l'équateur lunairePour les missions précédentes, le site devait se situer à moins de de l'équateur lunaire. Les marges dégagées demeurent insuffisantes pour atteindre les latitudes les plus élevées.. La nécessité de disposer d'un site d'atterrissage alternatif pour pallier le glissement de la date de lancement est également levée, ce qui permet d'inclure des coordonnées situées plus à l'ouestPour conserver l'élévation optimale du Soleil dans le plan de visibilité durant la phase d'alunissage (5-), les sites de rechange devaient se situer plus à l'ouest que le site primaire ce qui imposait à celui-ci de se situer dans la partie est de la face visible.. La précision de l'atterrissage démontrée au cours de la mission précédente permet également de choisir des régions caractérisées par un relief plus tourmenté, car les astronautes ont besoin d'un espace dégagé de relativement petite taille (ellipse de ).
Le site de l'atterrissage du module lunaire retenu par les géologues associés au programme spatial est situé au nord du cratère Fra Mauro, à à l'est du site d'atterrissage d'. Cette région de collines est recouverte par les éjectas et par les débris de l'impact géant qui a créé, quelques centaines de millions d'années après la formation des planètes, la mer des Pluies (Mare Imbrium) située à l'est. L'analyse de ces roches présente un fort intérêt, car elles proviennent sans doute des profondeurs et donc de la croûte d'origine : à ce titre, elles constituent des reliques de matériaux qui, sur Terre, ont complètement disparu de la surface, du fait de la tectonique des plaques. Les scientifiques espèrent également déterminer la date de l'impact, à partir des échantillons de roches rapportés par les astronautes et ainsi établir les relations avec les formations géologiques voisines.
Objectifs scientifiques Les principaux objectifs scientifiques de la mission sont : Étudier la surface et la géologie du site de Fra Mauro et collecter une quarantaine de kilogrammes d'échantillons de roches, composés de roches individuelles, de fragments de roches et poussière en fournissant le contexte (photos) ; Déployer et mettre en marche l'ensemble instrumental ALSEP, qui doit contribuer à déterminer la structure interne de la Lune, la composition et la structure de sa surface, les processus qui modifient celle-ci et enfin la séquence d'événements ayant abouti aux caractéristiques actuelles de la Lune. Les instruments scientifiques de l'ALSEP comprennent un sismomètre passif PSE, un sismomètre actif ASE, un détecteur d'ions supra-thermiques SIDE, un instrument de mesure des particules chargées CPLEE, une jauge cathodique froide CCGE, un détecteur de poussières et un réflecteur laser LRRR. ; Poursuivre la mise au point des techniques de travail à la surface de la Lune ; Réaliser des photographies des sites d'atterrissage potentiels ; Collecter des informations sur la structure interne de la Lune en faisant s'écraser sur un site précis à la surface de la Lune le troisième étage de la fusée et en analysant les ondes sismiques mesurées par les sismomètres déposés par la mission .
Déroulement prévisionnel de la mission vignette|Déroulement prévu de la deuxième sortie extravéhiculaire à la surface de la Lune.
La mission reprend le déroulement de la mission précédente . : L'ensemble formé par le module de commande et de service Apollo (CSM) et le module lunaire (LM) est placé dans une orbite terrestre basse par une fusée ; Deux heures trente (T+) après le décollage, le troisième étage du lanceur est rallumé pour injecter les vaisseaux dans une trajectoire de transfert vers la Lune, puis cet étage est largué et le CSM manœuvre pour s'amarrer au LM ; Quatre corrections de trajectoire sont programmées durant le transit entre la Terre et la Lune ; 77 heures après le décollage (T+), le moteur du module de service du CSM est mis à feu pour insérer l'ensemble dans une orbite basse autour de la Lune ; À T+, le module lunaire, avec deux astronautes à bord, se détache du CSM pour descendre vers le sol lunaire ; Au cours de leur séjour à la surface de la Lune, d'une durée de et demie, les astronautes effectuent deux sorties extravéhiculaires de quatre à cinq heures. Ils déploient au sol lunaire les différents instruments scientifiques composant l'ALSEP et collectent des roches, en parcourant respectivement environ ; À T+, l'étage de remontée du module lunaire décolle avec son équipage, avec les roches collectées et s'insère dans une orbite lunaire. Les astronautes effectuent plusieurs manœuvres pour réaliser un rendez-vous orbital avec le CSM. Le module lunaire s'amarre à celui-ci après avoir décollé. Quelques heures plus tard, le module lunaire est largué ; À T+, le moteur du module de service est allumé pour injecter le CSM dans une trajectoire de retour vers la Terre ; Plusieurs manœuvres de correction de trajectoire sont prévues durant le transit entre la Lune et la Terre ; À T+, le module de service est largué et le module de commande entame sa rentrée dans l'atmosphère terrestre. Trente minutes plus tard, il amerrit dans l'Océan Pacifique, à environ au sud de l'Île Christmas.
Équipage vignette|Haise et Lovell s'entrainent au maniement des outils à utiliser à la surface de la Lune. vignette|De gauche à droite : Haise, Lovell et Swigert prennent leur dernier repas avant le lancement.
L'équipage d, nommé par la NASA le ., est composé de trois anciens pilotes militaires. : Jim Lovell () est le commandant de la mission. Recruté par la NASA en 1962, c'est un vétéran du programme spatial, avec trois vols. Il a participé à deux missions du programme Gemini. Une première fois en tant que pilote du vol , puis en tant que commandant de la mission . Il a également fait partie, en tant que pilote du module de commande, de la mission , premier vol à quitter l'orbite de la Terre pour faire le tour de la Lune. Jack Swigert () est le pilote du module de commande. Il remplace, une semaine avant le lancement, Ken Mattingly, () préalablement désigné, car soupçonné d'être contaminé par le virus de la rubéole. C'est sa première mission spatiale. Fred Haise () est le pilote du module lunaire. C'est aussi sa première mission spatiale.
L'équipage de réserve, mobilisable en cas de défaillance d'un ou de plusieurs membres titulaires, est constitué de l’équipage du futur : John W. Young : commandant. Ken Mattingly : pilote du module de commande. Il faisait initialement partie de l'équipage principal du vol ; ayant été exposé à la rougeole par l'un des membres d'équipage de réserve (Charles Duke), il est affecté au poste de réserve, attribué à l'origine à Jack Swigert. Finalement, il n'a pas contracté la maladie redoutée. Charles Duke : pilote du module lunaire.
Vaisseau Apollo L'équipage d embarque à bord d'un vaisseau formé d'un ensemble de quatre modules distincts (cf. Schéma 1).
D'une part, le module de commande et de service d'Apollo (le CSM, acronyme de ). De plus de , il transporte les astronautes à l'aller et au retour et il est lui-même composé du module de commande (le CM, pour ) et du module de service (le SM, ). C'est à l'intérieur du premier que les trois astronautes vivent durant la majeure partie de la mission et dans le second que sont regroupés presque tous les équipements nécessaires à la survie de l'équipage : le moteur de propulsion principal, les sources d'énergie, d'oxygène, d'eau, notamment .
De façon plus détaillée :