vignette|Lancement de la fusée de la mission . vignette|Le centre de contrôle de tir lors du lancement d. vignette|« C'est un petit pas pour [un] homme, mais un bond de géant pour l'Humanité » (Neil Armstrong - ).|alt=
Le programme Apollo est le programme spatial de la NASA mené durant la période 1961-1972, qui a permis aux États-Unis d'envoyer pour la première fois des hommes sur la Lune. Il est lancé par le président John F. Kennedy le , lors de son discours Special Message to the Congress on Urgent National Needs, essentiellement pour reconquérir le prestige américain mis à mal par les succès de l'astronautique soviétique, à une époque où la guerre froide entre les deux superpuissances battait son plein.
Le programme avait pour objectif de poser un homme sur la Lune avant la fin de la décennie. Le , cet objectif était atteint par deux des trois membres d'équipage de la mission , Neil Armstrong et Buzz Aldrin. Cinq autres missions se sont posées par la suite sur d'autres sites lunaires et y ont séjourné jusqu'à trois jours. Ces expéditions ont permis de rapporter de roche lunaire et de mettre en place plusieurs batteries d'instruments scientifiques. Les astronautes ont effectué des observations in situ au cours d'excursions sur le sol lunaire d'une durée pouvant atteindre huit heures, assistés à partir d par un véhicule tout-terrain, le Rover lunaire Apollo.
Aucun vol orbital américain n'avait encore été réalisé en . Pour remplir l'objectif fixé par le président, la NASA lança plusieurs programmes destinés à préparer les futures expéditions lunaires : le programme Gemini pour mettre au point les techniques de vol spatial et des programmes de reconnaissance (programme Surveyor, Ranger…) pour, entre autres, cartographier les zones d'atterrissage et déterminer la consistance du sol lunaire. Pour atteindre la Lune, les responsables finirent par se rallier à la méthode audacieuse du rendez-vous en orbite lunaire, qui nécessitait de disposer de deux vaisseaux spatiaux, dont le module lunaire destiné à l'atterrissage sur la Lune. La fusée géante de , capable de placer en orbite basse une masse de , fut développée pour lancer les véhicules de l'expédition lunaire. Le budget alloué à ce programme sera considérable ( de dollars US en valeur 2019 corrigée de l'inflation) et mobilisera jusqu'à . Deux accidents graves sont survenus au cours du projet : l'incendie au sol du vaisseau spatial , dont l'équipage périt brûlé et qui entraîna un report de près de deux ans du calendrier, et l'explosion d'un réservoir à oxygène du vaisseau spatial , dont l'équipage survécut en utilisant le module lunaire comme vaisseau de secours.
Les missions lunaires ont permis d'avoir une meilleure connaissance de notre satellite naturel. Le programme Apollo a favorisé la diffusion d'innovations dans le domaine des sciences des matériaux et a contribué à l'essor de l'informatique ainsi que des méthodes de gestion de projet et de test. Les photos de la Terre, monde multicolore isolé dans un espace hostile, ainsi que celles de la Lune, monde gris et mort, ont favorisé une prise de conscience mondiale sur le caractère exceptionnel et fragile de notre planète. Le programme est à l'origine d'une scission dans la communauté scientifique et parmi les décideurs entre partisans d'une exploration robotique, jugée plus efficace, et ceux pour qui l'exploration humaine a une forte valeur symbolique, qui justifie son surcoût.
Contexte
Guerre froide
Durant les années 1950, la guerre froide bat son plein entre les États-Unis et l'Union soviétique, les deux superpuissances de l'époque. Elle se traduit par des affrontements militaires indirects (guerre de Corée, crise de Cuba) et une course aux armements qui porte notamment sur le développement de missiles intercontinentaux porteurs de têtes militaires nucléaires capables d'atteindre le territoire national de l'adversaire. Les deux pays développent ces fusées en s'appuyant largement sur les travaux et l'expertise de savants et techniciens allemands (comme Wernher von Braun, qui deviendra le responsable du développement de Saturne V) , qui ont mis au point le premier engin de ce type lors de la Seconde Guerre mondiale, la fusée V2. L'Union soviétique prend une certaine avance en réussissant, , le premier tir d'un missile intercontinental, la R-7 Semiorka, ancêtre direct de la fusée Soyouz. Cette fusée de est particulièrement puissante, capable d'emporter une pesant . Les missiles américains à longue portée, développés plus tardivement, car conçus pour lancer des techniquement plus avancées et beaucoup plus légères (), sont de taille plus réduite et sont encore en phase de mise au point à la fin des années 1950..
Course à l'espace
En , les États-Unis et l'URSS annoncent, chacun de leur côté, qu'ils lanceront un satellite artificiel dans le cadre des travaux scientifiques prévus pour l'Année géophysique internationale ( – ).. Début 1956, le concepteur de la Semiorka, Sergueï Korolev, réussit à convaincre les dirigeants soviétiques d'utiliser son missile comme lanceur spatial.. À la surprise générale, le , l'Union soviétique est la première à placer en orbite le satellite . L'opinion internationale est fascinée par cet événement, qui semble présager le début d'une nouvelle ère technique et scientifique. C'est un choc pour les responsables et l'opinion publique américains, jusqu'alors persuadés de leur supériorité technique. Les dirigeants soviétiques, d'abord surpris par l'impact de ce lancement, ne tardent pas à comprendre le prestige international que le régime peut retirer des succès de sa politique spatiale ; ils décident de se lancer dans un programme ambitieux..
À la même époque, le programme Vanguard, pendant américain du programme spatial russe, lancé tardivement et trop ambitieux, enchaîne les échecs. L'équipe de Wernher von Braun parvient finalement à lancer le premier satellite américain, , le , grâce au lanceur , improvisé à partir d'un missile balistique Redstone. Mais la petite taille de la charge utile, comparée à celle de Spoutnik, semble confirmer l'avance soviétique. Bien que réticent à investir massivement dans le spatial civil, le président américain Dwight D. Eisenhower décide, le , de la création d'une agence spatiale civile, la NASA, qui doit permettre de fédérer les efforts américains pour mieux contrer les réussites soviétiques : la course à l'espace est lancéeMais D. Eisenhower repousse le projet de débarquement sur la Lune proposé par la NASA ().. La même année voit naître le programme Mercury, qui doit permettre la mise en orbite des premières missions habitées américaines.
Mais les Soviétiques, qui disposent d'une avance importante et d'une fusée fiable pouvant emporter une grosse charge utile, continuent au cours des années suivantes de multiplier les premières : premier être vivant placé en orbite avec la chienne Laïka (), premier satellite à échapper à l'attraction terrestre (), premier satellite à s'écraser sur la Lune (), première photo de la face cachée de la Lune (), premier être vivant à revenir vivant après un séjour dans l'espace (les chiens Belka et Strelka de ), premier survol de Vénus ().
Lancement du programme Apollo vignette|gauche|Le président Kennedy annonce le lancement du programme devant le Congrès américain, le .
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..
John Kennedy demande à son vice-président Lyndon B. Johnson de lui désigner un objectif qui permettrait aux États-Unis de reprendre le leadership à l'Union soviétique. Parmi les pistes évoquées figurent la création d'un laboratoire spatial dans l'espace et un simple survol lunaire. Le vice-président, qui est un ardent partisan du programme spatial, lui répond que la recherche et l'industrie américaine ont la capacité d'envoyer une mission habitée sur la Lune et lui recommande de retenir cet objectif.. Le , le président annonce 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 mais l'administrateur de l'agence, James E. Webb, préféra ajouter deux années pour tenir compte d'aléas éventuels ().. Il confirme sa décision dans un autre discours resté célèbre, « », le ..
La proposition du président reçoit un soutien enthousiaste des élus de tous les horizons politiques ainsi que de l'opinion publique, traumatisés par les succès de l'astronautique soviétique.. Le premier budget du nouveau programme baptisé Apollo est voté à l'unanimité par le Sénat américain. Les fonds alloués à la NASA passent de de dollars à de dollars en 1966, année de son budget le plus important (environ ). La NASA, grâce aux qualités manœuvrières de son administrateur James E. Webb, un vieux routier de la politique, peut obtenir chaque année les fonds qu'elle souhaite jusqu'au débarquement sur la Lune, même lorsque le soutien des élus commence à faiblir après 1963. James Webb sait en particulier s'assurer un appui solide auprès du président Lyndon B. Johnson qui a succédé au président Kennedy assassiné en 1963.
Développement du projet Choix de la méthode : rendez-vous orbital lunaire vignette|John Houbolt expliquant le scénario du LOR, qu'il réussit à promouvoir non sans difficultés.
Dès 1959, des études sur la manière de poser un engin habité sur la Lune sont lancées au sein de l'agence spatiale américaine dans une perspective à long terme. Trois scénarios principaux se dégagent : l'envoi direct d'un vaisseau sur la Lune () : une fusée de forte puissance, de type Nova, envoie le vaisseau complet ; celui-ci atterrit sur la Lune puis en décolle avant de retourner sur la Terre ; le rendez-vous orbital autour de la Terre (EOR, pour ) : pour limiter les risques et le coût de développement de la fusée Nova, les composants du vaisseau sont envoyés en orbite terrestre par deux ou plusieurs fusées moins puissantes. Ces différents éléments sont assemblés en orbite en utilisant éventuellement une station spatiale comme base arrière. Le déroulement du vol du vaisseau, par la suite, est similaire à celui du premier scénario ; le rendez-vous en orbite lunaire (LOR, pour ) : une seule fusée est requise, mais le vaisseau spatial comporte deux sous-ensembles qui se séparent une fois que l'orbite lunaire est atteinte. Un module dit « lunaire » se pose sur la Lune avec deux des trois astronautes et en décolle pour ramener les astronautes jusqu'au module dit « de commande », resté en orbite autour de la Lune, qui prend en charge le retour des astronautes vers la Terre. Cette solution permet d'économiser du poids par rapport aux deux autres scénarios (beaucoup moins de combustible est nécessaire pour faire alunir puis décoller les hommes sur la Lune) et permet de concevoir un vaisseau destiné à sa mission proprement lunaire. En outre, la fusée à développer est moins puissante que celle requise par le premier scénario.
vignette|gauche|Wernher von Braun, responsable du développement de la , photographié devant le premier étage de la fusée.