Description
Apollo 13 devait être la troisième mission à transporter des humains à la surface de la Lune, mais l’explosion d’un des réservoirs d’oxygène et les dommages causés à d’autres systèmes ont entraîné l’interruption de la mission avant que l’atterrissage lunaire prévu puisse avoir lieu. L’équipage, le commandant James A. Lovell, Jr., le pilote du module de commande John L. Swigert, Jr. et le pilote du module lunaire Fred W. Haise Jr., ont été ramenés sains et saufs sur Terre le 17 avril 1970.
Profil de la mission
Apollo 13 a été lancé sur Saturn V SA-508 le 11 avril 1970 à 19:13:00 TU (14:13:00 HNE) depuis le pad 39A du Centre spatial Kennedy. Au cours de la deuxième phase de suralimentation, le moteur central de l’étage S-II s’est coupé 132 secondes plus tôt, provoquant la combustion des quatre moteurs restants 34 secondes de plus que la normale. La vitesse après la combustion de S-II était toujours inférieure à celle prévue de 68 m / s, de sorte que la combustion d’insertion orbitale de S-IVB à 19: 25: 40 était de 9 secondes de plus que prévu. L’injection translunaire a eu lieu à 21: 54: 47 UT, la séparation CSM/ S-IVB à 22: 19: 39 UT et l’amarrage CSM-LM à 22: 32:09 UT. Le système propulsif auxiliaire S-IVB a brûlé à 01h13 TU le 12 avril pendant 217 secondes pour placer le S-IVB sur une trajectoire d’impact lunaire. (Il a touché la surface lunaire le 14 avril à 01: 09: 41.0 à 2.75 S, 27.86 W avec une vitesse de 2.58 km / s à un angle de 76 degrés par rapport à l’horizontale.) Une correction de 3,4 secondes à mi-parcours a été effectuée à 01h27 TU le 13 avril.
Une émission télévisée a été diffusée depuis Apollo 13 de 02h24 UT à 02h59 UT le 14 avril et quelques minutes plus tard, à 03h06:18 UT, Jack Swigert a allumé les ventilateurs pour remuer les réservoirs d’oxygène 1 et 2 dans le module de service. La Commission d’examen des accidents a conclu que les fils qui avaient été endommagés lors des essais avant vol dans le réservoir d’oxygène no 2 se sont court-circuités et que l’isolant en téflon a pris feu. Le feu s’est propagé à l’intérieur du réservoir, augmentant la pression jusqu’à ce qu’à 3: 07: 53 TU le 14 avril (10: 07: 53 EST le 13 avril; 55:54:53 temps de mission écoulé), le réservoir d’oxygène no. 2 explose, endommageant le réservoir d’oxygène no. 1 et l’intérieur du module de service et soufflant le couvercle de la baie no. 4. Les réserves d’oxygène étant épuisées, le module de commande était inutilisable, la mission a dû être interrompue et l’équipage transféré au module lunaire et mis hors tension le module de commande.
À 08h43 TU une manœuvre à mi-parcours (delta V de 11,6 m / s) a été effectuée à l’aide du système de propulsion par descente du module lunaire (LMDPS) pour placer le vaisseau spatial sur une trajectoire de retour libre qui le conduirait autour de la Lune et reviendrait sur Terre, visant l’océan Indien à 03h13 TU 18 avril. Après avoir arrondi la Lune, un autre LMDPS brûle à 02: 40: 39 TU 15 Avril pour 263.4 secondes ont produit une vitesse différentielle de 262 m / s et ont raccourci le temps de retour estimé à 18: 06 TU 17 Avril avec des éclaboussures au milieu du Pacifique. Pour économiser de l’énergie et d’autres consommables, le module lunaire a été mis hors tension, à l’exception du contrôle environnemental, des communications et de la télémétrie, et un contrôle thermique passif a été établi. À 04h32 TU le 16 avril, une combustion LMDPS de 15 secondes à 10% des gaz a produit une diminution de la vitesse de 2,3 m/ s et a porté l’angle de trajectoire de vol d’entrée à -6,52 degrés. Après cela, l’équipage a partiellement mis le CSM sous tension. Le 17 avril à 12:53 UT a 22.4 secondes de combustion LMDPS mettent l’angle d’entrée de la trajectoire de vol à -6,49 degrés.
Le module de service, qui avait été maintenu attaché au module de commande pour protéger le bouclier thermique, a été largué le 17 avril à 13: 15: 06 TU et l’équipage a pris des photos des dégâts. Le module de commande a été mis sous tension et le module lunaire a été largué à 16: 43: 02 TU. Toutes les parties du module lunaire qui ont survécu à la rentrée atmosphérique, y compris le générateur SNAP-27, prévu pour alimenter l’appareil ALSEP à la surface lunaire et contenant 3,9 kg de plutonium, sont tombées dans l’océan Pacifique au nord-est de la Nouvelle-Zélande. Apollo 13 s’est écrasé dans l’océan Pacifique le 17 avril 1970 à 18:07: 41 TU (1: 07: 41 HNE) après un temps de mission de 142 heures, 54 minutes et 41 secondes. Le point d’éclaboussure était à 21 degrés 38 min S, à 165 degrés 22 min O, SE des Samoa américaines et à 6,5 km (4 mi) du navire de récupération USS Iwo Jima.
Le vaisseau spatial était le deuxième de la série Apollo H. Les objectifs de la mission étaient (1) d’explorer la région montagneuse de Fra Mauro de la lune, (2) d’effectuer une inspection sélénologique, une étude et un échantillonnage de matériel dans la formation de Fra Mauro, (3) de déployer et d’activer un ensemble d’expériences de surface lunaire Apollo (ALSEP), (4) de développer davantage la capacité de l’homme à travailler dans l’environnement lunaire et (5) d’obtenir des photographies de sites d’exploration lunaires candidats. Ces objectifs devaient être réalisés à partir d’une orbite lunaire quasi circulaire et sur la surface lunaire à 3 degrés de latitude sud, 17 degrés de longitude Ouest. Bien que les objectifs prévus de la mission n’aient pas été atteints, une quantité limitée de données photographiques a été obtenue. Lovell était capitaine de la Marine lors de son quatrième vol spatial (il avait déjà volé sur Gemini 7, Gemini 12 et Apollo 8), Haise et Swigert étaient tous deux des civils lors de leurs premiers vols spatiaux. L’équipage de secours était composé de John Young, Charles Duke et John Swigert (qui a remplacé Thomas Mattingly dans l’équipage principal après que l’équipage a été exposé à la rougeole allemande). Le module de commande Apollo 13 « Odyssey » se trouve maintenant au Kansas Cosmosphere and Space Center, Hutchinson, Kansas. Il était à l’origine exposé au Musée de l’Air, Paris, France.
Engins spatiaux et sous-systèmes
Comme son nom l’indique, le Module de Commande et de service (CSM) comprenait deux unités distinctes : le Module de commande (CM), qui abritait l’équipage, les systèmes d’exploitation des engins spatiaux et les équipements de rentrée, et le Module de service (SM) qui transportait la plupart des consommables (oxygène, eau, hélium, piles à combustible et carburant) et le système de propulsion principal. La longueur totale des deux modules attachés était de 11,0 mètres avec un diamètre maximum de 3,9 mètres. Les CSM du bloc II ont été utilisés pour toutes les missions Apollo avec équipage. La masse du CSM Apollo 13 de 28 881 kg était la masse de lancement comprenant les ergols et les consommables, le Module de commande (CM 109) avait une masse de 5703 kg et le Module de Service (SM 109) 23 178 kg.
Les télécommunications comprenaient la voix, la télévision, les données et les sous-systèmes de suivi et de télémétrie pour les communications entre astronautes, CM, LM et la Terre. Le contact vocal était assuré par un système de liaison montante et descendante en bande S. Le suivi a été effectué via un transpondeur en bande S unifié. Une antenne orientable en bande S à gain élevé composée de quatre paraboles de 79 cm de diamètre a été montée sur une flèche repliable à l’extrémité arrière du SM. Deux antennes scimitar VHF ont également été montées sur le SM. Il y avait aussi une balise de récupération VHF montée dans le CM. Le système de contrôle environnemental CSM régule l’atmosphère de la cabine, la pression, la température, le dioxyde de carbone, les odeurs, les particules et la ventilation et contrôle la plage de température de l’équipement électronique.
Module de commande
Le CM était un récipient à pression conique d’un diamètre maximum de 3,9 m à sa base et d’une hauteur de 3,65 m. Il était fait d’un sable en nid d’abeille en aluminiumqui est lié entre un alliage d’aluminium en feuille. La base du CM était constituée d’un bouclier thermique en nid d’abeille en acier inoxydable brasé rempli d’une résine époxy phénolique comme matériau ablatif et dont l’épaisseur variait de 1,8 à 6,9 cm. À la pointe du cône se trouvait une trappe et un ensemble d’amarrage conçus pour s’accoupler avec le module lunaire. Le CM était divisé en trois compartiments. Le compartiment avant dans le nez du cône contenait les trois parachutes principaux de 25,4 m de diamètre, deux parachutes de drogue de 5 m et des goulottes de mortier pilote pour l’atterrissage sur Terre. Le compartiment arrière était situé autour de la base du CM et contenait des réservoirs de propergol, des moteurs de commande de réaction, du câblage et de la plomberie. Le compartiment de l’équipage comprenait la majeure partie du volume du CM, soit environ 6,17 mètres cubes d’espace. Trois canapés d’astronautes étaient alignés face à l’avant au centre du compartiment. Une grande trappe d’accès était située au-dessus du canapé central. Un court tunnel d’accès menait à la trappe d’amarrage dans le nez du CM. Le compartiment de l’équipage contenait les commandes, les affichages, l’équipement de navigation et d’autres systèmes utilisés par les astronautes. Le CM avait cinq fenêtres: un dans la trappe d’accès, un à côté de chaque astronaute dans les deux sièges extérieurs et deux fenêtres de rendez-vous orientées vers l’avant. Cinq batteries argent/oxyde de zinc alimentaient l’appareil après le détachement du CM et du SM, trois pour la rentrée et après l’atterrissage et deux pour la séparation du véhicule et le déploiement du parachute. Le CM avait douze propulseurs de contrôle de réaction tétroxyde d’azote/hydrazine de 420 N. Le CM a fourni la capacité de rentrée à la fin de la mission après la séparation du module de service.
Module de service
Le SM était un cylindre de 3,9 mètres de diamètre et de 7.6 m de long qui était attaché à l’arrière du CM. La peau extérieure du SM était formée de panneaux en nid d’abeille en aluminium de 2,5 cm d’épaisseur. L’intérieur était divisé par des poutres radiales en aluminium fraisé en six sections autour d’un cylindre central. À l’arrière du SM monté dans le cylindre central se trouvait un moteur à propergol liquide hypergolique 91 000 N et une buse de moteur en forme de cône. Le contrôle d’attitude était assuré par quatre bancs identiques de quatre propulseurs de commande de réaction de 450 N espacés chacun de 90 degrés autour de la partie avant du SM. Les six sections du SM contenaient trois piles à combustible hydrogène-oxygène à 31 cellules fournissant 28 volts, deux réservoirs d’oxygène cryogénique et deux réservoirs d’hydrogène cryogénique, quatre réservoirs pour le moteur de propulsion principal, deux pour le carburant et deux pour le comburant, et les sous-systèmes l’unité de propulsion principale. Deux réservoirs d’hélium ont été montés dans le cylindre central. Les radiateurs du système d’alimentation électrique se trouvaient en haut du cylindre et les panneaux de radiateur de contrôle de l’environnement étaient espacés autour du bas.
Programme Apollo
Le programme Apollo comprenait un grand nombre de missions d’essai sans équipage et 12 missions avec équipage: trois missions en orbite terrestre (Apollo 7, 9 et Apollo-Soyouz), deux missions en orbite lunaire (Apollo 8 et 10), un survol lunaire (Apollo 13) et six missions d’alunissage (Apollo 11, 12, 14, 15, 16, et 17). Deux astronautes de chacune de ces six missions ont marché sur la Lune (Neil Armstrong, Edwin Aldrin, Charles Conrad, Alan Bean, Alan Shepard, Edgar Mitchell, David Scott, James Irwin, John Young, Charles Duke, Gene Cernan et Harrison Schmitt), les seuls humains à avoir posé le pied sur un autre corps du système solaire. Le financement total du programme Apollo était d’environ 20 443 600 000 $.